استیک اسید به خانواده کربوکسیلیک اسید تعلق دارد و از آن در صنعت یا در مواد خوراکی مانند سرکه استفاده می‌شود. اسید استیک با نام‌های دیگری مانند اتانوییک اسید یا جوهر سرکه شناخته می‌شود و در دسته اسیدهای ضعیف قرار می‌گیرد. البته با وجود اینکه این اسید قدرت بالایی ندارد اما در صورتی‌که غلظت آن بالا باشد می‌تواند برای ریه، چشم‌ها، بینی و گلو خطرناک باشد. در این مطلب برای اینکه بیشتر با استیک اسید آشنا شوید به ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی آن ازجمله pH، کاربرد و همچنین رعایت نکات ایمنی به هنگام استفاده از این اسید می‌پردازیم.

• ساختار مولکولی و ویژگی‌های شیمیایی استیک اسید را یاد می‌گیرید.
• روش‌های صنعتی و زیستی تولید استیک اسید را خواهید آموخت.
• با کاربردهای خانگی و صنعتی اسید استیک آشنا می‌شوید.
• می‌آموزید واکنش‌های مهم شیمیایی اسید استیک چگونه انجام می‌شوند.
• • نکات ایمنی و خطرات احتمالی کار با اسید استیک را یاد خواهید گرفت.

استیک اسید چیست ؟

ماده آلی اتانوییک اسید مایعی بی‌رنگ است که بوی تندی دارد و با فرمول شیمیایی $$C{H}_{3}COOH$$ نمایش داده می‌شود. البته فرمول اتانوییک اسید با حالت‌های دیگر $$C{H}_{3}C{O}_{2}H$$ ،$$(C_2{H}_4{O}_2)$$ و $$(H{C}_2{H}_3{O}_2)$$ نیز نمایش داده می شود. در این فرمول‌ها گروه عاملی COOH خانواده کربوکسیلیک اسید را نشان می‌دهند.

این اسید نام خود را از کلمه لاتین «acetum» به معنای سرکه گرفته است و بلور یا کریستال آن استات نام دارد. این اسید از اتصال یک هیدروکربن متیل به کربوکسیل تشکیل شده و به همین دلیل در دسته ترکیبات آلی به شمار می‌رود. اتانوییک اسید با یک نماد رایج به نام AcOH نشان داده می‌شود.

استیک اسید گلاسیال چیست ؟

در صورتی‌که غلظت اتانوییک اسید بالا و مقدار آب در محلول آن کم باشد یعنی دیگر رقیق نباشد به آن «استیک اسید گلاسیال» (Glacical acetic acid) یا استیک اسید گلایسیال می‌گویند. یعنی اگر غلظت استیک اسید به ۹۹/۵٪ باشد به آن استیک اسید گلاسیال گفته می‌شود. ازجمله ویژگی‌های مهم اسید گلاسیال می‌توان به خورنده بودن آن اشاره کرد.

نقطه جوش و ذوب اسید گلاسیال به ترتیب برابر با ۱۱۷/۹ درجه سانتی‌گراد (۲۴۴/۲ فارنهایت) و ۱۶/۶ درجه سانتی‌گراد (۶۱/۹ فارنهایت) هستند. در اسید گلاسیال چیزی حدود یک درصد آب دارد در حالی‌که اسید استیک بسیار رقیق است (یعنی حجم آب در آن بالاست). گلاسیال اسید در صنعت کاربردهای بسیار متنوعی دارد که ازجمله آن‌ها می‌توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

1. حضور گلاسیال اسید به عنوان مواد اولیه برای تولید سایر محصولات
2.  در نقش حلال برای تهیه سایر محصولات شیمییایی

ساختار استیک اسید

در اتانوییک اسید جامد مولکول‌ها زنجیره را ایجاد می‌کنند و مولکول‌های مجزا از طریق پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می‌شوند. وجود پیوند هیدروژٰنی سبب می‌شود که اتانوییک اسید در فاز بخار در دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد (۲۴۸ فارنهایت) باعث تشکیل دیمرها شود. البته دیمرها تحت شرایط خاص در فاز مایع - محلول‌های رقیق با حلال‌هایی که پیوند در آن‌ها از نوع هیدروژنی نیست - نیز تشکیل می‌شوند.

در تصویر زیر دیمرهای مربوط به اسید استیک آورده شده که خط‌چین‌های سبز‌رنگ مربوط به پیوندهای هیدروژنی است.

اتانوییک اسید، مونوکربوکسیلیک اسید آلی ساده است که ۲۴ الکترون ظرفیت دارد. از این ۲۴ الکترون ۸ جفت الکترون به اشتراک گذاشته می‌شوند و ۱۶ الکترون پیوندی هستند. در این صورت ساختار لوییس اتانوییک اسید به شکل زیر خواهد بود.

همان طور که در تصویر فوق مشخص است در این ساختار پیوندهای C-H، C-C، O-H، C-O و C=O وجود دارد. هیبریداسیون کربن $$(C_1)$$ و کربن $$(C_2)$$ به ترتیب $$(S{p}^3)$$ و $$(S{p}^2)$$ است.

خواص فیزیکی و شیمیایی استیک اسید

در جدول زیر مهم‌ترین خواص فیزیکی و شیمیایی اسید استیک به صورت خلاصه فهرست شده است.

معادله یونش استیک اسید

هیدروژن مرکزی گروه کربوکسیل $$(COO{H}^{-})$$ در کربوکسیلیک اسیدها ازجمله اتانوییک اسید می‌تواند از طریق معادله یونش که در زیر آورده شده است از مولکول جدا شود.

$$C{H}_{3}COOH\rightleftharpoons C{H}_{3}C{O}_2^{-}+H^{+}$$

همان‌طور که در معادله فوق مشخص است در اثر این واکنش یک پروتون آزاد می‌شود پس در این صورت اسید استیک خاصیت اسیدی را دارد و یک مونوپورتیک اسید ضعیف به شمار می‌رود. در محلول‌های آبی قدرت یونش $$(p{k}_a)$$ اسید استیک برابر ۴/۷۶ است.

کاربردهای استیک اسید چیست ؟

اسید استیک در صنعت و مواد غذایی کاربردهای بسیاری دارد که متناسب با هر کاربرد شیوه تولید آن متفاوت خواهد بود. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این اسید عبارتند از:

تهیه غذا: سرکه یک ماده غذایی رایج در خانه‌هاست که اتانوییک اسید یکی از اجزای اصلی آن به شمار می‌رود. اغلب از سرکه برای ترشی و چاشنی در سالادها استفاده می کنند. همچنین از سرکه می‌توان در تهیه غذاهای گوشتی به عنوان عاملی برای کنترل آلودگی آن‌ها استفاده کرد.

شستشو و تمیزکنندگی: جوهر سرکه در بسیاری از منازل به عنوان پاک‌کننده برای پنجره‌های شیشه،‌ قهوه‌سازها و غیره به کار می‌روند. همچنین به عنوان عاملی برای از بین بردن میکروب‌ها از سطوح ظرف‌ها در ماشین ظرفشویی و همچنین سرویس بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

علف‌کش: اسید استیک با غلظت‌های ۱۰ تا ۲۰ درصد می‌تواند به عنوان علف‌کش برای علف‌های هرز در باغچه‌ها و چمن‌ها مورد استفاده قرار بگیرد. زمانی‌که جوهر سرکه به عنوان علف‌کش به کار می‌رود تنها علف‌های هرز را از بین می‌برد و روی ریشه آن ها تاثیری نمی‌گذارد بنابراین علف‌ها امکان رشد دوباره دارند.

کاربردهای صنعتی اسید گلاسیال

کاربردهای صنعتی اسید گلاسیال عبارتند از:

• وینیل استات، فایبرهای سلولوزی و پلاستیک‌ها: از اسید استیک برای تهیه بسیاری از مواد شیمیایی ازجمله وینیل استات،‌ «استیک انیدرید» (acetic anhydride) - اسیدی که آب ندارد و در حضور آب به همان اسید استیک تبدیل می‌شود. - و استرهای استات استفاده می‌شود.

• وینیل استات برای تولید پلی‌وینیل استات