NĀTRIJA ACETĀTS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, SINTĒZE, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Nātrija acetāts ir nātrija sāls, kura ietver etiķskābi ar ar molekulāro formulu C ₂ H ₃ O ₂ Na. Tas sastāv no izdalīšanās balta pulvera, kas būtībā ir divās formās: bezūdens un trihidrāts. Abi ir labi šķīst ūdenī, universālajā šķīdinātājā; bet ne tik labi šķīst spirtos vai acetonā.

Bezūdens formai ir blīvums, kušanas temperatūra un viršanas temperatūra ar augstākām vērtībām nekā tām, kuras uzrāda nātrija acetāta trihidrāta forma. Tas ir tāpēc, ka ūdens molekulām traucēt starp mijiedarbību ar Na ⁺ un CH ₃ COO ^- joniem .

Nātrija acetāta izskats

Nātrija acetāts ir stabils, īpaši, ja to uzglabā temperatūrā no 2 līdz 8 ° C; bet tas ir jutīgs pret spēcīgu oksidētāju un halogēnu iedarbību.

To var pagatavot, reaģējot ar nātrija bikarbonātu ar etiķskābi. Arī ar etiķskābes reakciju ar nātrija hidroksīdu. Abas reakcijas ir vienkāršas un lētas; pirmo var izdarīt pat mājās.

Šis sāls ir maz toksisks savienojums. Rada ādas kairinājumu tikai pēc bieža un nepārtraukta kontakta. Tas nedaudz kairina acis, bet var kairināt elpošanas ceļus. Nav informācijas par tā norīšanas kaitīgo iedarbību.

Tam ir daudz lietojumu un pielietojumu, izceļot tā pH buferizācijas funkciju, kā arī etiķskābi. Acetāta buferšķīduma pKa = 4,7; kas nodrošina augstu pH regulēšanas efektivitāti skābā vidē ar pH vērtībām no 3 līdz 6.

Sakarā ar zemo toksicitāti un īpašībām, tas ir plaši izmantots, lai uzlabotu pārtikas garšu, kā arī līdzeklis, kas, pateicoties tā iedarbībai pret mikrobiem, nodrošina aizsardzību pret pārtikas sabojāšanu.

Nātrija acetāta struktūra

Acetāta un nātrija joni. Avots: Shu0309

Attēlā parādīti joni, kas veido bezūdens nātrija acetāta kristālus (bez ūdens). Violeta sfēra atbilst Na ⁺ katjonam , un molekulārais jons pa kreisi ir acetāts, CH ₃ COO ^- ar tā skābekļa atomiem, ko attēlo sarkanās sfēras.

Šie pāri saskaņā ar formulu CH ₃ COONa ir attiecībās 1: 1; Katram CH ₃ COO ^- anjonam jābūt Na ⁺ katjonam, kas piesaistīts tā negatīvajam lādiņam, un otrādi. Tādējādi atrakcijas starp tām un atgriezeniskā saikne starp vienādiem lādiņiem galu galā veido strukturālus modeļus, kas nosaka kristālu, kura minimālā izteiksme ir vienības šūna.

Minētā vienības šūna, tāpat kā kristāls kopumā, mainās atkarībā no jonu izvietojuma telpā; tas ne vienmēr ir vienāds, pat tai pašai kristāliskajai sistēmai. Piemēram, bezūdens nātrija acetāts var veidot divus ortorombiskus polimorfus, no kuriem viens ir attēlots zemāk:

Nātrija acetāta ortorombisko kristālu vienības šūna. Avots: Benjah-bmm27

Ņemiet vērā jonu izvietojumu: četri CH ₃ COO ^- joni ieskauj Na ⁺ tādā veidā, ka tie “uzzīmē” izkropļotu kvadrātā balstītu piramīdu. Katrs no šiem CH ₃ COO ^- savukārt mijiedarbojas ar citu blakus esošo Na ⁺ .

Hidrēti kristāli

Nātrija acetātam ir augsta afinitāte pret ūdeni; faktiski tas ir šķīstošs, tas ir, tas saglabā mitrumu, līdz tas tajā izšķīst. Jo augstāks mitrums, jo ātrāk tas “kūst”. Tas notiek tāpēc, ka gan CH ₃ COO ^-, gan Na ⁺ var hidratēties, apņemt sevi ar ūdens molekulām, kas savus dipolus virza uz lādiņiem (Na ⁺ OH ₂ , CH ₃ COO ^- HOH).

Kad šo sāli pagatavo laboratorijā vai mājās, tā afinitāte pret ūdeni ir tāda, ka pat normālā temperatūrā to jau iegūst kā hidrātu; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. To kristāli apstāties ir Ortorombisks un kļūt monoclinic, jo tie tagad iekļaut trīs ūdens molekulas katram CH ₃ COO ^- un Na ⁺ pāris .

Īpašības

Vārdi

-Nātrija acetāts.

-Nātrija etanoāts (IUPAC).

Molārā masa

-Bezūdens: 82,03 g / mol.

-Trihidrāts: 136,03 g / mol.

Izskats

Maigi balts pulveris.

Smarža

Uz etiķi, kad uzkarsēts līdz sadalīšanās.

Blīvums

-Bezūdens: 1,528 g / cm ³ 20 ° C temperatūrā.

-Trihidrāts: 1,45 g / cm ³ 20 ° C temperatūrā.

Kušanas punkts

-Bezūdens: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Trihidrāts: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Vārīšanās punkts

-Bezūdens: 881,4 ° C (1,618,5 ° F, 1,154,5 K).

-Trihidrāts: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Tas sadalās.

Šķīdība

Ūdenī

- Bezūdens: 123,3 g / 100 ml pie 20ºC.

-Trihidrāts: 46,4 g / 100 ml 20 ° C temperatūrā.

Metanolā

16 g / 100 g 15 ° C temperatūrā.

Etanolā

5,3 g / 100 ml (trihidrāts).

Acetonā

0,5 g / kg 15 ° C temperatūrā.

Skābums

pKa: 24 (20 ° C).

Pamatiskums

pKb: 9,25. Šeit ir redzams, ka nātrija acetāts ir bāzes sāls, jo tā pKb ir mazāks nekā tā pKa.

Refrakcijas indekss (ηD)

1,464

Kaloriju ietilpība

-100,83 J / mol · K (bezūdens).

-229,9 J / mol · K (trihidrāts).

aizdegšanās punkts

Virs 250ºC.

Pašaizdegšanās temperatūra

600 ° C.

pH

8,9 (0,1 M šķīdums 25 ° C temperatūrā).

Stabilitāte

Stabils. Nesavietojams ar spēcīgiem oksidētājiem un halogēniem. Jutīgs pret mitrumu.

Reakcijas

Nātrija acetāts var veidot esteri, reaģējot ar alkilhalogenīdu; piemēram, bromietiāns:

CH ₃ COONa + BrCH ₂ CH ₃ => CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ + NaBr

Nātrija acetāts dekarboksilējas par metānu (pirolīze) NaOH klātbūtnē:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

Reakciju katalizē cēzija sāļi.

Sintēze

Nātrija acetātu var lēti ražot laboratorijā, reaģējot ar nātrija bikarbonātu ar etiķskābi:

NaHCO ₃ + CH ₃ COOH => CH ₃ COONa + H ₂ CO ₃

Šai reakcijai pievieno intensīvu burbuļošanu šķīdumā ogļskābes sadalīšanās dēļ ūdenī un oglekļa dioksīdā.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Rūpnieciski nātrija acetātu iegūst, etiķskābi reaģējot ar nātrija hidroksīdu.

CH ₃ COOH + NaOH => CH ₃ COONa + H ₂ O

Lietojumprogrammas

Termiskās somas

Nātrija acetāts tiek izmantots termisko maisu ražošanai.

Sākumā sāls kristālus izšķīdina ūdens tilpumā, lai iegūtu šķīdumu, kas kļūst pārsātināts.

Tad šķīdumu uzkarsē līdz temperatūrai, kas augstāka par 58 ° C, kas ir tā kušanas temperatūra. Ar piesātinātu šķīdumu ļauj atdzist līdz istabas temperatūrai, un kristālu veidošanās nav novērota; šķīdums tiek atdzesēts.

Kristālu neesamība ir izskaidrojama ar to, ka šķidruma molekulas ir pārāk neorganizētas un tām nav pareizas orientācijas, lai sasniegtu kristalizācijas temperatūru. Šķidrums atrodas metastabilā stāvoklī, nelīdzsvarotības stāvoklī.

Ņemot vērā atdzesēta šķidruma nestabilitāti, visi traucējumi ir pietiekami, lai sāktu kristalizāciju. Termisko maisu gadījumā tiek piespiests mehānisks stiprinājums, lai maisītu šķidrumu un sāktu kristālu veidošanos un nātrija acetāta trihidrāta šķīduma sacietēšanu.

Tā kā notiek kristalizācija, temperatūra paaugstinās. Nātrija acetāta trihidrāta kristāli iegūst ledus izskatu, bet ir karsti, tāpēc tos sauc par “karstu ledu”.

Rūpnieciskā

-Nātrija acetāts tiek izmantots tekstilrūpniecībā kā kodinātājs audumu krāsošanas procesā

-Neitralizē sērskābes atkritumus

-To izmanto kokvilnas apstrādē kokvilnas spilventiņu ražošanai, ko var izmantot personiskajai tīrīšanai un medicīniskiem nolūkiem

-To izmanto metālu kodināšanai pirms to hromēšanas

-Kolorāts, lai sintētiskā kaučuka ražošanas procesā nenotiktu hloroprēna vulkanizācija

-Tas piedalās glikozes attīrīšanā

-Izmanto ādas miecēšanā.

Lietošana medicīnā

Nātrija acetāts ir viens no savienojumiem, ko izmanto, lai pacientiem ievadītu elektrolītus intravenozi.

To lieto, lai koriģētu nātrija līmeni hiponatriēmijas slimniekiem, kā arī metaboliskās acidozes korekcijai un urīna sārmināšanai.

PH buferšķīdums

To izmanto kā pH regulatoru daudzās, daudzās fermentatīvās reakcijās, kas notiek no pH 3 līdz pH 6.

Atšķirīgais acetāta buferšķīduma pH tiek sasniegts, mainot etiķskābes un nātrija acetāta koncentrāciju.

Piemēram, lai iegūtu pH 4,5, buferšķīduma etiķskābes koncentrācija ir 3,8 g / L un bezūdens nātrija acetāta koncentrācija ir 3,0 g / L.

Acetāta buferšķīduma koncentrāciju var palielināt, palielinot šķīduma komponentus, kas nepieciešami, lai iegūtu vēlamo pH tādā pašā proporcijā.

Kapilārajā elektroforēzē fotoberīnu atdalīšanai izmanto acetāta / acetonitrila buferšķīdumu.

Pētniecības laboratorijas

-Nātrija acetāts ir vājš nukleofīlais līdzeklis, ko izmanto β-laktona anjonu polimerizācijā.

-To izmanto kā reaģentu bioloģisko makromolekulu kodolmagnētiskajā rezonansē.

- Izmanto DNS ekstrahēšanai no šūnām. Nātrijs ir katjons, kas mijiedarbojas ar DNS esošo fosfātu negatīvajiem lādiņiem, kas palīdz to kondensācijā. Etanola klātbūtnē DNS veido nogulsnes, kuras pēc tam var atdalīties ūdens slānī.

Pārtikas konservēšana

-Palīdz novērst baktēriju augšanu, papildus novēršot liekā skābuma veidošanos, kas izraisa pārtikas sabojāšanos, tādējādi saglabājot specifisku pH līmeni.

-Nātrijs, kas atrodas acetātā, uzlabo pārtikas aromātu.

-Nātrija acetāts tiek izmantots marinētu dārzeņu pagatavošanai: gurķis, burkāns, sīpols utt. Turklāt to izmanto gaļas konservēšanā.

Betona saglabāšana

Betonu sabojā ūdens darbība, kas saīsina tā ilgumu. Nātrija acetāts darbojas kā betona blīvēšanas līdzeklis, kas padara to ūdensnecaurlaidīgu, pagarinot tā sākotnējās īpašības.

Jauniešu eksperimenti

1. eksperiments

Vienkāršs eksperiments ir nātrija acetāta sintēze, reaģējot ar nātrija bikarbonātu ar etiķi (5% etiķskābi).

Vārglāzē ievieto 30 ml etiķa un pievieno apmēram 3,5 g bikarbonāta.

Reakcijā veidojas nātrija acetāts un ogļskābe. Skābe sadalās oglekļa dioksīdā un ūdenī. Oglekļa dioksīda veidošanās šķīdumā radīs intensīvu burbuļošanu.

Lai savāktu nātrija acetātu, ūdens tiek iztvaicēts, karsējot šķīdumu.

2. eksperiments

Vēl viens vienkāršs eksperiments ir nātrija acetāta trihidrāta kristālu veidošanās.

Lai to izdarītu, nosver apmēram 20 g nātrija acetāta trihidrāta un ievieto vārglāzē, pēc tam pievieno 10 ml ūdens. Šķīdumu uzkarsē līdz temperatūrai virs 58 ° C.

Nātrija acetāts ir pilnībā izšķīdis, lai nodrošinātu, ka šķīdums ir pārsātināts. Iepriekš Pietri trauku novieto uz aukstas virsmas.

Mērglāzes saturu ar acetāta trihidrātu lēnām ielej Pietri traukā. Šķidruma temperatūra kapsulā sāk pazemināties pat zem kušanas temperatūras, nenovērojot nātrija acetāta trihidrāta kristalizāciju vai sacietēšanu.

Parasti, lai iegūtu nātrija acetāta trihidrātu kristalizāciju, tam pievieno nelielu daudzumu sāls, kas kalpo kā kristalizācijas kodols. Citreiz neliels šķīduma saturs tiek traucēts, lai sāktu nātrija acetāta kristalizāciju.

Nātrija acetāta trihidrāta kristāliem ir ledus izskats, bet, pieskaroties tiem, tiks parādīts, ka tie ir samērā karsti. Šī iemesla dēļ sāli sauc par "karstu ledu".

Toksicitāte

Nātrija acetāts ir ļoti zems toksisks savienojums. Tas nav arī klasificēts kā ādas un elpošanas ceļu sensibilizators.

Turklāt nātrija acetāts netiek klasificēts kā dzimumšūnu mutagēns, kancerogēns vai reproduktīvajai funkcijai toksisks līdzeklis.

Īsāk sakot, tas nedaudz kairina acis. Pēc ieelpošanas elpceļi var būt kairināti. Bieža un pastāvīga saskare ar ādu var izraisīt kairinājumu.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (2017. gada 16. janvāris). Kā mājās sagatavot nātrija acetātu? Atgūts no: medium.com
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Nātrija acetāts. PubChem datu bāze. CID = 517045. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Kamerons, KM Mannans un MO Rahmans. (1976). Nātrija acetāta trihidrāta kristāla struktūra. Acta kristāls. B32, 87.
5. Wikipedia. (2019. gads). Nātrija acetāts. Atgūts no: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 24. janvāris). Pagatavojiet karstu ledu no etiķa un cepamās soda. Atgūts no: domaco.com
7. Ķīmiskā grāmata. (2017). Nātrija acetāts. Atgūts no: chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019. gads). Nātrija acetāta lietojumi. Atgūts no: livestrong.com
9. Narkotiku banka. (2019. gads). Nātrija acetāts. Atgūts no: drugbank.ca