PERETIĶSKĀBE: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, RAŽOŠANA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Peroksietiķskābe ir šķidrs organisks savienojums, kura ķīmiskā formula ir C ₂ H ₄ O ₃ . Tas ir etiķskābes peroksīds, tāpēc to sauc arī par peroksietiķskābi. Tās molekula ir līdzīga etiķskābes CH ₃ COOH molekulai, bet ar papildu skābekli karboksilgrupā.

Tas pieder organisko peroksīdu klasei, kas ir cilvēka radītas molekulas. Tā ūdens šķīdumu germicidālās un sterilizējošās īpašības ir zināmas kopš 1902. gada. Dažos gadījumos šo darbību var veikt tikai 0,001% koncentrācijā.

Peractiķskābe. Autors: Marilú Stea.

Šis īpašums ļauj to plaši izmantot klīnikās un slimnīcās medicīniskā aprīkojuma sterilizēšanai ar papildu priekšrocību, ka tā sadalīšanās produkti nav toksiski cilvēkiem.

PAA šķīdumi spēcīgi oksidējas - šī īpašība ir izmantota papīra masas balināšanai vai veļas mazgātavās. To izmanto arī tādu ķīmisku reakciju veikšanai, kurās nepieciešama šī īpašība, piemēram, epoksidēšana un hidroksilēšana.

Tā oksidējošā un dezinficējošā darbība tiek izmantota tīrīšanas iekārtās, kur tiek apstrādāti ēdieni un dzērieni. Turklāt tas ir kodīgs dažiem metāliem, un, to uzglabājot, tas jātur prom no organiskiem vai viegli oksidējamiem savienojumiem.

Ņemiet vērā, ka tā koncentrētie šķīdumi var būt sprādzienbīstami, tāpēc to vislabāk vajadzētu pagatavot atšķaidītu un uzglabāt aukstā vietā. Tā kodīgais spēks tiek piemērots arī cilvēka ādai, gļotādām un audiem, tāpēc ar to jārīkojas piesardzīgi un ar aizsardzības līdzekļiem.

Uzbūve

Peroksietiķskābes molekula ir ļoti līdzīga etiķskābei, bet –COOH grupas struktūrā tai ir papildu skābeklis, jo tajā divu vietā ir 3 skābekļa atomi.

Pretietiķskābes struktūra. Autors: Su-no-G. Avots: Pašdarināts. Avots: Wikipedia Commons.

Nomenklatūra

- peretiķskābe

- peroksietiķskābe

- etanoperoksoksskābe

- PAA (peroksietiķskābe).

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Dzidrs bezkrāsains šķidrums ar asu etiķa smaržu.

Molekulārais svars

76,05 g / mol

Vārīšanās punkts

110 ºC (ar eksploziju)

Uzliesmošanas punkts

40,5 ºC (atklātā kausa metode)

Pašaizdegšanās temperatūra

200 ºC (ir temperatūra, kurā tā spontāni deg)

Blīvums

1,226 g / cm ³ pie 15 ºC

Viskozitāte

3280 cP pie 25,6 ° C

Refrakcijas indekss

1,3974 pie 20 ºC

Šķīdība

Jebkurā proporcijā tas viegli sajaucas ar ūdeni. Tas šķīst polāros organiskos šķīdinātājos, piemēram, etanolā. Nedaudz šķīst aromātiskos šķīdinātājos. Ļoti labi šķīst ēterī un sērskābē.

pH

Mazāk nekā 2.

Disociācijas konstante

pK = 8.20 pie 25 ° C (tas ir vājāks nekā etiķskābi, kas ir pK = 4.8)

Ķīmiskās īpašības

PAA kā skābe ir daudz vājāka nekā skābe, no kuras tā nāk, etiķskābe.

Tam ir liels oksidētāja potenciāls. Tas ir ļoti reaģējošs, tāpēc to ir grūti uzglabāt, un tas ir ierobežojis tā izmantošanu.

Tās sadalīšanās produkti ir etiķskābe CH ₃ COOH, skābeklis O ₂ , ūdeņraža peroksīds H ₂ O ₂ un ūdens H ₂ O. H ₂ O ₂ savukārt sadalās ūdenī un skābeklī. Visi šie savienojumi ir videi nekaitīgi.

Tas ir epoksidējošs un hidroksilējošs līdzeklis olefīnu saitēm (C = C divkāršās saites). Tas nozīmē, ka tas aktīvi piedalās epoksīdu veidošanā organisko molekulu dubultsaitēs un tajās -OH grupu pievienošanā.

PAA ir kodīga ar dažiem metāliem, piemēram, gludu tēraudu, cinkotu dzelzi, varu, misiņu un bronzu. Citi metāli ir izturīgi, piemēram, nerūsējošais tērauds, tīrs alumīnijs un dzelzs dzelzs.

Uzbrūk sintētiskām un dabiskām gumijām un ekstrahē plastifikatoru no dažiem vinila polimēriem.

Tam ir asa un asa smaka, kas atgādina etiķskābi (etiķa galvenā sastāvdaļa ir etiķskābe).

Iegūšana

Reaģējot ledus etiķskābi (bezūdens, tas ir, bez ūdens) ar ūdeņraža peroksīdu H ₂ O ₂ minerālskābes (piemēram, sērskābes H ₂ SO ₄ ) klātbūtnē , daļa etiķskābes tiek oksidēta un tiek iegūti ūdens šķīdumi. peractiķskābes, etiķskābes un H ₂ O ₂ .

Peractiķskābes ūdens šķīdumu iegūšana. Autors: Marilú Stea

H ₂ SO ₄ darbojas kā reakcijas katalizators vai paātrinātājs. Tiek izmantoti stabilizējoši līdzekļi, piemēram, piridīna-2,6-dikarbonskābe.

Ja šos šķīdumus destilē, var iegūt augstāku peractiķskābes koncentrāciju.

To var iegūt arī, oksidējot acetaldehīdu CH ₃ CHO ar ozonu O ₃ , vai arī reaģējot ar etiķskābes anhidrīdu (CH ₃ CO) ₂ O ar H ₂ O ₂ .

Vēl viens veids, kā to panākt tur, kur tas ir nepieciešams, ir tetracetil-etilēndiamīna (TAED) pievienošana sārmainā H ₂ O ₂ šķīdumā .

Lietojumprogrammas

Medicīnā kā aprīkojuma sterilizētājs

PAA darbojas kā dezinfekcijas līdzeklis medicīnas iekārtām klīnikās, slimnīcās, medicīnas un zobārstniecības kabinetos.

Sterilizēts zobārstniecības aprīkojums. Autors: Daniels Frenks. Avots: Pexels.

Daži avoti ziņo, ka tā iedarbību pret mikroorganismiem var klasificēt šādi: baktērijas> vīrusi> baktēriju sporas> vienšūņu cistas. Tas nozīmē, ka tas ir efektīvāks pret baktērijām un mazāk efektīvs pret vienšūņu cistām.

Pētījumos, kas veikti par PAA un citu augsta līmeņa dezinfekcijas līdzekļu baktericīdo iedarbību pret Staphylococcus aureus un Pseudomonas aeruginosa endoskopijas iekārtās, PAA izrādījās visātrākā mikrobicīdā iedarbībā.

Staphylococcus aureus var izraisīt mīksto audu infekcijas, ādas infekcijas, pneimoniju un sirds audu infekcijas. Pseudomonas aeruginosa var izraisīt pneimoniju.

Baktērijas caur biezu ārpusšūnu olbaltumvielu, polisaharīdu un nukleīnskābju slāni veido bioplēves, kas tās aizsargā no ārējiem stimuliem vai stresa.

Šīs bioplēves ir ļoti izturīgas pret parastajām antibiotikām un dezinfekcijas līdzekļiem. Tādās iekārtās kā endoskopi tie mēdz veidoties šauros kanālos to nepiemērotas vai neefektīvas tīrīšanas un dezinfekcijas kārtības dēļ.

PAA, iespējams, uzbrūk šīm bioplēvēm, oksidējot olbaltumvielu, fermentu un citu metabolītu jutīgākās molekulārās saites. Tas noved pie mikrobu, to sporu un cistu šūnu sienu sabrukšanas.

Turklāt, kad PAA iekļūst šūnā, tas var oksidēt būtiskos fermentus, pasliktinot molekulu transportēšanu un dzīvībai svarīgus bioķīmiskos procesus.

Dezinfekcijas laiki ir noteikti dažus gadus, taču dažu pētījumu laikā tika novērots, ka apstrāde ar PAA tikai pēc 5 minūtēm izraisīja šūnu formas izmaiņas, izveidojot kabatas vai izspiesties šūnu sienas sieniņās. baktērijas un mikroorganismu šūnu struktūru sabrukšana pēc 30 minūtēm.

Lai arī PAA izcēlās ar ātrumu, pētnieki ieteica pārvērtēt tīrīšanas un dezinfekcijas protokolos noteiktos laikus, palielinot tos lielākajai daļai augsta līmeņa antiseptiķu, lai nodrošinātu to kopējo efektivitāti.

Viens no negatīvajiem PAA aspektiem ir tāds, ka ir daži patogēni, pret kuriem tas nav īpaši efektīvs, piemēram, Giardia lamblia un Cryptosporidium parvum cistas (parazīti, kas var izraisīt caureju vai citus zarnu trakta apstākļus).

Notekūdeņu attīrīšanā

PAA dezinficējošā iedarbība sadzīves vai rūpniecības notekūdeņu notekūdeņos tiek pētīta vairāk nekā 30 gadus.

Atlikušā ūdens attīrīšanas iekārta. Autors: Mihals Jarmoluks. Avots: Pixabay.

Starp priekšrocībām var minēt tās germicidās aktivitātes plašo spektru pat organisko vielu klātbūtnē, kā arī to, ka tas nerada videi kaitīgus sekundārus produktus.

Šķiet, ka tā darbības efektivitāte, starp citiem faktoriem, ir atkarīga no notekūdeņos esošo organisko vielu daudzuma, likvidējamo mikroorganismu veida un daudzuma, PAA koncentrācijas apstrādājamajā ūdenī, pH un apstrādes ilguma.

Dažos gadījumos ir pierādīts, ka PAA ir labāks nekā nātrija hipohlorīts notekūdeņu dezinficēšanai tropiskajā klimatā, kā arī daudzu citu patogēnu starpā ir efektīvs pret holēras vīrusu.

Tomēr viens no negatīvajiem punktiem ir tāds, ka etiķskābes dēļ, kas paliek pēc dezinfekcijas, ūdens notekūdeņi tiek noslogoti ar organiskām vielām, kas palielina jaunu mikroorganismu augšanas risku.

No otras puses, tas ir dārgs produkts, tāpēc šī aspekta dēļ tas vēl nav ļoti konkurētspējīgs, piemēram, ar nātrija hipohlorītu.

Pārtikas rūpniecībā

Tā kā tas ir spēcīgs oksidētājs, tas ir ļoti efektīvs pret mikroorganismiem zemā temperatūrā, un tas ir novedis pie tā plaša pielietojuma kā baktericīds un fungicīds pārtikas un dzērienu pārstrādē.

Tas ietver gaļas un mājputnu pārstrādes uzņēmumus, piena pārstrādes, alus darītavas, vīna darītavas vai vīna darītavas un bezalkoholisko dzērienu ražošanas uzņēmumus. Visās šajās vietās tiek izmantots PAA, jo tas ir ideāli piemērots tīrīšanai uz vietas (uz vietas).

Fermentiem, kas atrodami dažos pārtikas produktos, piemēram, peroksidāzē un katalāzē, kas deaktivizē ūdeņraža peroksīdu H ₂ O ₂ , nav kaitīgas ietekmes uz peractiķskābi. Arī olbaltumvielu atlikumi to nesāp.

Sakarā ar to, ka PAA pārtikā sadalās etiķskābē un ūdeņraža peroksīdā, to uzskata par drošu lietošanai gadījumos, kad pārtika netiek izskalota.

Tas kalpo kā dezinfekcijas un sterilizēšanas līdzeklis nerūsējošā tērauda un stikla tvertnēm, caurulēm un autocisternām, kas kalpo dzērienu pārvadāšanai un uzglabāšanai.

Nerūsējošā tērauda tvertnes alus uzglabāšanai. Autors: Roberta Keiko Kitahara Santana. Avots: Unsplash.

Tā ir raksturīga netoksisku produktu ražošanai un ka ar augstu atšķaidījumu neizraisa garšas vai smakas, tie ietaupa laiku un naudu šīm nozarēm.

Celulozes un papīra rūpniecībā

Pretietiķskābe ir svarīgs aģents bez hlora balināšanas tehnoloģijā papīra masas rūpniecībā.

Daži autori uzskata etiķpārskābi kā aktivèto atvasinājums no H ₂ O ₂ , kur viens no tās ūdeņraža atomi ir aizvietoti ar acilgrupas CH ₃ C (= O) -.

Tā rezultātā peretietiķskābe vairāk nekā H ₂ O ₂ reaģē ar organiskiem substrātiem, un to var izmantot oksidācijas reakcijās maigākos apstākļos nekā ar H ₂ O ₂ .

Neitrālos vai mēreni sārmainos apstākļos peracetāta jons CH ₃ C (= O) OO - ir spēcīgs nukleofils (to pievilina atomi, kuriem trūkst elektronu), tas selektīvi noņem hromoforus vai krāsainus savienojumus, kas atrodas papīra masā.

Tas ļauj šīm nozarēm iegūt ļoti efektīvu balinātāju un kuru atlikumi nepiesārņo to ūdens notekūdeņus.

Citu ķīmisko savienojumu ražošanā

Pretietiķskābe kalpo kā oksidētājs, lai iegūtu epoksīda savienojumus, kā katalizators poliestera sveķu ražošanai un kaprolaktāma un glicerīna iegūšanai.

Polimēru reģenerācijā pārstrādei

Dažiem pētniekiem ir izdevies atgūt noderīgus materiālus, apstrādājot noteiktus polimēru atkritumus ar PAA šķīdumiem.

Procesu veic, oksidējot dažus ar oglekļa šķiedru pastiprinātus polimēru atkritumus, kas radušies no kosmiskās darbības, ar ledus etiķskābes un ūdeņraža peroksīda šķīdumiem.

Šādā veidā in situ tiek ražota peractiķskābe, kas par 97% sadala epoksīda sveķus, atstājot oglekļa šķiedru neskartu.

Pēc tam, destilējot, iegūst vairāk nekā 90% etiķskābes, kā rezultātā polimērs turpina sadalīties, veidojot reģenerējamus alifātiskos un fenola savienojumus.

Oglekļa šķiedru iegūst tīru, un tā garums un stiepes izturība ir salīdzināma ar neapstrādātu šķiedru.

Karbona šķiedra. Cjp24. Avots: Wikipedia Commons.

Process tiek veikts maigos apstākļos bez gāzveida izmešiem, kas to padara videi draudzīgu.

Veļas mazgātavās

Tā kā krāsainie savienojumi oksidē, peractiķskābe tiek izmantota veļas balināšanā. Šajos gadījumos, lai iegūtu to uz vietas, tiek izmantots tetraacetil-etilēndiamīna maisījums ar H ₂ O ₂ sārmainā vidē.

Tās pielietojuma diapazons ir ļoti plašs, jo to var izmantot cietos ūdeņos vai tajos, kas satur lielu daudzumu kalcija un magnija sāļu, ja pH ir no 3,0 līdz 7,5 un temperatūra no 0 līdz 40 ºC.

Riski

Peretiķskābe vai PAA var būt ļoti kodīga. Tas spēcīgi kairina ādu un acis.

Ja tā šķīdumi tiek norīti, tas izraisa mutes, rīkles, barības vada un kuņģa-zarnu trakta gļotādu koroziju, izraisot sāpes un apgrūtinātu rīšanu.

Ja tā tvaikus ieelpo, rodas elpceļu kairinājums un, ja ieelpošana ir ilgstoša, plaušās rodas tūska.

Risinājumiem, kas satur vairāk nekā 15% PAA, ir zināma nestabilitāte, jāizvairās no eksplozivitātes un satricinājumiem. Tie var eksplodēt. Ja PAA koncentrācija šķīdumā pārsniedz 56%, tā var detonēt etiķskābes spēcīgas iztvaikošanas dēļ.

Jāizvairās no karstuma. To uzskata par viegli uzliesmojošu šķidrumu. Tā sadalīšanās ir spēcīga ar eksploziju 110ºC temperatūrā. Tas jāuzglabā vēsās vietās, vēlams, atdzesējot, vai ļoti labi vēdinātās vietās.

Tas ir spēcīgi oksidējošs, tāpēc bīstams saskarē ar organiskiem materiāliem. Uzglabājot to, tas ir jāizolē no citiem savienojumiem, jo ​​īpaši no organiskiem, degošiem, viegli uzliesmojošiem vai oksidējamiem savienojumiem. Tas jānošķir no skābēm, sārmiem un smagajiem metāliem.

Uzkarsēts līdz sadalīšanās brīdim, tas izdala akūtus un kairinošus izgarojumus, kas kairina acis, degunu un rīkli.

Ja tas izlijis, tam nevajadzētu ļaut ieplūst kanalizācijā, jo tie rada ugunsgrēka vai eksplozijas draudus.

Kā profilakses pasākumus mēs iesakām gumijas cimdus un aizsargtērpu, sejas vairogu vai acu aizsargus (aizsargbrilles vai aizsargbrilles), elpošanas ceļu aizsarglīdzekļus un, strādājot ar to šķīdumiem, neēdiet, nedzeriet un nesmēķējiet.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Peractiķskābe. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Das, M. et al. (2018). Efektīva CFRP atkritumu pārstrādes metode, izmantojot peractiķskābi. ACS ilgtspējīga ķīmija un inženierija. Atgūts no pubs.acs.org.
3. Čino, T. et al. (2017). Augsta līmeņa dezinfekcijas līdzekļa peractiķskābes morfoloģiskās baktericīdās ātras iedarbības efekts pret Staphylococcus aureus un Pseudomona aeruginosa bioplēvēm caurulēs. Antimikrobu rezistentu infekciju kontrole. 2017: 6: 122. Atgūts no vietnes ncbi.nlm.nih.gov.
4. Pan, GX et al. (1999). Ferolskābes un tās atvasinājumu reaktivitāte pret ūdeņraža peroksīdu un peractiķskābi. J. Agric. Food Chem., 1999, 47, 3325-3331. Atgūts no pubs.acs.org.
5. Kitis, Mehmets. (2004). Notekūdeņu dezinfekcija ar petiķskābi: pārskats. Environment International 30 (2004) 47-55. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.