Քացախաթթու

Կաղապար:Տեղեկաքարտ Նյութ Քացախաթթու, օրգանական թույլ, միահիմն կարբոնաթթու CH₃COOH բանաձևով (էթանաթթու)։ Քացախաթթվի աղերը և բարդ եթերները կոչվում են ացետատներ։

Պատմություն

Քացախը հանդիսանում է գինու խմորման արդյունք և հայտնի է մարդկանց շատ հին ժամանակնորից։ Առաջին տեղեկությունները քացախաթթվի օգտագործման մասին մեզ տվել է հույն պատմիչ Տեոֆրաստը (մ.թ.ա. 3-րդ դար)։ Այնտեղ նկարագրված էր քացախաթթվի և մետաղների փոխազդեցությունը, որի արդյունքում առաջանում էին արվեստում կիրառվող որոշ պիգմենտներ։

Քացախաթթուն օգտագործում էին կապարյին բելիլա, ստանալու համար։ Հին Հռոմում թթված գինին պահելով կապարային տարրաներում ստանում էին քաղցր մի ըմպելիք՝ «Սապա»։ Սապան պարունակում էր մեծ քանակությամբ կապարի ացետատ, որը շատ քաղցր նյութ է, այն նաև անվանում են՝ «Կապարային շաքար» կամ «Սատուրնի շաքար»։ 8-րդ դարում առաջին անգամ արաբ ալքիմիկ Ջաբիր իբն Խաինը ստացավ կոնցենտրիկ քացախաթթու, թորման եղանակով։

Վերածննդի դարաշրջանում քացախաթթու ստանում էին որոշ մետաղների ացետատների սուբլիմացիայից (առավելաշատ օգտագործում էին պղնձի երկվալենտ ացետատը)։

Գործարան, որն արտադրում է քացախաթթու (1884)

Քացախաթթվի հատկությունները փոփոխվում են նրա մեջ պարունակվող ջրի քանակով։ Դրա հետ կապված հնում կարծում էին, որ գինուց և ացետատներից ստացված թթուները երկու տարբեր թթուներ են։ 1847 թվականին Ադոլֆ Կոլբեն քացախաթթու սինթեզեց անօրգանական նյութերից։ Նա քացախաթթու սինթեզեց ծծմբածխածինը քլորացնելով մինչև տետրաքլորմեթան, որի պիրոլիզից ստացավ տետրաքլորէթիլեն։ Վերջինս ջրում քլորացնելիս նա ստացավ տրիքլորքացախաթթու, որը էլեկտրականությամբ վերականգնելիս ստացավ քացախաթթու։

Ֆիզիկական հատկություններ

Սառցային քացախաթթու, սառած վիճակում

Քացախաթթուն իրենից ներկայացնում է անգույն, սուր հոտով, թթու համով հեղուկ։ Հիդրոսկոպիկ է։ Ջրում լուծվում է անսահմանափակ քանակությամբ։ Իր մեջ լավ լուծում է անօրգանական գազեր և այլ նյութեր, օրինակ՝ HF, HI, HCl, HBr և այլ նյութեր։ Գոյություն ունի ցիկլիկ և գծային դիմերների ձևով։ 100 տոկոսանոց քացախաթթուն կոչվում է սառցային, որը սառեցնելիս առաջացնում է սառցանման զանգված։

Գոլորշիների ճնշումը

Ճնշում (մմ. սնդիկի սյուն)	Ջերմաստիճան (°C)
10	17,1
40	42,4
100	62,2
400	98,1
560	109
1520	143,5
3800	180,3

• Հարաբերական դիէլեկտրիկ թափանցելիություն՝ 6,15 (20 °C)
• Մակերեսային լարվածություն՝ 27,8
• Սահմանային ջերմունակություն, հաստատուն ճնշման տակ՝ 2,01 Ջ/գ*Կ (17 °C)
• Օդում բռնկման ջերմաստիճանը՝ 38 °C
• Ինքնահալման ջերմաստիճանը օդում՝ 454 °C
• Այրման ջերմաքանակ՝ 876,1 կՋ/մոլ

Քացախաթթուն որոշ նյութերի հետ առաջացնում է երկակի ազեոտրոպ խառնուրդներ՝

Նյութ	Եռման ջերմաստիճան,°C	Քացախաթթվի զանգվածային բաժինը,%
Ածխածնի քառարժեք քլորիդ	76,5	3
Ցիկլոհեքսան	81,8	6,3
Բենզոլ	88,05	2
Տոլուոլ	104,9	34
Հեպտան	91,9	33
Երքլորէթիլեն	86,5	4
Էթիլբենզոլ	114,65	66
0րթոքսիլոլ	116	76
Պարաքսիլոլ	115,25	72
Բրոմոֆորմ	118	83

• • Քացախաթթուն որոշ նյութերի հետ առաջացնում է եռակի ազեոտրոպ խառնուրդներ՝

• Ջուր և բենզոլ (եռման ջերմաստիճան 88 °C)
• Ջուր և բութիլացետատ (եռման ջերմաստիճան 89 °C)

Ստացում

Արդյունաբերական եղանակ

Հին արդյունաբերությունում քացախաթթու ստանում են ացետալդեհիդի և բութանի օքսիդացումից։

• Ացետալդեհիդը օքսիդանում է երկվալենտ մագնեզիումի ացետատի ներկայությամբ, բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տակ (η=95%,50-60 °С )՝

$2C{H}_{3}CHO+O_2\to 2C{H}_{3}COOH$

• Նորմալ բութանի օքսիդացումը տեղի է ունենում 150-200 °C -ում և 150 մթն. ճնշման տակ՝

$2C_4{H}_{1}0+2O_2\stackrel{(C{H}_{3}COO{)}_{2}Co}{\to }4C{H}_{3}COOH+2H_{2}O$

Երկու եղանակնել հիմնված են նավթի կրեկինգի արդյունք հանդիսացող նյութերի օքսիդացման վրա։

Մեթանոլի կատալիտիկ կարբոնիզացիա

Մոնսանտո ընկերության կատալիտիկ եղանակի գծագիրը

Քացախաթթվի ստացման արդյունաբերական կարևորագույն եղանակներից է մեթանոլի կատալիտկ կարբոնիզացիան ածխածնի մոնօքսիդով՝

$C{H}_{3}OH+CO\to C{H}_{3}COOH$

Այս ռեակցիան հայտնաբերվել է BASF կազմակերպության գիտնականների կողմից 1913 թվականին։ 1960 թվականին այդ կազմակերպությունը հիմնադրեց այս եղանակով քացախաթթու արտադրող առաջին գործարանը։ Այս պրոցեսում կատալիզատոր է հանդիսանում կոբալտի յոդիդը։ Գործարաններից մեկը հիմնադրվել է Գեիսմարում (Լուիզիանա նահանգ)։ Այն երկար ժամանակ հանդիսանում էր ԱՄՆ-ի միակ BASF-ի գործարանը։

Մեթանոլի կատալիտիկ կարբոնիզացիաի մեթոդի ավելի կատարելագործված եղանակը ուսումնասիրվել է Մոնսանտո կազմակերպության կողմից 1970 թվականին։ Դա հոմոգեն պրոցես է, որում որպես կատալիզատոր օգտագործվում է ռոդիումի աղեր։ BP կազմակերպությունում որպես կատալիզատոր օգտագործվում են իրիդիումի միացությունները։

Բիոքիմիական եղանակ

Բիոքիմիական եղանակում օգտագործվում է որոշ միկրոօրգանիզմների էթանոլը օքսիդացնելու հատկությունը։ Այս եղանակու որպես հումք օգտագործում են էթանոլ պարունակող հեղուկներ կամ էթանոլի լուծույթ։ Այդ ռեակցիայում մասնակցում է ալկոհոլօքսիդազ ֆերմենտը։

$C{H}_{3}C{H}_{2}OH+O_2\to C{H}_{3}COOH+H_{2}O$

Ացետիլենի հիդրատացիա

$C_2{H}_2+2H_{2}O\underset{H{g}^2+}{\overset{Hg}{\to }}C{H}_{3}COOH+H_2\uparrow$

Արտաքին հղումներ

• Уксусная кислота
• Свойства
• Плотность водных растворов уксусной кислоты в зависимости от концентрации