Ацетат натрия

Ацетат натрия
Ацетат натрия
	; формулаформула
Общие
Систематическое; наименование	Ацетат натрия
Традиционные названия	Этаноат натрия
Хим. формула	C2H3O2Na
Рац. формула	CH3COONa
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	82,03 г/моль; (безводная форма); 136,08 г/моль; (тригидрат) г/моль
Плотность	1,45 г/см³
Термические свойства
	Температура
• разложения	324 °C
Удельная теплота плавления	264—289 кДж/кг
Химические свойства
	Растворимость
• в воде	76 г/100 мл
Безопасность
Токсичность	малотоксичен,; ирритант
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Кристалл тригидрата ацетата натрия

Химический обогреватель c перенасыщенным раствором ацетата натрия

Ацета́т на́трия (этаноа́т на́трия) — органическая натриевая соль уксусной кислоты с химической формулой CH₃COONa. Это бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Ацетат натрия широко используется в пищевой, в текстильной промышленности,для получения красителей, мыл, уксусного ангидрида, ацетилхлорида, винилацетата, в медицине, в гальванотехнике^[1].

Открытие

Открытие ацетата натрия тесно связано с историей изучения уксусной кислоты^[2]. В 1648 году немецкий химик Андреас Либавиус впервые получил безводную уксусную кислоту путём перегонки медного ацетата. Это открытие стало важным шагом к синтезу ацетата натрия^[3].

В 1700 году французский химик Николя Лемери описал получение «возрождённой земли свинца» — вещества, которое сегодня известно как ацетат свинца. Этот эксперимент стал прототипом для синтеза других ацетатов, включая ацетат натрия. Непосредственное открытие ацетата натрия приписывают шведскому химику Йёнсу Якобу Берцелиусу. В начале XIX века он провёл серию экспериментов по нейтрализации уксусной кислоты гидроксидом натрия. Результатом этой реакции стало получение ацетата натрия. Берцелиус не только синтезировал ацетат натрия, но и детально изучил его свойства. Он определил химический состав вещества и описал его кристаллическую структуру. Эти исследования были опубликованы в его фундаментальном труде «Учебник химии» в 1808 году^[3].

Открытие ацетата натрия имело важное значение для развития органической химии. Это соединение стало одним из первых хорошо изученных органических солей и послужило моделью для исследования других подобных веществ^[3].

Физические свойства

Ацета́т на́трия (этаноат натрия), натриевая соль уксусной кислоты имеет молярную массу 82,03 г/моль. Представляет собой бесцветные кристаллы моноклинной сингонии с температурой плавления t_пл = 324 °C. Плотность ацетата натрия — 1,528 г/см³, молярная теплоёмкость — 79,9 Дж/(моль·К), теплота образования (энтальпия) — 709,32 кДж/моль, энергия Гиббса — 607,70 кДж/моль, стандартная энтропия 123,1 Дж/(моль·К). В воде хорошо растворяется. Водой гидролизуется. Обладает плохой растворимостью в этаноле, диэтиловом эфире. кристаллизуется тригидрат из водных растворов, которые представляют собой бесцветные кристаллы моноклинной сингонии и характеризуются температурой плавления t_пл = 58 °C, плотностью — 1,45 г/см^3, энтальпией образования —1604 кДж/моль, стандартной энтропией — 262 Дж/(моль·К). При 120 °C ацетат натрия обезвоживается^[1].

Химические реакции

Ацетат натрия (CH₃COONa) вступает в различные химические реакции, чем обусловлено его широкое применение в промышленности и лабораторной практике^[4].

Гидролиз ацетата натрия происходит в водном растворе, образуя слабощелочную среду:

CH₃COONa + H₂O ↔ CH₃COOH + NaOH

ацетат натрия + вода ↔ уксусная кислота + гидроксид натрия

Эта реакция обратима.

При нагревании до температуры выше 350 °C ацетат натрия подвергается термическому разложению:

Ацетат натрия, структурная формула

2CH₃COONa → 2Na₂CO₃ + (CH₃)₂CO

ацетат натрия → карбонат натрия + ацетон

В результате этой реакции образуются карбонат натрия и ацетон.

Ацетат натрия реагирует с сильными кислотами, образуя уксусную кислоту:

CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + NaCl

Кристаллы ацетата натрия

Реакция Дюма протекает при нагревании (сплавлении) ацетата натрия с гидроксидом натрия. Образуются карбонат натрия Na₂CO₃ и выделяется метан СН₄:

CH₃COONa + NaOH → СН₄↑+ Na₂CO₃

ацетат натрия + гидроксид натрия → метан + карбонат натрия.

С гидроксидом натрия ацетат натрия не взаимодействует из-за общего иона Na⁺.

При электролизе (реакция Кольбе) водного раствора ацетата натрия на катоде выделяется водород Н₂, а на аноде — этан С₃Н₆:

2CH₃COONa + 2H₂O → 2NaOH + CH₃―CH₃ + 2CO₂↑ + H₂↑

Ацетат натрия может выступать в роли восстановителя. Например, в реакции с перманганатом калия в кислой среде:

5CH₃COONa + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5Na₂SO₄ + 13H₂O

ацетат натрия + перманганат калия + серная кислота → оксид углерода (IV) + сульфат марганца + сульфат калия + сульфат натрия + вода.

В реакциях алкилирования солей образуются сложные эфиры:

CH₃COONa + СН₃―СН₂―Cl → CH₃COOС₂―СН₃ + NaCl

ацетат натрия + хлорэтан → этиловый эфир уксусной кислоты (этилацетат) + хлорид натрия.

Ацилирование галогенангидридами:

CH₃COONa + СН₃СОCl → СН₃СООС(О)СН₃ +NaCl

ацетат натрия + ацетилхлорид → уксусный ангидрид + хлорид натрия^[4].

Эти химические свойства ацетата натрия обуславливают его применение в качестве буферного агента, реагента в органическом синтезе и компонента в различных промышленных процессах.

Способы получения

Ацетат натрия получают различными способами в промышленности и лабораторных условиях^[5].

Промышленные способы получения

Выбор метода получения ацетата натрия зависит от требуемой чистоты продукта, доступности реагентов и экономической эффективности процесса^[1].

Основной промышленный метод производства ацетата натрия — нейтрализация уксусной кислоты карбонатом натрия или гидроксидом натрия:

2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

уксусная кислота + карбонат натрия → ацетат натрия + вода + оксид углерода (IV) (углекислый газ)

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

уксусная кислота + гидроксид натрия → ацетат натрия + вода

Эти реакции проводят при температуре 50-60 °C с последующей кристаллизацией продукта.

Другой промышленный способ — карбонизация метилата натрия оксидом углерода (II) при высоком давлении и температуре 250 °C:

CH₃ONa + CO → CH₃COONa

Лабораторные способы получения

В лабораторных условиях ацетат натрия можно получить реакцией ацетилхлорида CH₃COCl с гидроксидом натрия:

CH₃COCl + NaOH → CH₃COONa + HCl

Ещё один метод — окисление этанола CH₃CH₂OH в присутствии гидроксида натрия:

CH₃CH₂OH + NaOH + [O] → CH₃COONa + 2H₂O

Эту реакцию проводят при нагревании с использованием окислителей, таких как перманганат калия или дихромат калия.

Ацетат натрия также образуется при электролизе раствора хлорида натрия с использованием графитовых электродов:

2NaCl + 2H₂O + 2CO₂ → 2CH₃COONa + Cl₂ + O₂↑

Этот процесс требует тщательного контроля температуры и концентрации электролита.

При взаимодействии карбоновых кислот с металлами, например с натрием, образуется ацетат натрия и выделяется водород:

2СH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂↑.

Взаимодействие карбоновых кислот с основными оксидами:

2СH₃COOH + Na₂O → 2CH₃COONa + H₂O

уксусная кислота + оксид натрия → ацетат натрия + вода.

Ионный обмен с выделением газа:

СH₃COONH₄ + NaOH → CH₃COONa + NH_3↑ + H₂O

ацетат аммония + гидроксид натрия → ацетат натрия + аммиак↑ + вода.

Взаимодействие геминальных тригалогенидов с щелочью:

СH₃CСl₃ + 4NaOH_{(водный раствор)} → CH₃COONa + 3NaСl + 2H₂O^[6]

1,1,1-трихлорэтан + гидроксид натрия(водн р-р) → ацетат натрия + хлорид натрия + вода^[5].

Область применения

Ацетат натрия находит широкое применение в различных отраслях промышленности и быту благодаря своим уникальным свойствам.

В пищевой промышленности ацетат натрия используется как консервант и регулятор кислотности (E262). Он предотвращает рост бактерий и грибков, продлевая срок хранения продуктов. Его добавляют в хлебобулочные изделия, соусы, маринады и консервированные овощи. Также используется для маринования рыбы в рыбной промышленности, при изготовлении майонезов и соусов, картофельных чипсов, сухариков, сухих бульонов и супы, для консервации фруктов, овощей и ягод^[7]^[8].

Текстильная промышленность применяет ацетат натрия в качестве протравы при окрашивании тканей. Он помогает закрепить краситель на волокнах, улучшая стойкость цвета к стирке и солнечному свету^[9].

В медицине ацетат натрия используется как компонент внутривенных растворов для коррекции метаболического ацидоза. Он также входит в состав некоторых лекарственных препаратов и служит буферным агентом в фармацевтических композициях^[8]^[9].

Химическая промышленность использует ацетат натрия как исходное сырьё для синтеза других органических соединений. Он служит промежуточным продуктом при производстве эфиров, красителей и полимеров^[10].

В лабораторной практике ацетат натрия применяется как буферный раствор и реагент в аналитической химии. Его используют для приготовления стандартных растворов и в качестве электролита в электрохимических исследованиях^[10].

Ацетат натрия входит в состав антиобледенительных средств для дорог и взлётно-посадочных полос аэропортов. Он эффективно понижает температуру замерзания воды и менее коррозионно активен по сравнению с хлоридами натрия^[10].

Необычное применение ацетата натрия — химические грелки многоразового использования. Пересыщенный раствор ацетата натрия при кристаллизации выделяет тепло, что позволяет использовать его как источник тепла в портативных устройствах^[10].

В фотографии ацетат натрия используется как компонент фиксирующих растворов, помогая стабилизировать изображение на фотобумаге. Ацетат натрия также применяется в производстве бумаги, пластмасс и в нефтяной промышленности как ингибитор коррозии^[10].

Влияние на организм

Ацетат натрия

Ацетаты натрия обладают выраженными бактерицидными и дезинфицирующими свойствами. Пищевой консервант Е 262 хорошо усваиваются организмом. Аллергические реакции на ацетат натрия встречаются редко. Однако у некоторых людей может наблюдаться индивидуальная непереносимость, проявляющаяся в виде кожных высыпаний или зуда. Ацетат натрия — абсолютно безопасное вещество, относится к 4 классу по ГОСТ 12.1.007–76^[9].

Ацетат натрия при попадании в организм человека быстро метаболизируется. В печени он превращается в ацетил-КоА, который затем включается в цикл Кребса для производства энергии. Этот процесс не вызывает значительных изменений в кислотно-щелочном балансе организма^[8].

Влияние на пищеварительную систему: ацетат натрия обладает слабым раздражающим действием на слизистую оболочку желудка. При употреблении в больших количествах может вызвать тошноту и диарею. Однако в обычных дозах, используемых в пищевой промышленности, не оказывает негативного воздействия^[8].
Воздействие на сердечно-сосудистую систему: исследования показывают, что внутривенное введение ацетата натрия может вызвать кратковременное снижение артериального давления и увеличение частоты сердечных сокращений. Эти эффекты обычно кратковременны и не представляют опасности для здоровых людей^[8].
Влияние на почки: ацетат натрия может увеличивать выведение натрия и воды через почки, что приводит к умеренному мочегонному эффекту. Это свойство используется в медицине для коррекции электролитного баланса^[8].

Согласно Объединённому экспертному комитету ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA), допустимое суточное потребление ацетата натрия не ограничено. Это означает, что вещество считается безопасным при использовании в качестве пищевой добавки в рекомендуемых количествах. При вдыхании пыли ацетата натрия может возникнуть раздражение дыхательных путей. Поэтому при работе с сухим веществом рекомендуется использовать средства защиты органов дыхания.

Примечания

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Савинкина, Е. В. Ацетат натрия (неопр.) (4 сентября 2023). Дата обращения: 26 сентября 2024.
↑ Уксусная кислота (неопр.) (26 июня 2023). Дата обращения: 26 сентября 2024.
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 История открытия ацетата натрия (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.
↑ ^4,0 ^4,1 Ацетат натрия (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.
↑ ^5,0 ^5,1 Ацетат натрия: получение (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.
↑ База ГОСТ, ГОСТ Р — национальные стандарты РФ (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.
↑ Ацетат натрия (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 ^8,4 ^8,5 Ацетаты натрия (Е262) (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.
↑ ^9,0 ^9,1 ^9,2 Ацетат натрия ГОСТ 2080 76 (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.
↑ ^10,0 ^10,1 ^10,2 ^10,3 ^10,4 Натрий уксуснокислый — реактив, востребованный промышленностью в больших количествах (неопр.) (29 ноября 2017). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[:0-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Савинкина, Е. В. Ацетат натрия (неопр.) (4 сентября 2023). Дата обращения: 26 сентября 2024.

[2] Уксусная кислота (неопр.) (26 июня 2023). Дата обращения: 26 сентября 2024.

[:1-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 История открытия ацетата натрия (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.

[:2-4] 4,0 ^4,1 Ацетат натрия (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.

[:3-5] 5,0 ^5,1 Ацетат натрия: получение (неопр.). Дата обращения: 26 сентября 2024.

[6] База ГОСТ, ГОСТ Р — национальные стандарты РФ (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[7] Ацетат натрия (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[:4-8] 8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 ^8,4 ^8,5 Ацетаты натрия (Е262) (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[:5-9] 9,0 ^9,1 ^9,2 Ацетат натрия ГОСТ 2080 76 (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[:6-10] 10,0 ^10,1 ^10,2 ^10,3 ^10,4 Натрий уксуснокислый — реактив, востребованный промышленностью в больших количествах (неопр.) (29 ноября 2017). Дата обращения: 28 сентября 2024.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]