ЭСБЕ/Уксусная кислота, свойства

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Перейти к навигации Перейти к поиску

Уксусная кислота, свойства
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Углерод — Усилие. Источник: т. XXXIVa (1902): Углерод — Усилие, с. 655—658 ( скан )
 Википроекты: Wikipedia-logo.png Википедия


Уксусная кислота (acidum aceticum, acide acétique, Essigsäure, acetic acid) — в виде винного уксуса была известна уже древним (грекам, римлянам, евреям и др.); алхимики знали ее в более чистом состоянии, пользуясь для ее очищения перегонкой; позднее, в период иатрохимии, крепкую У. кислоту приготовляли перегонкою яри-медянки («медный спирт», «радикальный уксус»), а свинцовые соли ее, свинцовый сахар, свинцовый уксус, известные еще и ранее, но исследованные ближе Либавием, применяли в качестве медикаментов; тогда же (XVII ст.) Глаубер обратил внимание на сходство У. кислоты с кислотою, получаемою при сухой перегонке дерева; тождество этих кислот подозревалось также Бойлем, Кункелем и некоторыми другими современниками; однако оно доказано было лишь значительно позднее Тенаром (1802); в 1700 г. Шталем впервые У. кислота была получена в кристаллическом состоянии (Eisessig); около того же времени замечена была ее горючесть; точный состав У. кислоты был установлен Берцелиусом в 1814 г. У. кислота C2H4O2 = СН3.СОНО представляет второй член ряда предельных одноосновных органических кислот (см.). Она встречается довольно часто в растениях в виде солей, сложных эфиров, реже в свободном состоянии; в теле животных она найдена в малых количествах в мускулах, в селезенке, в желчи (Thudicum), в поту, в моче (Dogiel) и экскрементах (Brieger); весьма часто она является в числе продуктов разнообразных процессов брожения (см. Уксус, Уксусное брожение) и гниения (см.), образуется при сухой перегонке дерева, крахмала, сахара и т. п., а также как один из продуктов распада более сложных частиц многих органических соединений (кетонов, углеводов и др.) при окислении их азотною, хромовою кислотою и т. д.; при нагревании, особенно до 250°, и в присутствии окислителей (KNO3 и др.), сахара, клетчатки и пр. с КНО и очень мал. колич. воды (Cross a. Revan) и при плавлении со щелочью глицерина, винной, лимонной, слизевой, яблочной кислоты и др. Синтетически У. кислота может быть получена путем следующих реакций: 1) при действии углекислоты на натрий-метил: CH3.Na + CO2 = CH3.CO2Na (Wanklyn);

2) при действии фосгена COCl2 на цинкметил — Zn(СН3)2 (см.); 3) при действии окиси углерода на метилат натрия при 160°:

CH3.ONa + CO = CH3.CO.ONa (Frölich)

и 4) из йодистого метила, переходя через ацетонитрил:

СН3J + KCN = СН3.CN + KJ и

CH3.CN + КНО + Н2O = СН3.СО2K + NH3 (Frankland и Kolbe).

Далее, У. кислота может быть получена окислением этилового спирта и У. альдегида хромовой смесью (см.) или кислородом воздуха под влиянием губчатой платины (Dobereiner) и ацетилена хромовой кислотой или кислородом воздуха в присутствии щелочи на рассеянном свету:

C2H2 + H2O + O = C2H4O2 (Berthelot)

действием спиртовой щелочи на двухлороэтилен при 100°:

C2H2Cl2 + 3КНО = C2H3O2Κ + 2KCl + H2O (Berthelot)

действием водной щелочи на трихлорэтан СН3CCl3 по равенству: СН3.CCl3 + 4КНО = СН3.СО.ОК + 3KCl + 2Н2O

разложением водою хлористого ацетила:

CH3.COCl + H2O = СН3.СО.ОН + HCl

восстановлением водородом in st. nasc. хлороуксусной кислоты и др. На некоторые случаи образования У. кислоты из более сложных соединений было уже указано выше; здесь упомянем еще об образовании её из малоновой кислоты при 150°:

СОНО.СН2.СООН = СО2 + СН3.COOH.

Главная масса У. кислоты получается сухою перегонкою дерева (см. Древесноуксусная кисл.); в значительно меньшем количестве ее получают, для приготовления уксуса (см.), окислением винного спирта. Для выделения У. кислоты из ее солей в свободном состоянии подвергают их перегонке с крепкою серною кислотою.

Чистая, безводная У. кислота представляет легко подвижную, бесцветную жидкость с острым, удушливым запахом, очень едкую, на коже вызывающую ожоги в виде пузырей, уд. в. при 0° — 1,0701 (Berthelot et Ogier) — 1,08005 (Корр), при 15° — 1,05533 (Oudemans), при 16/4° — 1,0543 (Pettersson), при 20° — 1,0514 (Landolt), кипящую при 118,1° и ниже + 16° застывающую в форме бесцветных блестящих листочков, плавящихся при + 16,55° (Pettersson). Пары У. кислоты при зажигании горят на воздухе светло-голубым пламенем. Плотность пара У. кислоты лишь при 320° становится нормальною, соответственно частичной формуле C2H4O2; с понижением же температуры быстро возрастает, так что вблизи темп. кип. оказывается почти двойною (ср. также выше ). Теплоемкость У. кисл. 0,497 (0° — 100°, Pettersson); скрытая частичная теплота плавл. 2,619 б. к. (Pettersson); частичная теплота горения 209,4 б. к. (жидк., Stohmann); электропроводность К = 0,0018 (Ostwald). У. кисл. жадно поглощает влагу из воздуха и во всех пропорциях растворяется в воде, спирте и эфире. Растворение в воде сопровождается значительным отделением тепла и сжатием. Наибольшее сжатие, по Удемансу, при 0° отвечает содержанию в растворе 80 — 82% У. кислоты, при 15° — 77 — 80% и при 40° — 75 — 77%, что близко соответствует составу гидрата C2H4O2 + Н2O, требующему 77% У. кислоты. Этому же составу отвечает и наибольшая теплоемкость, которая выше средней, вычисленной из теплоемкости составных частей. В след. табличке приведены уд. веса водных растворов У. кислоты при 15° по Удемансу:

% C2H4O2 Уд. в. % C2H4O2 Уд. в. % C2H4O2 Уд. в.
100 1,0553 60 1,0695 30 1,0412
95 1,0660 55 1,0653 25 1,0350
90 1,0713 50 1,0615 20 1,0284
80 1,0748 45 1,0571 15 1,0214
70 1,0733 40 1,0523 10 1,0142
65 1,0712 35 1,0470 5 1,0067

Ввиду такого хода изменения уд. весов, пользоваться ими для определения состава растворов У. кислоты можно лишь в том случае, когда заранее известно, какой раствор подлежит исследованию, крепкий (выше 80% У. кислоты) или слабый (ниже 77%). Состав крепких растворов У. кислоты можно весьма точно определять по температуре их затвердевания, пользуясь для этого след. табличкой (Rüdorf, Grimaux):

% H2O % H2O % H2O % H2O
0 16,7 4,8 9,4 9,1 4,3 17,4 —5,1
1/0 14,8 5,6 8,2 9,9 3,6 19,4 —7,4
2,0 13,25 6,5 7,1 10,8 2,7 23,0 —11,7
2,9 11,95 7,4 6,25 13,0 —0,2 33,6 —20,5
3,8 10,5 8,3 5,3 15,3 —2,6 38,1 —24,0

Наиболее низкая темп. замерзания — 24° близко соответствует составу гидрата C2H4O2 + 2H2O, требующему содержания 37,5% воды; при дальнейшем увеличении количества воды темп. застывания растворов повышается. При застывании крепких растворов кристаллизуется У. кислота (применение вымораживания для ее очищения), при замерзании слабых — лед. При перегонке водной кислоты в дистиллят переходит более слабая кислота, а остается все более и более крепкая, причем темп. кип. жидкости непрерывно повышается, так что упомянутые выше гидраты не отмечаются по постоянству темп. кип., как это имеет место для гидратов, напр., муравьиной, азотной и соляной кислоты. Безводная У. кислота является растворителем для многих органических соединений (применение ее для криоскопических определений); она растворяет также фосфор, серу, газообразные галоидоводороды, хромовый ангидрид и мн. др. вещества; растворы в ней HCl и HBr образуют с бромом непрочные кристаллические соединения, напр. (C2H4O2.Br2)4.HBr, (C2H4O2.Br2)4.HCl (Hell u. Mühlhäuser, Steiner).

Относительно химических свойств У. кислоты, как предельной одноосновной органической кислоты, см. ниже. Относительно её производных — см. Уксусный ангидрид, Хлористый ацетил, Уксусный эфир, Эфиры сложные, Ацетин и Триацетин, Ацетамид и Триацетамид, Ацетонитрил, Ортоуксусные эфиры, Тиокислоты. Необходимо указать на весьма значительную прочность У. кислоты: пары ее способны выдерживать пропускание через трубку, нагретую до темп. красного каления, без значительного разложения, и на нее не действует даже такой энергичный окислитель, как хромовая кислота. При окислении хамелеоном в щелочном растворе она дает СО2 и щавелевую кисл., а в кислом — только СО2 (Margulies). Электролиз У. кислоты в виде щелочной соли, взятой в крепком водном растворе, протекает проще, чем для прочих предельных одноосновных кислот, именно, на отрицательном полюсе выделяется водород, а на положительном — углекислота и этан, по уравн:

2CH3CO2H = Н2 + 2CO2 + С2Н6 (Бунге).

Соли У. кислоты получаются обычными способами: при действии ее на металлы (железо, цинк, магний и т. п. выделяют из неё водород), основания и углекислые соли. Безводная У. кислота или — в спиртовом растворе, однако, не действует на углекислые соли; наоборот, углекислота из спиртового раствора уксусно-кислых солей вытесняет У. кислоту, причем образующиеся углекислые соли, будучи не растворимы в спирте, выпадают в осадок. Теплота нейтрализации У. кислоты сильными основаниями в водном растворе = 13,4 б. к. (Gal et Werner), аммиаком — 11,9 б. к., едким натром в спиртовом растворе, по Рейхеру = 7,3 б. к. (для HCl = 11,2). Сильные минеральные кислоты вытесняют У. кислоту из ее солей. Все средние уксусно-кислые соли растворимы в воде; трудно растворимы на холоду только уксусно-серебряная соль и уксусно-кислая соль закиси ртути. Щелочные, а также и нек. др. (напр., медная, свинцовая, закиснортутная) уксусно-кислые соли растворимы также и в спирте. Уксусно-натриевая соль, C2H3O2Na + 3H2O, кристаллизуется в одноклиномерных призмах, плавящихся при 58° — 59° и при дальнейшем нагревании теряющих всю кристаллизационную воду. Расплавленная соль легко переохлаждается и может далее, при соблюдении некоторой осторожности, доведена до темп. 0°, сохраняя жидкое состояние. Затвердевание её сопровождается большим отделением тепла. Безводная соль плавится при 319° без разложения, образуя при охлаждении листовато-кристаллическую массу, жадно соединяющуюся с водою. При 6° уксусно-натриевая соль растворяется в 3,9 ч. воды, при 37° — в 2,4 ч. и при 48° — в 1,7 ч. (Osann) и легко дает пересыщенные растворы. Растворение водной соли происходит с поглощением тепла, вызывая значительное понижение температуры. В абсолютном спирте уксусно-натриевая соль не растворима. При растворении C2H3O2Na в крепкой У. кислоте, что происходит с отделением тепла, образуются так наз. кислые соли C2H3O2Na.C2H4O2 (Villiers) и C2H3O2Na.2C2H4O2 (Lescoeur), представляющие кристаллические вещества. При нагревании они плавятся и только выше 200° разлагаются, выделяя У. кислоту и оставляя среднюю соль, водою же при растворении сполна разлагаются на те же свои компоненты. Уксусно-натриевая соль очень часто употребляется в лабораториях как реактив при анализах, напр. для выделения окиси железа и глинозема в виде нерастворимых основных уксусно-кислых солей и во многих других случаях. Уксусно-калиевая соль C2H3O2K очень легко растворима в воде, на воздухе расплывается и трудно кристаллизуется; при 2° растворяется в 0,531 ч. воды, при 13,9° — в 0,437 ч. и при 62° — в 0,203 ч. (Osann); насыщенный при кипячении раствор содержит на 1 ч. соли 0,125 ч. воды и кипит при 169° (Berzelius); на холоду C2H3O2K растворяется в 3 ч. и при нагревании в 2 ч. абсолютного спирта (Destouches). Кислая соль C2H3O2K.C2H4O2 (получение — как для натриевой соли) — призмы, темп. пл. 148°, разлагается при 200° и применяется в технике для получения кристаллической У. кислоты (способ Мельзенса — см. Древесно-уксусная кислота). C2H3O2K.2C2H4O2 — расплывающиеся на воздухе листочки, темп. пл. 112°, разлагается при 170° (Lescoeur). Уксусно-аммиачная соль C2H3O2NH4 получается пропусканием аммиака в У. кислоту, кристаллизуется в форме толстых игл или пластинок (Berthelot, Smit, Bahrmann), плавится при 89° (Kraut), очень легко растворима в воде, употребляется как реактив и в медицине. Уксусно-кальциевая и уксусно-бариевая соли, (С2H3O2)2Ca + Н2О и (С2H3О2)2Ва + Н2O, кристалличны, образуют кислые и двойные [с Ca(NO3)2 и Ba(NO3)2] соли. Уксусно-магниевая соль (C2H3O2)2Mg + 3H2O, растворяя MgO, образует основную соль с резкой щелочной реакцией и сильными антисептическими свойствами (Kubel). Уксусно-цинковая соль (C2H3O2)2Zn + 3H2O — одноклиномерные листочки (Rammeisberg), плавится при 235° — 237°, теряет воду при 241° — 242° и под уменьшенным давлением возгоняется (Franchimont): сероводород осаждает из неё ZnS (отделение Zn при анализе от Fe, Mn и пр.); применяется в медицине. Уксусно-свинцовые соли — см. Свинец Свинцовый уксус, Свинцовый сахар. Уксусно-медные соли — см. Ярь-медянка. Уксусно-серебряная соль C2H3O2Ag — кристаллический осадок, из кипящей воды кристаллизуется в форме блестящих игл, при прокаливании выделяет C2H4O2, CO2 и оставляет металлическое серебро; 100 ч. воды при 10° растворяют 0,870 ч., при 20° — 1,037 и при 80° — 2,517 ч. соли (Raupenstrauch); сухая соль соединяется с 2 частицами аммиака (Reychler). Уксусно-хромовая соль (C2H3O2)3Cr + H2O представляет зеленые кристаллы; является также в фиолетовом (при выпаривании раствора на холоду) и зеленом (при выпаривании на водяной бане) аморфных видоизменениях. Уксусно-железная соль — см. Железные протравы. Уксусно-глиноземная соль — см. Глиноземные протравы.

Анализ У. кислоты. Свободная У. кислота может быть узнана по ее характерному запаху, в нейтральном растворе — по красному окрашиванию с хлорным железом (образуется уксусно-железная соль красного цвета) и по осаждению затем при кипячении раствора красно-бурого осадка основной уксусно-железной соли, в крепких растворах уксусно-кислых солей — по образованию кристаллич. осадка C2H3O2Ag, растворимого при кипячении и при охлаждении вновь выделяющегося в виде игл. Характерен также запах У. эфира, образующегося при нагревании сухих солей У. кислоты со спиртом и крепкою серною кислотою. Отвратительный запах какодила (см.), развивающийся при нагревании сухой уксусно-кислой соли с мышьяковистым ангидридом, представляет очень чувствительную реакцию на У. кислоту. Для отличения У. кислоты от других жирных кислот может служить определение серебра в серебряной соли (прокаливанием отвешенного количества последней в фарфоровом тигельке) — C2H3O2Ag содержит 64,67% Ag. Количественно свободная У. кислота определяется титрованием щелочью в присутствии лакмуса или фенолфталеина. Относительно определения по уд. в. и по темп. застывания — см. выше. Уксусно-кислые соли подвергаются перегонке в струе водяного пара с чистою (не содержащею HNO3) фосфорною кислотою уд. в. 1,2, разбавленною равным объемом воды, и в дистиллят У. кислота определяется титрованием (Fresenius). В присутствии муравьиной кислоты последнюю разрушают, кипятя смесь кислот в течение 10 мин., с равным объемом хромовой смеси (12 г К2Cr2O7, 30 куб. см крепкой Н2SO4 и 100 куб. см Н2O), и затем У. кислоту отгоняют и титруют. Для отделения У. кислоты от высших гомологов (пропионовой, масляной кислот) переводят кислоты в бариевые соли и обрабатывают абсолютным спиртом, в котором уксусно-бариевая соль сравнительно весьма трудно растворима.

П. Рубцов.