NATRIJEV ACETAT: STRUKTURA, LASTNOSTI, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Natrijev acetat je natrijeva sol ocetne kisline z na molekulsko formulo C ₂ H ₃ O ₂ Na. Sestavljen je iz čudovitega belega prahu, ki je v bistvu prisoten v dveh oblikah: brezvodni in trihidrirani. Oba sta zelo topna v vodi, univerzalno topilo; vendar ni tako topen v alkoholih ali acetonu.

Brezvodna oblika ima gostoto, tališče in vrelišče z višjimi vrednostmi, kot jih ima trihidratna oblika natrijevega acetata. To je zato, ker vodne molekule motijo med medsebojnem Na ⁺ in CH ₃ COO ^- ionov .

Natrijev acetat videz

Natrijev acetat je stabilen, zlasti če ga hranimo med 2 in 8 ° C; vendar je dovzetna za delovanje močnih oksidantov in halogenov.

Pripravimo ga lahko z reakcijo natrijevega bikarbonata z ocetno kislino. Tudi z reakcijo ocetne kisline z natrijevim hidroksidom. Obe reakciji sta preprosti za proizvodnjo in poceni; prvi se lahko opravi celo doma.

Ta sol je malo strupena spojina. Povzroči draženje kože, le po pogostih in nenehnih stikih. Rahlo draži oči, lahko pa draži dihala. Ni podatkov o škodljivem učinku njegovega zaužitja.

Ima številne uporabe in aplikacije, ki poudarjajo njegovo funkcijo puferiranja pH, skupaj z ocetno kislino. Acetatni pufer ima pKa = 4,7; ki zagotavlja visoko učinkovitost uravnavanja pH v kislem okolju z pH vrednostmi med 3 in 6.

Zaradi majhne strupenosti in lastnosti se pogosto uporablja za izboljšanje okusa hrane, pa tudi kot sredstvo, ki zaradi svojega delovanja na mikrobe zagotavlja zaščito pred kvarjenjem hrane.

Struktura natrijevega acetata

Acetatni in natrijevi ioni. Vir: Shu0309

Zgornja slika prikazuje ione, ki sestavljajo brezvodne kristale natrijevega acetata (brez vode). Škrlatni krogla ujema z Na ⁺ kation , in molekularni ion svoji levi je acetat, CH ₃ COO ^- , s svojim kisika zastopnika rdečih kroglic.

Te parova, v skladu s formulo CH ₃ COONa, v razmerju 1: 1; Za vsak CH ₃ COO ^- aniona , mora obstajati Na ⁺ kation privlači negativnega naboja in obratno. Tako se privlačnosti med njimi in odbijanja med enakimi naboji končajo z vzpostavljanjem strukturnih vzorcev, ki definirajo kristal, katerega najmanjši izraz je enotna celica.

Omenjena enota celice, tako kot kristal kot celota, se razlikuje glede na razporeditev ionov v prostoru; ni vedno isto, tudi za isti kristalni sistem. Na primer, brezvodni natrijev acetat lahko tvori dva ortorhombična polimorfa, od katerih je eden prikazan spodaj:

Enota celice ortorhombičnih kristalov natrijevega acetata. Vir: Benjah-bmm27

Opomba razporeditev ionov: štiri CH ₃ COO ^- ioni priložijo Na- ⁺ na tak način, da "pripravi" popačeno, ki temelji na peto piramide. Vsaka od teh CH ₃ COO ^- v obračalne komunicira z drugo sosednjo Na ⁺ .

Hidrirani kristali

Natrijev acetat ima visoko naklonjenost vodi; v resnici je deliquecent, torej zadržuje vlago, dokler se v njej ne raztopi. Višja kot je vlaga, prej se "stopi". To je zato, ker oba CH ₃ COO ^- in Na ⁺ lahko hidrat, se obkrožajo z vodnimi molekulami, ki usmerjajo svoje dipole slabo njihovih stroškov (Na ⁺ OH ₂ , CH ₃ COO ^- HOH).

Ko to sol pripravimo v laboratoriju ali doma, je njena naklonjenost vodi taka, da jo že pri normalnih temperaturah dobimo kot hidrat; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. Njihovi kristali prenehajo biti ortorhombični in postanejo monoklinični, saj zdaj vključujejo tri molekule vode za vsak par CH ₃ COO ^- in Na ⁺ .

Lastnosti

Imena

-Natrijev acetat.

-Natrijev etanoat (IUPAC).

Molarna masa

-Brezvodni: 82,03 g / mol.

-Trihidrat: 136,03 g / mol.

Videz

Brezmejen bel prah.

Neprijeten vonj

Kisu, ko se segreje do razpada.

Gostota

-Brezvodni: 1,528 g / cm ³ pri 20 ° C.

-Trihidrat: 1,45 g / cm ³ pri 20 ° C.

Tališče

-Brezvodni: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Trihidrat: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Vrelišče

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

-Trihidrat: 122 ° C (395 K), 252 ° F. Razpade.

Topnost

V vodi

-Brezvodni: 123,3 g / 100 ml pri 20 ° C.

-Trihidrat: 46,4 g / 100 ml pri 20 ° C.

V metanolu

16 g / 100 g pri 15 ° C.

V etanolu

5,3 g / 100 ml (trihidrat).

V acetonu

0,5 g / kg pri 15 ° C.

Kislost

pKa: 24 (20 ° C).

Osnovnost

pKb: 9,25. Tu je razvidno, da je natrijev acetat bazična sol, ker ima pKb manj kot pKa.

Indeks loma (ηD)

1.464

Kalorična zmogljivost

-100,83 J / mol · K (brezvodno).

-229,9 J / mol · K (trihidrat).

mesto vžiga

Večja od 250 ° C.

Temperatura samodejnega vžiga

600 ° C.

pH

8,9 (0,1M raztopina pri 25 ° C).

Stabilnost

Stabilno. Nezdružljivo z močnimi oksidanti in halogeni. Občutljiv na vlago.

Reakcije

Natrijev acetat lahko tvori ester z reakcijo z alkil halogenidom; na primer bromoetan:

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

Natrijev acetat dekarboksilira do metana (piroliza) v prisotnosti NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

Reakcijo katalizirajo cezijeve soli.

Sinteza

Natrijev acetat lahko v laboratoriju dobimo poceni z reakcijo natrijevega bikarbonata z ocetno kislino:

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

To reakcijo spremlja prisotnost intenzivnega mehurčka v raztopini zaradi razpada ogljikove kisline v vodo in ogljikov dioksid.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Natrijev acetat v industriji nastane z reakcijo ocetne kisline z natrijevim hidroksidom.

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

Prijave

Termalne vrečke

Natrijev acetat se uporablja za izdelavo termičnih vrečk.

Na začetku se kristali soli raztopijo v prostornini vode, da se pripravi raztopina, ki postane prenasičena.

Nato raztopino segrejemo na temperaturo, višjo od 58 ºC, kar je njeno tališče. Prenasičena raztopina se pusti ohladiti na sobno temperaturo in ne opazimo tvorbe kristalov; raztopino prehladimo.

Odsotnost kristalov je razloženo z dejstvom, da so molekule tekočine preveč neorganizirane in nimajo ustrezne orientacije, da bi dosegle temperaturo kristalizacije. Tekočina je v metastabilnem stanju, neravnovesju.

Glede na nestabilnost prehlajene tekočine je vsaka motnja dovolj, da sproži kristalizacijo. Pri termičnih vrečah se stisne mehanski nastavek, da se meša tekočina in začne nastajanje kristalov in strjevanje raztopine natrijevega acetata trihidrata.

Ko pride do kristalizacije, se temperatura poveča. Kristali natrijevega acetata trihidrata dobijo led, vendar so vroči, zato jih imenujemo "vroč led".

Industrijska

-Na natrijev acetat se uporablja v tekstilni industriji kot mordant v procesu barvanja tkanin

-Neutralizira odpadke žveplove kisline

- Uporablja se pri predelavi bombaža za izdelavo bombažnih blazinic, uporabnih za osebno čiščenje in za medicinske namene

- Uporablja se pri luščenju kovin pred kromiranjem

-Sodelovati, tako da v procesu proizvodnje sintetične gume ne pride do vulkanizacije kloroprena

- Sodeluje pri čiščenju glukoze

- Uporablja se v strojenju usnja.

Medicinska uporaba

Natrijev acetat je ena od spojin, ki se uporabljajo za dajanje elektrolitov bolnikom intravensko.

Uporablja se za korekcijo ravni natrija pri hiponatremičnih bolnikih, tudi pri korekciji metabolične acidoze in alkalinizaciji urina.

Raztopina PH pufra

Uporablja se kot regulator pH v številnih, številnih encimskih reakcijah, ki se pojavijo med pH 3 in pH 6.

Različni pH raztopine acetatnega pufra dosežemo z variacijo koncentracije ocetne kisline in natrijevega acetata.

Tako ima na primer pH vrednost 4,5, da ima puferska raztopina 3,8 g / L ocetne kisline in koncentracija brezvodnega natrijevega acetata 3,0 g / L.

Koncentracijo acetatnega pufra lahko povečate, s čimer povečate komponente raztopine, potrebne za dosego želenega pH v enakem razmerju.

Acetat / acetonitril pufer se uporablja pri kapilarni elektroforezi pri ločevanju fotoberberinov.

Raziskovalni laboratoriji

-Natrijev acetat je šibko nukleofilno sredstvo, ki se uporablja pri anionski polimerizaciji β-laktona.

- Uporablja se kot reagent v jedrski magnetni resonanci bioloških makromolekul.

- Uporablja se pri ekstrakciji DNK iz celic. Natrij je kation, ki deluje v interakciji z negativnimi naboji fosfatov, ki so prisotni v DNK, kar pomaga pri njihovi kondenzaciji. V prisotnosti etanola DNK tvori oborino, ki se lahko nato loči v vodni plasti.

Konzerviranje hrane

-Ključi preprečujejo rast bakterij, poleg tega pa preprečujejo nastanek odvečne kislosti, ki povzroča kvarjenje hrane in tako ohranja specifičen pH.

-Natrij, ki je prisoten v acetatu, poveča okus hrane.

-Natrijev acetat se uporablja pri pripravi vložene zelenjave: kumare, korenja, čebule itd. Poleg tega se uporablja pri konzerviranju mesa.

Konzerviranje betona

Beton poškoduje delovanje vode, kar skrajša njegovo trajanje. Natrijev acetat deluje kot betonsko tesnilno sredstvo, zaradi česar je vodoodporen, kar podaljša njegove začetne lastnosti.

Preizkusi mladih

Preizkus 1

Preprost poskus je sinteza natrijevega acetata z reakcijo natrijevega bikarbonata s kisom (5% ocetna kislina).

30 ml kisa damo v čašo in dodamo približno 3,5 g sode bikarbone.

V reakciji nastaneta natrijev acetat in ogljikova kislina. Kislina se razgradi na ogljikov dioksid in vodo. Nastajanje ogljikovega dioksida bo v raztopini povzročalo intenzivne mehurčke.

Za zbiranje natrijevega acetata voda izhlapi in segreva raztopino.

Preizkus 2

Drugi preprost poskus je tvorba kristalov natrijevega acetata trihidrata.

Da bi to naredili, približno 20 g natrijevega acetat trihidrata stehtamo in damo v čašo, nato dodamo 10 ml vode. Raztopino segrejemo na temperaturo nad 58 ° C.

Natrijev acetat se popolnoma raztopi, da se zagotovi, da je raztopina prenasičena. Pred tem je pietri krožnik postavljen na hladno površino.

Vsebino čaše z acetat trihidratom počasi vlijemo v posodo Pietri. Temperatura tekočine v kapsuli začne padati, tudi pod tališčem, ne da bi opazili kristalizacijo ali strjevanje natrijevega acetata trihidrata.

Običajno za nastanek kristalizacije natrijevega acetata trihidrata dodamo majhno količino soli, ki služi kot kristalizacijsko jedro. Drugič pride do manjših motenj raztopine, da sproži kristalizacijo natrijevega acetata.

Kristali natrijevega acetata trihidrata imajo videz ledu, vendar se z dotikom le-teh kaže, da so razmeroma vroči. Zaradi tega sol imenujemo "vroči led".

Toksičnost

Natrijev acetat je zelo nizko strupena spojina. Prav tako ni razvrščen kot preobčutljiv za kožo in dihala.

Poleg tega natrijev acetat ni razvrščen kot mutageno, kancerogeno ali reproduktivno toksično sredstvo za zarodne celice.

Skratka, rahlo draži oči. Dihala lahko po vdihavanju dražijo. Pogost in stalen stik s kožo lahko povzroči draženje.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16. januar 2017). Kako pripraviti natrijev acetat doma? Pridobljeno: medium.com
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Natrijev acetat. Baza podatkov PubChem. CID = 517045. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Cameron, KM Mannan in MO Rahman. (1976). Kristalna struktura natrijevega acetata trihidrata. Acta Cryst. B32, 87.
5. Wikipedija. (2019). Natrijev acetat. Pridobljeno: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, dr. (24. januar 2019). Naredite vroč led iz kisa in sode bikarbone. Pridobljeno: misel.com
7. Kemijska knjiga. (2017). Natrijev acetat. Pridobljeno: chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019). Uporaba natrijevega acetata. Pridobljeno: livestrong.com
9. Banka drog. (2019). Natrijev acetat. Pridobljeno: drugbank.ca