OCTAN SODNÝ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Octan sodný je sodná sůl kyseliny octové se v molekulovým vzorcem C ₂ H ₃ O ₂ Na. Skládá se z jemného bílého prášku, který je v zásadě přítomen ve dvou formách: bezvodý a trihydrát. Oba jsou velmi rozpustné ve vodě, univerzálním rozpouštědle; ale ne tak rozpustný v alkoholech nebo acetonu.

Bezvodá forma má hustotu, teplotu tání a teplotu varu vyšší než ta, která je uvedena u trihydrátové formy octanu sodného. To je proto, že molekuly vody zasahovat mezi interakcí Na ⁺ a CH ₃ COO ^- ionty.

Vzhled octanu sodného

Octan sodný je stabilní, zejména při skladování mezi 2 a 8 ° C; ale je citlivý na působení silných oxidačních činidel a halogenů.

Může být připraven reakcí hydrogenuhličitanu sodného s kyselinou octovou. Také reakcí kyseliny octové s hydroxidem sodným. Obě reakce jsou jednoduché a levné; první lze dokonce udělat doma.

Tato sůl je málo toxická sloučenina. Vyvolává podráždění kůže pouze po častém a nepřetržitém kontaktu. Je mírně dráždivý pro oči, ale může dráždit dýchací cesty. Neexistují žádné informace o škodlivém účinku jeho požití.

Má řadu použití a aplikací, zdůrazňuje jeho pufrovací funkci pH, spolu s kyselinou octovou. Acetátový pufr má pKa = 4,7; což poskytuje vysokou účinnost při regulaci pH v kyselém prostředí s hodnotami pH mezi 3 a 6.

Vzhledem ke své nízké toxicitě a svým vlastnostem se široce používá ke zvýšení chuti jídla a také jako prostředek, který poskytuje ochranu před znehodnocením v důsledku svého působení proti mikrobům.

Struktura octanu sodného

Acetátové a sodné ionty. Zdroj: Shu0309

Výše uvedený obrázek ukazuje ionty, které tvoří krystaly bezvodého octanu sodného (bez vody). Purpurové koule odpovídá Na ⁺ kationtu, a molekulární iont k jeho levé straně je acetát, CH ₃ COO ^-, s jeho kyslíkové atomy zastoupené červené oblasti.

Tyto páry, podle vzorce CH ₃ COONa, jsou v poměru 1: 1; Pro každý CH ₃ COO ^- aniontu, musí existovat Na ⁺ kation přitahován k svému negativnímu náboji a naopak. Takže přitažlivost mezi nimi a odrazy mezi stejnými náboji nakonec vytvoří strukturální vzorce, které definují krystal, jehož minimální vyjádření je jednotková buňka.

Uvedená jednotková buňka, stejně jako krystal jako celek, se liší v závislosti na uspořádání iontů v prostoru; není to vždy stejné, dokonce pro stejný krystalický systém. Například bezvodý octan sodný může tvořit dva ortorombické polymorfy, z nichž jeden je znázorněn níže:

Jednotková buňka ortorombických krystalů octanu sodného. Zdroj: Benjah-bmm27

Poznámka uspořádání iontů: čtyři CH ₃ COO ^- ionty ohraničit Na ⁺ takovým způsobem, že „kreslit“ zkreslený čtvercový bázi pyramidy a. Každý z těchto CH ₃ COO ^- zase interaguje s jinou sousední Na ⁺.

Hydratované krystaly

Octan sodný má vysokou afinitu k vodě; ve skutečnosti je delikvenční, to znamená, že si zachovává vlhkost, dokud se v ní nerozpustí. Čím vyšší je vlhkost, tím dříve se „roztaví“. To je proto, že oba CH ₃ COO ^- a Na ⁺ může hydratovat se obklopují molekuly vody, které řídí jejich dipóly k výše poplatků (Na ⁺ OH ₂, CH ₃ COO ^- HOH).

Když je tato sůl připravena v laboratoři nebo doma, je její afinita k vodě taková, že i při normálních teplotách se již získá jako hydrát; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. jejich krystaly přestat být kosočtverečné a stát se jednoklonné, protože nyní obsahují tři molekuly vody pro každý CH ₃ COO ^- a Na ⁺ pár.

Vlastnosti

Jména

-Octan sodný.

Ethanoát sodný (IUPAC).

Molární hmotnost

- bezvodý: 82,03 g / mol.

-Trihydrát: 136,03 g / mol.

Vzhled

Deliquescent bílý prášek.

Zápach

Ocot při zahřátí na rozklad.

Hustota

-Anhydrous: 1,528 g / cm ³ při 20 ° C

-Trihydrate: 1,45 g / cm ³ při 20 ° C

Bod tání

- bezvodá: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Trihydrát: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Bod varu

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

-Trihydrát: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Rozkládá se.

Rozpustnost

Ve vodě

- bezvodý: 123,3 g / 100 ml při 20 ° C.

-Trihydrát: 46,4 g / 100 ml při 20 ° C.

V methanolu

16 g / 100 g při 15 ° C

V ethanolu

5,3 g / 100 ml (trihydrát).

V acetonu

0,5 g / kg při 15 ° C

Kyselost

pKa: 24 (20 ° C).

Zásaditost

pKb: 9,25. Zde je zřejmé, že octan sodný je bazická sůl, protože má pKb menší než jeho pKa.

Index lomu (ηD)

1,464

Kalorická kapacita

-100,83 J / mol · K (bezvodý).

-229,9 J / mol · K (trihydrát).

bod vznícení

Větší než 250 ° C.

Teplota samovznícení

600 ° C

pH

8,9 (0,1 M roztok při 25 ° C).

Stabilita

Stabilní. Nekompatibilní se silnými oxidačními činidly a halogeny. Citlivé na vlhkost.

Reakce

Octan sodný může tvořit ester reakcí s alkylhalogenidem; například bromethan:

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

Octan sodný dekarboxyláty na metan (pyrolýza) v přítomnosti NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

Reakce je katalyzována solemi cesia.

Syntéza

Octan sodný lze v laboratoři levně vyrábět reakcí hydrogenuhličitanu sodného s kyselinou octovou:

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

Tato reakce je doprovázena přítomností intenzivního probublávání v roztoku v důsledku rozkladu kyseliny uhličité na vodu a oxid uhličitý.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

V průmyslovém odvětví se octan sodný vyrábí reakcí kyseliny octové s hydroxidem sodným.

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

Aplikace

Termální tašky

Acetát sodný se používá k výrobě termálních sáčků.

Krystaly soli se zpočátku rozpustí v objemu vody, čímž se získá roztok, který se přesycuje.

Potom se roztok zahřeje na teplotu vyšší než 58 ° C, což je jeho teplota tání. Přesycený roztok se nechá vychladnout na teplotu místnosti a nepozoruje se tvorba krystalů; roztok je podchlazený.

Nepřítomnost krystalů je vysvětlena skutečností, že molekuly kapaliny jsou příliš neorganizované a nemají správnou orientaci k dosažení teploty krystalizace. Kapalina je v metastabilním stavu, ve stavu nevyváženosti.

Vzhledem k nestabilitě podchlazené kapaliny postačuje k zahájení krystalizace jakékoli rušení. V případě termálních sáčků se stlačí mechanické připojení, aby se kapalina promíchala a zahájila se tvorba krystalů a ztuhnutí roztoku trihydrátu octanu sodného.

Jak krystalizace nastává, teplota se zvyšuje. Krystaly trihydrátu octanu sodného nabývají vzhledu ledu, ale jsou horké, proto se nazývají „horký led“.

Průmyslový

- octan sodný se v textilním průmyslu používá jako mořidlo v procesu barvení tkanin

-Neutralizuje odpad kyseliny sírové

-Má použití při zpracování bavlny pro výrobu vatových vložek, použitelných pro osobní čištění a pro lékařské účely

- Používá se při moření kovů před jejich chromováním

- Spolupracujte tak, aby při procesu výroby syntetického kaučuku nedošlo k vulkanizaci chlorprenu

- Podílí se na čištění glukózy

-Použití v koženém činění.

Lékařské použití

Octan sodný je jednou ze sloučenin používaných k dodávání elektrolytů intravenózně pacientům.

Používá se ke korekci hladiny sodíku u hyponatremických pacientů, také při korekci metabolické acidózy a alkalizace moči.

Roztok pufru PH

Používá se jako regulátor pH v mnoha enzymatických reakcích, které se vyskytují mezi pH 3 a pH 6.

Různé pH acetátového pufrového roztoku je dosaženo změnou koncentrace kyseliny octové a octanu sodného.

Například pro dosažení pH 4,5 má pufrový roztok koncentraci kyseliny octové 3,8 g / l a koncentraci bezvodého octanu sodného 3,0 g / l.

Koncentrace acetátového pufru může být zvýšena zvýšením složek roztoku nezbytných k získání požadovaného pH ve stejném poměru.

Acetát / acetonitril pufr se používá při kapilární elektroforéze při separaci fotoberberinů.

Výzkumné laboratoře

- octan sodný je slabé nukleofilní činidlo, které se používá při aniontové polymeraci β-laktonu.

- Používá se jako činidlo v jaderné magnetické rezonanci biologických makromolekul.

-Používa se při extrakci DNA z buněk. Sodík je kation, který interaguje se zápornými náboji fosfátů přítomných v DNA, což pomáhá při jejich kondenzaci. V přítomnosti ethanolu tvoří DNA sraženinu, která se pak může oddělit do vodné vrstvy.

Konzervování potravin

- Pomoc při prevenci růstu bakterií, kromě toho, že brání vytváření nadměrné kyselosti, která způsobuje kazení potravin, a tím udržuje specifické pH.

- Sodík přítomný v acetátu zvyšuje chuť jídla.

- octan sodný se používá k přípravě nakládané zeleniny: okurka, mrkev, cibule atd. Kromě toho se používá při konzervování masa.

Konzervace betonu

Beton je poškozen působením vody, což zkracuje jeho trvání. Acetát sodný působí jako betonové těsnicí činidlo, díky němuž je vodotěsný a prodlužuje jeho počáteční vlastnosti.

Experimenty s mládeží

Experiment 1

Jednoduchým experimentem je syntéza octanu sodného reakcí hydrogenuhličitanu sodného s octem (5% kyselina octová).

30 ml octa se umístí do kádinky a přidá se přibližně 3,5 g hydrogenuhličitanu.

Při reakci se tvoří octan sodný a kyselina uhličitá. Kyselina se rozkládá na oxid uhličitý a vodu. Vytváření oxidu uhličitého způsobí v roztoku intenzivní probublávání.

Pro shromáždění octanu sodného se voda odpaří a roztok se zahřeje.

Experiment 2

Dalším jednoduchým experimentem je tvorba krystalů trihydrátu octanu sodného.

Za tímto účelem se zváží asi 20 g trihydrátu octanu sodného a umístí se do kádinky, poté se přidá 10 ml vody. Roztok se zahřeje na teplotu nad 58 ° C.

Acetát sodný je zcela rozpuštěn, aby se zajistilo přesycení roztoku. Dříve se Pietriho mísa umístila na chladný povrch.

Obsah kádinky s acetát trihydrátem se pomalu nalije do Pietriho misky. Teplota kapaliny v kapsli začíná klesat, dokonce pod teplotou tání, bez pozorování krystalizace nebo tuhnutí trihydrátu octanu sodného.

Obvykle k vytvoření krystalizace trihydrátu octanu sodného se přidá malé množství soli, aby sloužilo jako krystalizační jádro. Jindy dochází k malému narušení roztoku, aby se zahájila krystalizace octanu sodného.

Krystaly trihydrátu octanu sodného mají vzhled ledu, ale jejich dotykem ukáže, že jsou relativně horké. Z tohoto důvodu se sůl nazývá „horký led“.

Toxicita

Octan sodný je velmi nízko toxická sloučenina. Rovněž není klasifikován jako senzibilizátor kůže a dýchacích cest.

Kromě toho octan sodný není klasifikován jako mutagenní, karcinogenní nebo reprodukční toxické činidlo v zárodečných buňkách.

Zkrátka mírně dráždí oči. Po vdechnutí mohou být dýchací cesty podrážděny. Častý a neustálý kontakt s pokožkou může způsobit podráždění.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16. ledna 2017). Jak připravit octan sodný doma? Obnoveno z: medium.com
3. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Octan sodný. PubChem Database. CID = 517045. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Cameron, KM Mannan a MO Rahman. (1976). Krystalická struktura trihydrátu octanu sodného. Acta Cryst. B32, 87.
5. Wikipedia. (2019). Octan sodný. Obnoveno z: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24. ledna 2019). Vydělejte horký led z octa a jedlé sody. Obnoveno z: thinkco.com
7. Chemická kniha. (2017). Octan sodný. Obnoveno z: chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019). Použití octanu sodného. Obnoveno z: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). Octan sodný. Obnoveno z: drugbank.ca