การเตรียมและการใช้กรดอะซิติกบริสุทธิ์

การเตรียมและการใช้กรดอะซิติกบริสุทธิ์

กรดอะซิติก, เรียกอีกอย่างว่ากรดอะซิติก-กรดอะซิติกน้ำแข็ง,สูตรเคมีช3โคโอเอชเป็นกรดโมนิกอินทรีย์และกรดไขมันอิ่มตัวสายสั้นซึ่งเป็นแหล่งที่มาของกรดและกลิ่นฉุนในน้ำส้มสายชู ในสถานการณ์ปกติเรียกว่า “กรดอะซิติก“แต่กรดอะซิติกบริสุทธิ์และเกือบไม่มีน้ำ (มีปริมาณน้ำน้อยกว่า 1%) เรียกว่า “กรดอะซิติกน้ำแข็ง“ ซึ่งเป็นของแข็งไม่มีสีที่สามารถดูดความชื้นได้ โดยมีจุดเยือกแข็งอยู่ที่ 16 ถึง 17ซี (62F) และเมื่อแข็งตัวแล้วจะกลายเป็นผลึกไม่มีสี แม้ว่ากรดอะซิติกจะเป็นกรดอ่อน แต่ก็กัดกร่อน ไอระเหยของกรดจะระคายเคืองต่อตาและจมูก และมีกลิ่นฉุนและเปรี้ยว

ประวัติศาสตร์

ความต้องการประจำปีทั่วโลกสำหรับกรดอะซิติก คิดเป็นประมาณ 6.5 ล้านตัน โดยประมาณ 1.5 ล้านตันถูกนำไปรีไซเคิล และอีก 5 ล้านตันที่เหลือถูกผลิตโดยตรงจากวัตถุดิบปิโตรเคมีหรือผ่านการหมักทางชีวภาพ

การกรดอะซิติกน้ำแข็ง แบคทีเรียที่ทำให้เกิดการหมัก (Acetobacter) พบได้ในทุกมุมโลก และทุกประเทศก็มักพบน้ำส้มสายชูเมื่อทำไวน์ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติของเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่สัมผัสกับอากาศ ตัวอย่างเช่น ในประเทศจีน มีคำกล่าวที่ว่าลูกชายของ Du Kang ชื่อ Black Tower ได้น้ำส้มสายชูมาเพราะเขาทำไวน์นานเกินไป

การใช้กรดอะซิติกน้ำแข็งเคมีศาสตร์มีมาตั้งแต่สมัยโบราณ ในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสตกาล นักปรัชญาชาวกรีกชื่อธีโอฟราสตัสได้บรรยายอย่างละเอียดว่ากรดอะซิติกทำปฏิกิริยากับโลหะอย่างไรเพื่อผลิตเม็ดสีที่ใช้ในงานศิลปะ รวมทั้งตะกั่วขาว (ตะกั่วคาร์บอเนต) และพาทินา (ส่วนผสมของเกลือทองแดงรวมทั้งคอปเปอร์อะซิเตท) ชาวโรมันโบราณต้มไวน์เปรี้ยวในภาชนะตะกั่วเพื่อผลิตน้ำเชื่อมที่มีความหวานสูงที่เรียกว่าซาปา ซาปาอุดมไปด้วยน้ำตาลตะกั่วที่มีกลิ่นหอมหวาน ตะกั่วอะซิเตท ซึ่งทำให้ขุนนางโรมันได้รับพิษตะกั่ว ในศตวรรษที่ 8 นักเล่นแร่แปรธาตุชาวเปอร์เซียชื่อจาเบอร์ได้ทำให้กรดอะซิติกเข้มข้นในน้ำส้มสายชูโดยการกลั่น

ในปี ค.ศ. 1847 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ อดอล์ฟ วิลเฮล์ม แฮร์มันน์ โคลเบ ได้สังเคราะห์กรดอะซิติกจากวัตถุดิบอนินทรีย์เป็นครั้งแรก กระบวนการของปฏิกิริยานี้คือการใช้คาร์บอนไดซัลไฟด์เป็นครั้งแรกผ่านกระบวนการคลอรีนเป็นคาร์บอนเตตระคลอไรด์ ตามด้วยการสลายตัวที่อุณหภูมิสูงของเตตระคลอโรเอทิลีนหลังจากการไฮโดรไลซิส และคลอรีน ทำให้เกิดกรดไตรคลอโรอะซิติก ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายโดยกระบวนการรีดิวซ์ด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตกรดอะซิติก

ในปีพ.ศ. 2453 ส่วนใหญ่กรดอะซิติกน้ำแข็ง สกัดมาจากน้ำมันดินจากไม้ที่ผ่านการกลั่น ขั้นแรก น้ำมันดินจากไม้จะถูกบำบัดด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ จากนั้นแคลเซียมอะซิเตทที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้เป็นกรดด้วยกรดซัลฟิวริกเพื่อให้ได้กรดอะซิติกในนั้น ในช่วงเวลาดังกล่าว เยอรมนีผลิตกรดอะซิติกจากธารน้ำแข็งได้ประมาณ 10,000 ตัน โดย 30% ของกรดดังกล่าวถูกนำไปใช้ทำสีย้อมคราม

การตระเตรียม

กรดอะซิติกน้ำแข็ง สามารถเตรียมได้โดยการสังเคราะห์เทียมและการหมักแบคทีเรีย ปัจจุบัน การสังเคราะห์ทางชีวภาพ การใช้การหมักแบคทีเรีย คิดเป็นเพียง 10% ของผลผลิตทั้งหมดของโลก แต่ยังคงเป็นวิธีที่สำคัญที่สุดในการผลิตน้ำส้มสายชู เนื่องจากกฎระเบียบด้านความปลอดภัยอาหารในหลายประเทศกำหนดให้ต้องเตรียมน้ำส้มสายชูในอาหารด้วยวิธีทางชีวภาพ 75% ของกรดอะซิติก สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมนั้นผลิตขึ้นโดยการคาร์บอไนเลชันของเมทานอล ส่วนที่ว่างเปล่าจะสังเคราะห์ขึ้นด้วยวิธีอื่น

ใช้

กรดอะซิติกน้ำแข็ง เป็นกรดคาร์บอกซิลิกชนิดง่าย ประกอบด้วยหมู่เมทิล 1 หมู่และหมู่คาร์บอกซิลิก 1 หมู่ และเป็นรีเอเจนต์เคมีที่สำคัญ ในอุตสาหกรรมเคมี กรดคาร์บอกซิลิกใช้ในการผลิตโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของขวดเครื่องดื่มกรดอะซิติกน้ำแข็ง ยังใช้ทำเซลลูโลสอะซิเตทสำหรับฟิล์มและโพลีไวนิลอะซิเตทสำหรับกาวติดไม้ รวมถึงใยสังเคราะห์และผ้าหลายชนิด ในบ้าน ให้เจือจางสารละลาย กรดอะซิติกน้ำแข็งมักใช้เป็นสารขจัดตะกรัน ในอุตสาหกรรมอาหาร กรดอะซิติกถูกระบุว่าเป็นสารควบคุมความเป็นกรดในรายการสารเติมแต่งอาหาร E260

กรดอะซิติกน้ำแข็งเป็นสารเคมีพื้นฐานที่ใช้ในการเตรียมสารประกอบหลายชนิด การใช้เพียงครั้งเดียว กรดอะซิติก คือการเตรียมโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตท ตามด้วยการเตรียมกรดอะซิติกแอนไฮไดรด์และเอสเทอร์อื่นๆกรดอะซิติก ในน้ำส้มสายชูเป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อยของทั้งหมดกรดอะซิติกน้ำแข็ง

กรดอะซิติกเจือจางมักใช้เป็นสารขจัดสนิมเนื่องจากมีความเป็นกรดอ่อนๆ กรดอะซิติกยังใช้รักษาอาการต่อยที่เกิดจากแมงกะพรุน Cubomedusae และหากใช้ในเวลาที่เหมาะสม ก็สามารถป้องกันการบาดเจ็บร้ายแรงหรือถึงขั้นเสียชีวิตได้ด้วยการทำให้เซลล์ที่ต่อยของแมงกะพรุนไม่ทำงาน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เตรียมการรักษาโรคหูน้ำหนวกภายนอกด้วย Vosol ได้อีกด้วยกรดอะซิติก ยังใช้เป็นสเปรย์กันเสียเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อราอีกด้วย