Acide acétique - Acetic acid

Formule topologique de l'acide acétique
Modèle Spacefill d'acide acétique
Formule schématique de l'acide acétique avec tous les hydrogènes explicites ajoutés
Modèle boule et bâton d'acide acétique
Échantillon d'acide acétique dans une bouteille de réactif
Noms
Nom IUPAC préféré
Acide acétique
Nom IUPAC systématique
Acide éthanoique
Autres noms
Vinaigre (lorsqu'il est dilué); Acétate d'hydrogène; Acide méthanecarboxylique
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
3DMet
Abréviations AcOH
506007
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Banque de médicaments
Carte d'information de l'ECHA 100.000.528 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
numéro E E260 (conservateurs)
1380
KEGG
Engrener Acétique+acide
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
Numéro ONU 2789
  • InChI=1S/C2H4O2/c1-2(3)4/h1H3,(H,3,4) ChèqueOui
    Clé : QTBBSXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • CC(O)=O
Propriétés
C 2 H 4 O 2
Masse molaire 60,052  g·mol -1
Apparence Liquide incolore
Odeur Très vinaigré
Densité 1,049 g cm -3 (liquide); 1,27 g cm -3 (solide)
Point de fusion 16 à 17 °C ; 61 à 62 °F ; 289 à 290 K
Point d'ébullition 118 à 119 °C ; 244 à 246 °F; 391 à 392 K
Miscible
log P -0,28
La pression de vapeur 11,6  mmHg (20 °C)
Acidité (p K a ) 4.756
Base conjuguée Acétate
-31,54·10 -6 cm 3 /mol
1,371 (V D = 18,19)
Viscosité 1,22 mPa.s
1,74 D
Thermochimie
123,1 JK -1 mol -1
158,0 JK -1 mol -1
Std enthalpie de
formation
f H 298 )
-483,88–483,16 kJ mol -1
Std enthalpie de
combustion
c H 298 )
-875,50–874,82 kJ mol -1
Pharmacologie
G01AD02 ( OMS ) S02AA10 ( OMS )
Dangers
Fiche de données de sécurité Voir : page de données
Pictogrammes SGH GHS02 : Inflammable GHS05 : Corrosif
Mention d'avertissement SGH Danger
H226 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (diamant de feu)
3
2
0
point de rupture 40 °C (104 °F; 313 K)
427 °C (801 °F ; 700 K)
Limites d'explosivité 4–16%
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )
3,31 g kg -1 , orale (rat)
5620 ppm (souris, 1 h)
16 000 ppm (rat, 4 h)
NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)
TWA 10 ppm (25 mg/m 3 )
REL (recommandé)
TWA 10 ppm (25 mg/m 3 ) ST 15 ppm (37 mg/m 3 )
IDLH (Danger immédiat)
50 ppm
Composés apparentés
Acide formique Acide
propionique
Composés apparentés
Acétaldéhyde

Acétamide
Anhydride acétique
Acétonitrile
Chlorure d'acétyle
Ethanol
Acétate d'éthyle Acétate de
potassium Acétate de
sodium
Acide thioacétique

Page de données supplémentaires
Indice de réfraction ( n ),
Constante diélectriquer ), etc.

Données thermodynamiques
Comportement des phases
solide-liquide-gaz
UV , IR , RMN , MS
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

L' acide acétique / ə s i t ɪ k / , systématiquement nommé éthanoïque acide / ˌ ɛ & thetav ə n ɪ k / , est un liquide et acide, incolore composé organique avec la formule chimique CH 3 COOH (également écrit comme CH 3 CO 2 H, C 2 H 4 O 2 ou HC 2 H 3 O 2 ). Le vinaigre ne contient pas moins de 4% d'acide acétique en volume, ce qui fait de l'acide acétique le composant principal du vinaigre en dehors de l'eau.

L'acide acétique est le deuxième acide carboxylique le plus simple (après l'acide formique ). C'est un réactif chimique important et un produit chimique industriel, utilisé principalement dans la production d' acétate de cellulose pour les films photographiques , d'acétate de polyvinyle pour la colle à bois et de fibres et tissus synthétiques. Dans les ménages, l'acide acétique dilué est souvent utilisé dans les détartrants . Dans l' industrie alimentaire , l'acide acétique est contrôlé par le code d'additif alimentaire E260 en tant que régulateur d'acidité et en tant que condiment. En biochimie , le groupe acétyle, dérivé de l'acide acétique, est fondamental à toutes les formes de vie. Lorsqu'il est lié à la coenzyme A , il est au cœur du métabolisme des glucides et des graisses .

La demande mondiale d'acide acétique est d'environ 6,5 millions de tonnes métriques par an (Mt/a), dont environ 1,5 Mt/a est satisfaite par le recyclage ; le reste est fabriqué à partir de méthanol . Le vinaigre est principalement de l'acide acétique dilué, souvent produit par fermentation et oxydation subséquente de l' éthanol .

Nomenclature

Le nom trivial « acide acétique » est le nom IUPAC le plus couramment utilisé et préféré . Le nom systématique acide éthanoïque , un nom IUPAC valide , est construit selon la nomenclature substitutive. Le nom acide acétique dérive de acetum , le mot latin pour vinaigre , et est lié au mot acide lui-même.

L'acide acétique glacial est un nom pour l'acide acétique sans eau ( anhydre ). Semblable au nom allemand Eisessig ( vinaigre de glace ), le nom vient des cristaux de glace qui se forment légèrement en dessous de la température ambiante à 16,6 °C (61,9 °F) (la présence de 0,1% d'eau abaisse son point de fusion de 0,2 °C ).

Un symbole courant pour l'acide acétique est AcOH , où Ac est le symbole du pseudo - élément représentant le groupe acétyle CH
3
−C(=O)−; la base conjuguée , l' acétate ( CH
3
COO
), est donc représenté par AcO . (L' Ac ne doit pas être confondu avec le symbole de l'élément actinium ; le contexte évite toute confusion chez les chimistes organiques). Pour mieux refléter sa structure, l'acide acétique est souvent écrit CH
3
–C(O)OH, CH
3
-C(=O)OH, CH
3
COOH et CH
3
CO
2
H
. Dans le contexte des réactions acide-base , l'abréviation HAc est parfois utilisée, où Ac dans ce cas est un symbole pour l'acétate (plutôt que l'acétyle). L'acétate est l' ion résultant de la perte de H+
à partir d'acide acétique. Le nom acétate peut également désigner un sel contenant cet anion, ou un ester de l'acide acétique.

Propriétés

Cristaux d'acide acétique

Acidité

Le centre d'hydrogène dans le groupe carboxyle (-COOH) dans les acides carboxyliques tels que l'acide acétique peut se séparer de la molécule par ionisation :

CH 3 COOH CH 3 CO 2 + H +

En raison de cette libération du proton (H + ), l'acide acétique a un caractère acide. L'acide acétique est un acide monoprotique faible . En solution aqueuse, il a un pK une valeur de 4,76. Sa base conjuguée est l' acétate (CH 3 COO ). Une solution 1,0  M (environ la concentration de vinaigre domestique) a un pH de 2,4, indiquant que seulement 0,4% des molécules d'acide acétique sont dissociées. Cependant, dans une solution très diluée (< 10 -6 M), l'acide acétique est dissocié à > 90 %.

Équilibre de déprotonation de l'acide acétique dans l'eau

Dimère cyclique d'acide acétique; les lignes vertes en pointillés représentent les liaisons hydrogène

Structure

Dans l'acide acétique solide, les molécules forment des chaînes, les molécules individuelles étant interconnectées par des liaisons hydrogène . Dans la vapeur à 120 °C (248 °F), des dimères peuvent être détectés. Les dimères se produisent également en phase liquide dans des solutions diluées dans des solvants sans liaison hydrogène, et dans une certaine mesure dans l'acide acétique pur, mais sont perturbés par des solvants à liaison hydrogène. L' enthalpie de dissociation du dimère est estimée à 65,0-66,0 kJ/mol, et l'entropie de dissociation à 154-157 J mol −1  K −1 . D'autres acides carboxyliques s'engagent dans des interactions de liaison hydrogène intermoléculaires similaires.

Propriétés du solvant

L' acide acétique liquide est un solvant protique hydrophile ( polaire ) , semblable à l' éthanol et à l' eau . Avec une permittivité statique relative modérée (constante diélectrique) de 6,2, il dissout non seulement les composés polaires tels que les sels inorganiques et les sucres , mais aussi les composés non polaires tels que les huiles ainsi que les solutés polaires. Il est miscible avec les solvants polaires et non polaires tels que l'eau, le chloroforme et l' hexane . Avec des alcanes supérieurs (à commencer par l' octane ), l'acide acétique n'est pas miscible à toutes les compositions, et la solubilité de l'acide acétique dans les alcanes diminue avec les n-alcanes plus longs. Les propriétés de solvant et de miscibilité de l'acide acétique en font un produit chimique industriel utile, par exemple, comme solvant dans la production de téréphtalate de diméthyle .

Biochimie

Aux pH physiologiques, l'acide acétique est généralement entièrement ionisé en acétate .

Le groupe acétyle , formellement dérivé de l'acide acétique, est fondamental pour toutes les formes de vie. Lorsqu'il est lié à la coenzyme A , il est au cœur du métabolisme des glucides et des graisses . Contrairement aux acides carboxyliques à longue chaîne (les acides gras ), l'acide acétique ne se trouve pas dans les triglycérides naturels . Cependant, le triglycéride artificiel triacétine (triacétate de glycérine) est un additif alimentaire courant et se trouve dans les cosmétiques et les médicaments topiques.

L' acide acétique est produit et excrété par les bactéries acétiques , notamment les genres Acetobacter et Clostridium acetobutylicum . Ces bactéries se trouvent universellement dans les aliments , l' eau et le sol , et l'acide acétique est produit naturellement lorsque les fruits et autres aliments se détériorent. L'acide acétique est également un composant de la lubrification vaginale des humains et d'autres primates , où il semble servir d' agent antibactérien doux .

Production

Usine de purification et de concentration d'acide acétique en 1884

L' acide acétique est produit industriellement à la fois par synthèse et par fermentation bactérienne . Environ 75 % de l'acide acétique destiné à être utilisé dans l'industrie chimique est produit par la carbonylation du méthanol , expliquée ci-dessous. La voie biologique ne représente qu'environ 10 % de la production mondiale, mais elle reste importante pour la production de vinaigre car de nombreuses lois sur la pureté des aliments exigent que le vinaigre utilisé dans les aliments soit d'origine biologique. D'autres procédés sont l'isomérisation du formiate de méthyle, la conversion du gaz de synthèse en acide acétique et l'oxydation en phase gazeuse de l'éthylène et de l'éthanol. L'acide acétique est souvent un produit secondaire de différentes réactions, c'est-à-dire lors de la synthèse catalytique hétérogène d'acide acrylique ou de la production fermentative d'acide lactique. En 2003-2005, la production mondiale totale d'acide acétique vierge était estimée à 5 Mt/a (millions de tonnes par an), dont environ la moitié était produite aux États-Unis . La production européenne était d'environ 1 Mt/a et en baisse, tandis que la production japonaise était de 0,7 Mt/a. 1,5 Mt supplémentaires ont été recyclées chaque année, portant le marché mondial total à 6,5 Mt/a. Depuis lors, la production mondiale a augmenté à 10,7 Mt/a (en 2010), et plus encore ; cependant, un ralentissement de cette augmentation de la production est prévu. Les deux plus gros producteurs d'acide acétique vierge sont Celanese et BP Chemicals. Les autres grands producteurs sont Millennium Chemicals , Sterling Chemicals , Samsung , Eastman et Svensk Etanolkemi .

Carbonylation du méthanol

La plupart de l'acide acétique est produit par carbonylation du méthanol . Dans ce processus, le méthanol et le monoxyde de carbone réagissent pour produire de l'acide acétique selon l'équation :

Formylation du méthanol.png

Le processus implique l' iodométhane comme intermédiaire et se déroule en trois étapes. Un catalyseur , le métal carbonyle , est nécessaire pour la carbonylation (étape 2).

  1. CH 3 OH + HI → CH 3 I + H 2 O
  2. CH 3 I + CO → CH 3 COI
  3. CH 3 COI + H 2 O → CH 3 COOH + HI

Deux procédés apparentés pour la carbonylation du méthanol : le procédé Monsanto catalysé au rhodium et le procédé Cativa catalysé à l'iridium . Ce dernier procédé est plus écologique et plus efficace et a largement supplanté le premier procédé, souvent dans les mêmes usines de production. Des quantités catalytiques d'eau sont utilisées dans les deux procédés, mais le procédé Cativa en nécessite moins, de sorte que la réaction de conversion eau-gaz est supprimée et moins de sous-produits sont formés.

En modifiant les conditions du procédé, l'anhydride acétique peut également être produit sur la même usine en utilisant les catalyseurs au rhodium.

Oxydation de l'acétaldéhyde

Avant la commercialisation du procédé Monsanto, la plupart de l'acide acétique était produit par oxydation de l' acétaldéhyde . Cela reste la deuxième méthode de fabrication la plus importante, bien qu'elle ne soit généralement pas compétitive avec la carbonylation du méthanol. L'acétaldéhyde peut être produit par hydratation de l'acétylène . C'était la technologie dominante au début des années 1900.

Les composants légers du naphta sont facilement oxydés par l'oxygène ou même l'air pour donner des peroxydes , qui se décomposent pour produire de l'acide acétique selon l' équation chimique , illustrée par le butane :

2 C 4 H 10 + 5 O 2 → 4 CH 3 CO 2 H + 2 H 2 O

De telles oxydations nécessitent un catalyseur métallique, tel que les sels naphténates de manganèse , de cobalt et de chrome .

La réaction typique est conduite à des températures et des pressions conçues pour être aussi chaudes que possible tout en gardant le butane un liquide. Les conditions de réaction typiques sont 150 °C (302 °F) et 55 atm. Des produits secondaires peuvent également se former, notamment de la butanone , de l'acétate d'éthyle , de l'acide formique et de l'acide propionique . Ces sous-produits ont également une valeur commerciale et les conditions de réaction peuvent être modifiées pour en produire davantage si nécessaire. Cependant, la séparation de l'acide acétique de ces sous-produits augmente le coût du procédé.

Dans des conditions similaires et en utilisant des catalyseurs similaires à ceux utilisés pour l'oxydation du butane, l' oxygène de l' air pour produire de l'acide acétique peut oxyder l' acétaldéhyde .

2 CH 3 CHO + O 2 → 2 CH 3 CO 2 H

En utilisant des catalyseurs modernes, cette réaction peut avoir un rendement en acide acétique supérieur à 95 %. Les principaux sous-produits sont l'acétate d'éthyle , l'acide formique et le formaldéhyde , qui ont tous des points d'ébullition inférieurs à ceux de l'acide acétique et sont facilement séparés par distillation .

Oxydation de l'éthylène

L'acétaldéhyde peut être préparé à partir d' éthylène via le procédé Wacker , puis oxydé comme ci-dessus.

Plus récemment, la société chimique Showa Denko , qui a ouvert une usine d'oxydation d'éthylène à Ōita , au Japon , en 1997, a commercialisé une conversion en une étape moins chère de l'éthylène en acide acétique. Le procédé est catalysé par un catalyseur au palladium métallique supporté sur un hétéropolyacide tel que l' acide silicotungstique . Un processus similaire utilise le même catalyseur métallique sur l'acide silicotungstique et la silice :

C 2 H 4 + O 2 → CH 3 CO 2 H

On pense qu'il est compétitif avec la carbonylation du méthanol pour les petites usines (100 à 250 kt/a), en fonction du prix local de l'éthylène. L'approche sera basée sur l'utilisation d'une nouvelle technologie d'oxydation photocatalytique sélective pour l'oxydation sélective de l'éthylène et de l'éthane en acide acétique. Contrairement aux catalyseurs d'oxydation traditionnels, le processus d'oxydation sélective utilisera la lumière UV pour produire de l'acide acétique à température et pression ambiantes.

Fermentation oxydative

Pendant la majeure partie de l'histoire de l'humanité, les bactéries acétiques du genre Acetobacter ont fabriqué de l'acide acétique, sous forme de vinaigre. Avec suffisamment d'oxygène, ces bactéries peuvent produire du vinaigre à partir d'une variété de produits alimentaires alcoolisés. Les aliments couramment utilisés comprennent le cidre de pomme , le vin et les céréales fermentées , le malt , le riz ou les purées de pommes de terre . La réaction chimique globale facilitée par ces bactéries est :

C 2 H 5 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O

Une solution d'alcool dilué inoculée avec Acetobacter et conservée dans un endroit chaud et aéré deviendra du vinaigre en quelques mois. Les méthodes industrielles de fabrication du vinaigre accélèrent ce processus en améliorant l'apport d' oxygène aux bactéries.

Les premiers lots de vinaigre produits par fermentation ont probablement suivi des erreurs dans le processus de vinification . Si le moût est fermenté à une température trop élevée, l'acétobacter envahira les levures naturellement présentes sur les raisins . Alors que la demande de vinaigre à des fins culinaires, médicales et sanitaires augmentait, les viticulteurs ont rapidement appris à utiliser d'autres matières organiques pour produire du vinaigre pendant les chauds mois d'été avant que les raisins ne soient mûrs et prêts à être transformés en vin. Cette méthode était cependant lente et pas toujours couronnée de succès, car les vignerons ne comprenaient pas le processus.

L'un des premiers procédés commerciaux modernes était la "méthode rapide" ou "méthode allemande", pratiquée pour la première fois en Allemagne en 1823. Dans ce procédé, la fermentation a lieu dans une tour remplie de copeaux de bois ou de charbon de bois . L'alimentation contenant de l'alcool est injectée dans le haut de la tour et de l' air frais est fourni par le bas par convection naturelle ou forcée . L'apport d'air amélioré dans ce processus a réduit le temps de préparation du vinaigre de plusieurs mois à plusieurs semaines.

De nos jours, la plupart du vinaigre est fabriqué en culture en cuve immergée , décrite pour la première fois en 1949 par Otto Hromatka et Heinrich Ebner. Dans cette méthode, l'alcool est fermenté en vinaigre dans un réservoir agité en continu, et l'oxygène est fourni en faisant barboter de l'air à travers la solution. En utilisant les applications modernes de cette méthode, le vinaigre à 15 % d'acide acétique peut être préparé en seulement 24 heures en traitement discontinu, voire 20 % en traitement fed-batch en 60 heures.

Fermentation anaérobie

Les espèces de bactéries anaérobies , y compris les membres du genre Clostridium ou Acetobacterium, peuvent convertir les sucres en acide acétique directement sans créer d'éthanol comme intermédiaire. La réaction chimique globale menée par ces bactéries peut être représentée comme :

C 6 H 12 O 6 → 3 CH 3 COOH

Ces bactéries acétogènes produisent de l'acide acétique à partir de composés à un carbone, dont le méthanol, le monoxyde de carbone ou un mélange de dioxyde de carbone et d' hydrogène :

2 CO 2 + 4 H 2 → CH 3 COOH + 2 H 2 O

Cette capacité de Clostridium à métaboliser les sucres directement, ou à produire de l'acide acétique à partir d'intrants moins coûteux, suggère que ces bactéries pourraient produire de l'acide acétique plus efficacement que les oxydants d'éthanol comme Acetobacter . Cependant, les bactéries Clostridium sont moins tolérantes aux acides que les Acetobacter . Même les souches de Clostridium les plus résistantes aux acides peuvent produire du vinaigre à des concentrations de seulement quelques pour cent, par rapport aux souches d' Acetobacter qui peuvent produire du vinaigre à des concentrations allant jusqu'à 20 %. À l'heure actuelle, il reste plus rentable de produire du vinaigre en utilisant Acetobacter , plutôt que d'utiliser Clostridium et de le concentrer. De ce fait, bien que les bactéries acétogènes soient connues depuis 1940, leur utilisation industrielle se limite à quelques applications de niche.

Les usages

L'acide acétique est un réactif chimique pour la production de composés chimiques. La plus grande utilisation unique de l'acide acétique est dans la production de monomère d' acétate de vinyle , suivie de près par la production d'anhydride acétique et d'ester. Le volume d'acide acétique utilisé dans le vinaigre est relativement faible.

Monomère d'acétate de vinyle

L'utilisation principale de l'acide acétique est la production de monomère d' acétate de vinyle (VAM). En 2008, on estimait que cette application consomme un tiers de la production mondiale d'acide acétique. La réaction est constituée d' éthylène et d'acide acétique avec de l' oxygène sur un catalyseur au palladium , menée en phase gazeuse.

2 H 3 C−COOH + 2 C 2 H 4 + O 2 → 2 H 3 C−CO−O−CH=CH 2 + 2 H 2 O

L'acétate de vinyle peut être polymérisé en acétate de polyvinyle ou d'autres polymères , qui sont des composants des peintures et des adhésifs .

Production d' esters

Les principaux esters de l'acide acétique sont couramment utilisés comme solvants pour les encres , les peintures et les revêtements . Les esters comprennent l' acétate d'éthyle , n - acétate de butyle , l' acétate d' isobutyle et l' acétate de propyle . Ils sont généralement produits par réaction catalysée à partir d'acide acétique et de l' alcool correspondant :

H 3 C−COOH + HO−R → H 3 C−CO−O−R + H 2 O, R = un groupe alkyle général

Par exemple. :- C2H5COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O. Ou, l' éthanol et l' acide éthanoïque donnent de l'éthanoate d'éthyle + de l' eau .

La plupart des esters d' acétate , cependant, sont produits à partir d' acétaldéhyde en utilisant la réaction de Tishchenko . De plus, les acétates d'éther sont utilisés comme solvants pour la nitrocellulose , les laques acryliques , les décapants pour vernis et les teintures pour bois. Premièrement, les monoéthers de glycol sont produits à partir d' oxyde d'éthylène ou d' oxyde de propylène avec de l'alcool, qui sont ensuite estérifiés avec de l'acide acétique. Les trois principaux produits sont l'acétate d'éther monoéthylique d'éthylène glycol (EEA), l'acétate d'éther monobutylique d'éthylène glycol (EBA) et l'acétate d'éther monométhylique de propylène glycol (PMA, plus communément appelé PGMEA dans les procédés de fabrication de semi-conducteurs, où il est utilisé comme solvant résistant ). Cette application consomme environ 15 à 20 % de l'acide acétique mondial. Il a été démontré que les acétates d'éther, par exemple l'AEE, sont nocifs pour la reproduction humaine.

Anhydride acétique

Le produit de la condensation de deux molécules d'acide acétique est l'anhydride acétique . La production mondiale d'anhydride acétique est une application majeure et utilise environ 25 à 30 % de la production mondiale d'acide acétique. Le processus principal implique la déshydratation de l'acide acétique pour donner du cétène à 700–750 °C. Le cétène est ensuite mis à réagir avec de l'acide acétique pour obtenir l'anhydride :

CH 3 CO 2 H → CH 2 =C=O + H 2 O
CH 3 CO 2 H + CH 2 =C=O → (CH 3 CO) 2 O

L'anhydride acétique est un agent d' acétylation . À ce titre, sa principale application est l' acétate de cellulose , un textile synthétique également utilisé pour les films photographiques . L'anhydride acétique est également un réactif pour la production d' héroïne et d'autres composés.

Utiliser comme solvant

L' acide acétique glacial est un excellent solvant protique polaire , comme indiqué ci - dessus . Il est fréquemment utilisé comme solvant de recristallisation pour purifier les composés organiques. L'acide acétique est utilisé comme solvant dans la production d' acide téréphtalique (TPA), la matière première du polyéthylène téréphtalate (PET). En 2006, environ 20 % de l'acide acétique a été utilisé pour la production de TPA.

L'acide acétique est souvent utilisé comme solvant pour les réactions impliquant des carbocations , telles que l' alkylation de Friedel-Crafts . Par exemple, une étape de la fabrication commerciale du camphre synthétique implique un réarrangement Wagner-Meerwein du camphène en acétate d'isobornyle ; ici, l'acide acétique agit à la fois comme solvant et comme nucléophile pour piéger le carbocation réarrangé .

L'acide acétique glacial est utilisé en chimie analytique pour l'estimation de substances faiblement alcalines telles que les amides organiques. L'acide acétique glacial est une base beaucoup plus faible que l'eau, donc l'amide se comporte comme une base forte dans ce milieu. Il peut ensuite être titré à l'aide d'une solution dans l'acide acétique glacial d'un acide très fort, tel que l'acide perchlorique .

Usage médical

L'injection d'acide acétique dans une tumeur est utilisée pour traiter le cancer depuis les années 1800.

L'acide acétique est utilisé dans le cadre du dépistage du cancer du col de l' utérus dans de nombreuses régions du monde en développement . L'acide est appliqué sur le col de l' utérus et si une zone blanche apparaît après environ une minute, le test est positif.

L'acide acétique est un antiseptique efficace lorsqu'il est utilisé en solution à 1%, avec un large spectre d'activité contre les streptocoques, les staphylocoques, les pseudomonas, les entérocoques et autres. Il peut être utilisé pour traiter les infections cutanées causées par des souches de pseudomonas résistantes aux antibiotiques typiques.

Bien que l'acide acétique dilué soit utilisé dans l' iontophorèse , aucune preuve de haute qualité ne soutient ce traitement pour la maladie de la coiffe des rotateurs.

En tant que traitement de l' otite externe , il figure sur la liste des médicaments essentiels de l'Organisation mondiale de la santé, les médicaments les plus sûrs et les plus efficaces nécessaires dans un système de santé .

nourriture

L'acide acétique a 349 kcal pour 100 g. Le vinaigre ne contient généralement pas moins de 4% d'acide acétique en masse. Les limites légales sur la teneur en acide acétique varient selon la juridiction. Le vinaigre est utilisé directement comme condiment , et dans le décapage de légumes et d'autres aliments. Le vinaigre de table a tendance à être plus dilué (4 % à 8 % d'acide acétique), tandis que le décapage commercial des aliments utilise des solutions plus concentrées. La proportion d'acide acétique utilisée dans le monde sous forme de vinaigre n'est pas aussi importante que les utilisations commerciales, mais c'est de loin l'application la plus ancienne et la plus connue.

Réactions

Chimie organique

Deux réactions organiques typiques de l'acide acétique

L'acide acétique subit les réactions chimiques typiques d'un acide carboxylique. Lors du traitement avec une base standard, il se transforme en acétate de métal et en eau . Avec des bases fortes (par exemple, des réactifs organolithiens), il peut être doublement déprotoné pour donner LiCH 2 CO 2 Li. La réduction de l'acide acétique donne de l'éthanol. Le groupe OH est le principal site de réaction, comme illustré par la conversion de l'acide acétique en chlorure d'acétyle . D'autres dérivés de substitution comprennent l'anhydride acétique ; cet anhydride est produit par perte d'eau de deux molécules d'acide acétique. Des esters d'acide acétique peuvent également être formés par estérification de Fischer , et des amides peuvent être formés. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 440 °C (824 °F), l'acide acétique se décompose pour produire du dioxyde de carbone et du méthane , ou pour produire du cétène et de l'eau :

CH 3 COOH → CH 4 + CO 2
CH 3 COOH → CH 2 CO + H 2 O

Réactions avec des composés inorganiques

L' acide acétique est légèrement corrosif pour les métaux , notamment le fer , le magnésium et le zinc , formant de l' hydrogène gazeux et des sels appelés acétates :

Mg + 2 CH 3 COOH → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2

Parce que l' aluminium forme un film d' oxyde d'aluminium passivant et résistant aux acides , des réservoirs en aluminium sont utilisés pour transporter l'acide acétique. Les acétates métalliques peuvent également être préparés à partir d'acide acétique et d'une base appropriée , comme dans la réaction populaire « bicarbonate de soude + vinaigre » :

NaHCO 3 + CH 3 COOH → NaCH 3 COO + CO 2 + H 2 O

Une réaction colorée pour les sels d'acide acétique est une solution de chlorure de fer (III) , qui donne une couleur rouge foncé qui disparaît après l'acidification. Un test plus sensible utilise du nitrate de lanthane avec de l'iode et de l'ammoniac pour donner une solution bleue. Les acétates lorsqu'ils sont chauffés avec du trioxyde d'arsenic forment de l' oxyde de cacodyle , qui peut être détecté par ses vapeurs malodorantes .

Autres dérivés

Les sels organiques ou inorganiques sont produits à partir de l'acide acétique. Quelques dérivés commercialement significatifs :

Les acides acétiques halogénés sont produits à partir de l'acide acétique. Quelques dérivés commercialement significatifs :

Les quantités d'acide acétique utilisées dans ces autres applications représentent ensemble 5 à 10 % supplémentaires de l'utilisation d'acide acétique dans le monde.

Histoire

Le vinaigre était connu au début de la civilisation comme le résultat naturel de l'exposition de la bière et du vin à l'air, car les bactéries productrices d'acide acétique sont présentes dans le monde entier. L'utilisation de l' acide acétique dans l' alchimie se prolonge dans le troisième siècle, lorsque le grec philosophe Théophraste décrit comment le vinaigre a agi sur les métaux pour produire des pigments utiles dans l' art, y compris le blanc de plomb ( carbonate de plomb ) et de vert de gris , un mélange vert de cuivre des sels , y compris le cuivre (II) acétate . Les Romains de l' Antiquité faisaient bouillir du vin aigre pour produire un sirop très sucré appelé sapa . La sapa qui était produite dans des pots en plomb était riche en acétate de plomb , une substance sucrée aussi appelée sucre de plomb ou sucre de Saturne , qui contribuait au saturnisme chez l'aristocratie romaine.

Au XVIe siècle, l' alchimiste allemand Andreas Libavius ​​a décrit la production d' acétone à partir de la distillation sèche d'acétate de plomb, la décarboxylation cétonique . La présence d'eau dans le vinaigre a un effet si profond sur les propriétés de l'acide acétique que pendant des siècles les chimistes ont cru que l'acide acétique glacial et l'acide trouvé dans le vinaigre étaient deux substances différentes. Le chimiste français Pierre Adet les a prouvés identiques.

bécher en verre d'acide acétique cristallisé
Acide acétique cristallisé.

En 1845, le chimiste allemand Hermann Kolbe a synthétisé pour la première fois de l'acide acétique à partir de composés inorganiques . Cette séquence réactionnelle consistait en une chloration du disulfure de carbone en tétrachlorure de carbone , suivie d'une pyrolyse en tétrachloroéthylène et d'une chloration aqueuse en acide trichloracétique , et s'est terminée par une réduction électrolytique en acide acétique.

En 1910, la plupart de l'acide acétique glacial était obtenu à partir de la liqueur pyroligneuse , un produit de la distillation du bois. L'acide acétique a été isolé par traitement avec du lait de chaux , et l' acétate de calcium résultant a ensuite été acidifié avec de l'acide sulfurique pour récupérer l'acide acétique. A cette époque, l'Allemagne produisait 10 000 tonnes d'acide acétique glacial, dont environ 30% servaient à la fabrication de colorant indigo .

Étant donné que le méthanol et le monoxyde de carbone sont tous deux des matières premières de base, la carbonylation du méthanol a longtemps semblé être des précurseurs attrayants de l'acide acétique. Henri Dreyfus chez British Celanese a développé une usine pilote de carbonylation du méthanol dès 1925. Cependant, un manque de matériaux pratiques pouvant contenir le mélange réactionnel corrosif aux pressions élevées nécessaires (200 atm ou plus) a découragé la commercialisation de ces voies. Le premier procédé commercial de carbonylation du méthanol, qui utilisait un catalyseur au cobalt , a été développé par la société chimique allemande BASF en 1963. En 1968, un catalyseur à base de rhodium ( cis −[Rh(CO) 2 I 2 ] ) a été découvert qui pouvait fonctionner efficacement à basse pression avec presque aucun sous-produit. La société chimique américaine Monsanto Company a construit la première usine utilisant ce catalyseur en 1970, et la carbonylation du méthanol catalysée par le rhodium est devenue la méthode dominante de production d'acide acétique (voir procédé Monsanto ). À la fin des années 1990, la société chimique BP Chemicals a commercialisé le catalyseur Cativa ([Ir(CO) 2 I 2 ] ), qui est promu par l' iridium pour une plus grande efficacité. Ce procédé Cativa catalysé par l' iridium est plus écologique et plus efficace et a largement supplanté le procédé Monsanto, souvent dans les mêmes usines de production.

Milieu interstellaire

L' acide acétique interstellaire a été découvert en 1996 par une équipe dirigée par David Mehringer en utilisant l'ancien réseau de l' association Berkeley-Illinois-Maryland à l' observatoire radio de Hat Creek et l'ancien réseau millimétrique situé à l' observatoire radio d'Owens Valley . Il a été détecté pour la première fois dans le nuage moléculaire Sagittarius B2 North (également connu sous le nom de source Sgr B2 Large Molecule Heimat ). L'acide acétique a la particularité d'être la première molécule découverte dans le milieu interstellaire en utilisant uniquement des radio-interféromètres ; dans toutes les découvertes moléculaires précédentes de l'ISM faites dans les régimes de longueur d'onde millimétrique et centimétrique, les radiotélescopes à antenne unique étaient au moins en partie responsables des détections.

Effets sur la santé et sécurité

L'acide acétique concentré est corrosif pour la peau. Ces brûlures ou cloques peuvent n'apparaître que quelques heures après l'exposition.

Une exposition prolongée par inhalation (huit heures) à des vapeurs d'acide acétique à 10 ppm peut produire une certaine irritation des yeux, du nez et de la gorge; à 100 ppm, une irritation pulmonaire marquée et des dommages possibles aux poumons, aux yeux et à la peau peuvent en résulter. Des concentrations de vapeur de 1 000 ppm provoquent une irritation marquée des yeux, du nez et des voies respiratoires supérieures et ne peuvent être tolérées. Ces prédictions étaient basées sur des expérimentations animales et une exposition industrielle.

Chez 12 travailleurs exposés pendant deux ans ou plus à une concentration moyenne d'acide acétique dans l'air de 51 ppm (estimée), ont produit des symptômes d'irritation conjonctive, d'irritation des voies respiratoires supérieures et de dermatite hyperkératosique. L'exposition à 50 ppm ou plus est intolérable pour la plupart des personnes et entraîne un larmoiement intense et une irritation des yeux, du nez et de la gorge, avec un œdème pharyngé et une bronchite chronique. Les humains non acclimatés subissent une irritation oculaire et nasale extrême à des concentrations supérieures à 25 ppm, et une conjonctivite à des concentrations inférieures à 10 ppm a été signalée. Dans une étude portant sur cinq travailleurs exposés pendant sept à 12 ans à des concentrations maximales de 80 à 200 ppm, les principaux résultats étaient le noircissement et l'hyperkératose de la peau des mains, la conjonctivite (mais pas de lésions cornéennes), la bronchite et la pharyngite et l'érosion. des dents exposées (incisives et canines).

Les dangers des solutions d'acide acétique dépendent de la concentration. Le tableau suivant répertorie la classification UE des solutions d'acide acétique :

Concentration
en poids
Molarité Classification Phrases R
10-25% 1,67-4,16 mol/L Irritant ( Xi ) R36/38
25-90% 4,16-14,99 mol/L Corrosif ( C ) R34
>90% >14,99 mol/L Corrosif ( C ) Inflammable ( F ) R10 , R35

L'acide acétique concentré ne peut s'enflammer qu'avec difficulté à température et pression normales, mais devient un risque inflammable à des températures supérieures à 39 °C (102 °F) et peut former des mélanges explosifs avec l'air à des températures plus élevées ( limites d'explosivité : 5,4-16 %).

Voir également

Les références

Liens externes