NATRIUMACETAAT: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, SYNTHESE, GEBRUIK - CHEMIE - 2024

Het natriumacetaat is een natriumzout van azijnzuur met de molecuulformule C ₂ H ₃ O ₂ Na. Het bestaat uit een vervloeiend wit poeder, dat hoofdzakelijk in twee vormen aanwezig is: watervrij en trihydraat. Beide zijn zeer goed oplosbaar in water, het universele oplosmiddel; maar niet zo oplosbaar in alcoholen of aceton.

De watervrije vorm heeft een dichtheid, een smeltpunt en een kookpunt met hogere waarden dan die van de trihydraatvorm van natriumacetaat. Dit komt doordat watermoleculen interfereren tussen de interacties van de Na ⁺ en CH ₃ COO ^- ionen .

Natriumacetaat-uiterlijk

Natriumacetaat is stabiel, vooral bij opslag tussen 2 en 8 ° C; maar het is gevoelig voor de werking van sterke oxidatiemiddelen en halogenen.

Het kan worden bereid door natriumbicarbonaat te laten reageren met azijnzuur. Ook met de reactie van azijnzuur met natriumhydroxide. Beide reacties zijn eenvoudig te produceren en niet duur; de eerste kan zelfs thuis worden gedaan.

Dit zout is een weinig giftige verbinding. Veroorzaakt huidirritatie, alleen na veelvuldig en continu contact. Het is licht irriterend voor de ogen, maar kan de luchtwegen irriteren. Er is geen informatie over een schadelijk effect van de inname ervan.

Het heeft tal van toepassingen en toepassingen, waarbij de pH-bufferende functie, samen met azijnzuur, wordt benadrukt. De acetaatbuffer heeft een pKa = 4,7; wat zorgt voor een hoge efficiëntie bij de pH-regeling in een zure omgeving met pH-waarden tussen 3 en 6.

Vanwege zijn lage toxiciteit en eigenschappen wordt het op grote schaal gebruikt om de smaak van voedsel te verbeteren, evenals een middel dat bescherming biedt tegen bederf door zijn werking tegen microben.

Structuur van natriumacetaat

Acetaat- en natriumionen. Bron: Shu0309

De afbeelding hierboven toont de ionen die watervrije natriumacetaatkristallen vormen (zonder water). De paarse bol komt overeen met het Na ⁺ -kation , en het moleculaire ion aan de linkerkant is acetaat, CH ₃ COO ^- , met zijn zuurstofatomen voorgesteld door rode bollen.

Deze paren, volgens de formule CH ₃ COONa, hebben een verhouding van 1: 1; Voor elk CH ₃ COO ^- anion moet er een Na ⁺ -kation zijn dat wordt aangetrokken door zijn negatieve lading en vice versa. Dus de aantrekkingskracht tussen hen, en de afstoting tussen gelijke ladingen, leiden uiteindelijk tot het vaststellen van structurele patronen die een kristal definiëren, waarvan de minimale uitdrukking de eenheidscel is.

Genoemde eenheidscel varieert, evenals het kristal als geheel, afhankelijk van de rangschikking van de ionen in de ruimte; het is niet altijd hetzelfde, zelfs niet voor hetzelfde kristallijne systeem. Watervrij natriumacetaat kan bijvoorbeeld twee orthorhombische polymorfen vormen, waarvan er één hieronder wordt weergegeven:

Eenheidscel van orthorhombische kristallen van natriumacetaat. Bron: Benjah-bmm27

Let op de rangschikking van de ionen: vier CH ₃ COO ^- ionen omsluiten een Na ⁺ zodanig dat ze een vervormde vierkante piramide "tekenen". Elk van deze CH ₃ COO ^- interageert op zijn beurt met een andere aangrenzende Na ⁺ .

Gehydrateerde kristallen

Natriumacetaat heeft een hoge affiniteit voor water; in feite is het vervloeiend, dat wil zeggen, het houdt vocht vast totdat het erin oplost. Hoe hoger de luchtvochtigheid, hoe eerder het "smelt". Dit komt omdat zowel CH ₃ COO ^- als Na ⁺ kunnen hydrateren, zichzelf omringen met watermoleculen die hun dipolen naar hun ladingen leiden (Na ⁺ OH ₂ , CH ₃ COO ^- HOH).

Wanneer dit zout in het laboratorium of thuis wordt bereid, is de affiniteit voor water zodanig dat het zelfs bij normale temperaturen al als hydraat wordt verkregen; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. Hun kristallen zijn niet langer orthorhombisch en worden monoklien, aangezien ze nu drie watermoleculen bevatten voor elk CH ₃ COO ^- en Na ⁺ paar .

Eigendommen

Namen

-Natriumacetaat.

-Natriumethanoaat (IUPAC).

Molaire massa

-Watervrij: 82,03 g / mol.

-Trihydraat: 136,03 g / mol.

Verschijning

Deliquescent wit poeder.

Geur

Tot azijn bij verhitting tot ontbinding.

Dichtheid

-Watervrij: 1.528 g / cm ³ bij 20 ° C.

-Trihydrate: 1,45 g / cm ³ bij 20 ° C

Smeltpunt

-Watervrij: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Trihydraat: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Kookpunt

-Watervrij: 881,4 ° C (1.618,5 ° F, 1.154,5 K).

-Trihydraat: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Het valt uiteen.

Oplosbaarheid

In water

-Watervrij: 123,3 g / 100 ml bij 20 ° C.

-Trihydraat: 46,4 g / 100 ml bij 20 ºC.

In methanol

16 g / 100 g bij 15 ° C.

In ethanol

5,3 g / 100 ml (trihydraat).

In aceton

0,5 g / kg bij 15 ° C.

Zuurgraad

pKa: 24 (20 ° C).

Basiciteit

pKb: 9,25. Hier is het duidelijk dat natriumacetaat een basisch zout is omdat het een pKb heeft die lager is dan zijn pKa.

Brekingsindex (ηD)

1.464

Calorische capaciteit

-100,83 J / mol.K (watervrij).

-229,9 J / mol.K (trihydraat).

ontstekingspunt

Groter dan 250 ° C.

Zelfontbranding temperatuur

600 ° C.

pH

8,9 (0,1 M oplossing bij 25 ° C).

Stabiliteit

Stal. Onverenigbaar met sterke oxidatiemiddelen en halogenen. Gevoelig voor vochtigheid.

Reacties

Natriumacetaat kan een ester vormen door te reageren met een alkylhalogenide; bijvoorbeeld broomethaan:

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

Natriumacetaat decarboxyleert tot methaan (pyrolyse) in aanwezigheid van NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

De reactie wordt gekatalyseerd door cesiumzouten.

Synthese

Natriumacetaat kan in het laboratorium goedkoop worden geproduceerd door natriumbicarbonaat te laten reageren met azijnzuur:

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

Deze reactie gaat gepaard met de aanwezigheid van intens borrelen in de oplossing, vanwege de ontleding van koolzuur in water en kooldioxide.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Industrieel wordt natriumacetaat geproduceerd door azijnzuur te laten reageren met natriumhydroxide.

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

Toepassingen

Thermische zakken

Natriumacetaat wordt gebruikt om thermische zakken te vervaardigen.

Aanvankelijk worden de zoutkristallen opgelost in een hoeveelheid water om een ​​oplossing te bereiden die oververzadigd raakt.

Vervolgens wordt de oplossing verwarmd tot een temperatuur hoger dan 58 ºC, wat het smeltpunt is. De oververzadigde oplossing laat afkoelen tot kamertemperatuur en er wordt geen kristalvorming waargenomen; oplossing is onderkoeld.

De afwezigheid van kristallen wordt verklaard door het feit dat de moleculen van de vloeistof te ongeorganiseerd zijn en niet de juiste oriëntatie hebben om de kristallisatietemperatuur te bereiken. De vloeistof is in een metastabiele toestand, een staat van onbalans.

Gezien de instabiliteit van de onderkoelde vloeistof is elke verstoring voldoende om kristallisatie op gang te brengen. In het geval van thermische zakken wordt een mechanische bevestiging ingedrukt om de vloeistof te roeren en de vorming van kristallen en het stollen van de natriumacetaattrihydraatoplossing op gang te brengen.

Naarmate kristallisatie optreedt, stijgt de temperatuur. Natriumacetaattrihydraatkristallen zien eruit als ijs, maar zijn heet, en daarom worden ze "heet ijs" genoemd.

Industrieel

-Natriumacetaat wordt in de textielindustrie gebruikt als beitsmiddel bij het verven van stoffen

-Neutraliseert zwavelzuurafval

-Het wordt gebruikt bij de verwerking van katoen voor de productie van wattenschijfjes, bruikbaar bij persoonlijke reiniging en voor medische doeleinden

-Het wordt gebruikt bij het beitsen van metalen, voorafgaand aan het verchromen

-Werk samen zodat er geen chloropreenvulkanisatie optreedt in het productieproces van synthetisch rubber

-Het neemt deel aan de zuivering van glucose

-Gebruikt bij het looien van leer.

Medisch gebruik

Natriumacetaat is een van de verbindingen die worden gebruikt om elektrolyten toe te dienen die intraveneus aan patiënten worden toegediend.

Het wordt gebruikt om de natriumspiegels bij hyponatremische patiënten te corrigeren, ook bij de correctie van metabole acidose en alkalisatie van de urine.

PH bufferoplossing

Het wordt gebruikt als pH-regulator in vele, vele enzymatische reacties die optreden tussen pH 3 en pH 6.

De verschillende pH van de acetaatbufferoplossing wordt bereikt door de variatie van de concentratie van azijnzuur en natriumacetaat.

Om bijvoorbeeld een pH van 4,5 te verkrijgen, heeft de bufferoplossing een azijnzuurconcentratie van 3,8 g / l en een watervrije natriumacetaatconcentratie van 3,0 g / l.

De concentratie van de acetaatbuffer kan worden verhoogd, waardoor de componenten van de oplossing die nodig zijn om de gewenste pH te verkrijgen in dezelfde verhouding worden verhoogd.

Acetaat / acetonitrilbuffer wordt gebruikt bij capillaire elektroforese bij de scheiding van fotoberberines.

Onderzoekslaboratoria

-Natriumacetaat is een zwak nucleofiel middel dat wordt gebruikt bij de anionische polymerisatie van β-lacton.

-Het wordt gebruikt als reagens in de nucleaire magnetische resonantie van biologische macromoleculen.

-Gebruikt bij de extractie van DNA uit cellen. Natrium is een kation dat in wisselwerking staat met de negatieve ladingen van de fosfaten die in DNA aanwezig zijn, wat helpt bij hun condensatie. In aanwezigheid van ethanol vormt DNA een neerslag dat zich vervolgens kan scheiden in de waterlaag.

Bewaring van voedsel

- Helpt bacteriegroei te voorkomen, naast het voorkomen van het ontstaan ​​van een overmatige zuurgraad die voedselbederf veroorzaakt, waardoor een specifieke pH wordt gehandhaafd.

-Het natrium in acetaat versterkt de smaak van voedsel.

-Natriumacetaat wordt gebruikt bij de bereiding van ingemaakte groenten: komkommer, wortel, ui, etc. Bovendien wordt het gebruikt bij het conserveren van vlees.

Behoud van beton

Beton wordt beschadigd door de werking van water, wat de duur ervan verkort. Natriumacetaat werkt als een betonafdichtingsmiddel dat het waterdicht maakt en de oorspronkelijke eigenschappen verlengt.

Jeugd experimenten

Experiment 1

Een eenvoudig experiment is de synthese van natriumacetaat door natriumbicarbonaat te laten reageren met azijn (5% azijnzuur).

30 ml azijn wordt in een beker gedaan en ongeveer 3,5 g bicarbonaat wordt toegevoegd.

Bij de reactie worden natriumacetaat en koolzuur gevormd. Zuur wordt afgebroken tot kooldioxide en water. De vorming van kooldioxide zal een intense borrel veroorzaken in de oplossing.

Om het natriumacetaat te verzamelen, wordt het water verdampt, waardoor de oplossing wordt verwarmd.

Experiment 2

Een ander eenvoudig experiment is de vorming van kristallen van natriumacetaattrihydraat.

Om dit te doen, wordt ongeveer 20 g natriumacetaattrihydraat afgewogen en in een bekerglas geplaatst, waarna 10 ml water wordt toegevoegd. De oplossing wordt verwarmd tot een temperatuur boven 58 ° C.

Het natriumacetaat is volledig opgelost om ervoor te zorgen dat de oplossing oververzadigd is. Vroeger werd een Pietri-schaal op een koud oppervlak geplaatst.

De inhoud van het bekerglas met het acetaattrihydraat wordt langzaam in de Pietri-schaal gegoten. De temperatuur van de vloeistof in de capsule begint te dalen, zelfs onder het smeltpunt, zonder de kristallisatie of stolling van het natriumacetaattrihydraat waar te nemen.

Gewoonlijk wordt om kristallisatie van natriumacetaattrihydraat te produceren een kleine hoeveelheid van het zout toegevoegd om te dienen als kristallisatiekern. Andere keren treedt een kleine verstoring van de oplossing op om de kristallisatie van het natriumacetaat op gang te brengen.

Natriumacetaattrihydraatkristallen zien eruit als ijs, maar door ze aan te raken, blijkt dat ze relatief heet zijn. Om deze reden wordt zout "heet ijs" genoemd.

Toxiciteit

Natriumacetaat is een zeer lage giftige verbinding. Het is ook niet geclassificeerd als een sensibilisator voor de huid en luchtwegen.

Bovendien is natriumacetaat niet geclassificeerd als mutageen, carcinogeen of reproductietoxisch middel in geslachtscellen.

Kortom, het is licht irriterend voor de ogen. Luchtwegen kunnen geïrriteerd raken na inademing. Veelvuldig en constant contact met de huid kan irritatie veroorzaken.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16 januari 2017). Hoe natriumacetaat thuis te bereiden? Hersteld van: medium.com
3. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). Natriumacetaat. PubChem-database. CID = 517045. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Cameron, KM Mannan en MO Rahman. (1976). De kristalstructuur van natriumacetaattrihydraat. Acta Cryst. B32, 87.
5. Wikipedia. (2019). Natriumacetaat. Hersteld van: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 januari 2019). Maak heet ijs van azijn en bakpoeder. Hersteld van: thoughtco.com
7. Chemisch boek. (2017). Natriumacetaat. Hersteld van: chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019). Maakt gebruik van natriumacetaat. Hersteld van: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). Natriumacetaat. Hersteld van: drugbank.ca