Хімія. 9 клас. Березан

§ 33. Етанова кислота

Ознайомившись із матеріалом параграфа, ви:

  • за формулою навчитеся розпізнавати карбонові кислоти;
  • дізнаєтесь про склад, фізичні та хімічні властивості оцтової кислоти;
  • довідаєтесь про поширеність карбонових кислот у природі;
  • дізнаєтесь про застосування оцтової кислоти та речовин, які з неї отримують.

Поняття про карбонові кислоти

Зазвичай її записують у скороченому вигляді -СООН.

Етанова (оцтова) кислота

Номенклатурна назва цієї кислоти — етанова, тривіальні — оцтова, ацетатна. Її молекулярна формула — С2Н4О2. Однак цією формулою користуються рідко, тому що за таким написанням формули не видно наявності у складі кислоти карбоксильної групи. Кращим записом формули є такий: СН3СООН.

Це за звичайних умов безбарвна рідина з різким характерним запахом, кисла на смак, гігроскопічна. Температура кипіння (118,1 °С) є вищою, ніж в етанолу С2Н5ОН (78,3 °С). Завдяки водневим зв'язкам утворюються доволі стійкі асоціати із двох молекул, які називають димерами.

Ця структура зберігається у твердому, рідкому і навіть газоподібному стані.

Температура плавлення — 16,75 °С. Під час замерзання чиста оцтова кислота (у концентрації, близькій до 100 %) перетворюється на льодоподібну масу. Через цю властивість їй дали назву льодяна оцтова кислота. Оцтова кислота необмежено змішується з водою. Оцтова кислота є метаболітом рослинних і тваринних організмів.

Розведені розчини і випари кислоти подразнюють очі, ніс, горло. Небезпечними вважають розчини, концентрація яких перевищує 30 % (можуть спричиняти хімічні опіки). Чиста кислота теж доволі небезпечна: споживання 20 г кислоти становить смертельну загрозу для життя людини.

Хімічні властивості оцтової кислоти

Дія етанової кислоти на індикатор. Етанова кислота — слабкий електроліт. У водному розчині вона частково дисоціює:

СН3СООН ⇄ СН3СОО- + H+

Йон СН3СОО- називають етаноат-іоном (ацетат-іоном). Катіони Гідрогену Н+ спричиняють зміну забарвлення кислотно-лужного індикатора.

Пригадайте, як змінюють забарвлення ці індикатори в кислотному середовищі.

Взаємодія етанової кислоти з металами. Якщо в пробірку помістити невелику гранулу цинку і долити 2 мл розчину кислоти, то можна помітити виділення бульбашок газу:

Зверніть увагу на особливість написання формул солей органічних кислот. Спочатку записують аніони, а потім — катіони: (CH3COO)2Zn.

Солі етанової кислоти називають етаноатами (ацетатами).

Взаємодія етанової кислоти з лугами. Етанова кислота взаємодіє не лише з металами, а й виявляє інші властивості, характерні для кислот, зокрема, реагує з лугами. Пригадаймо, що такі реакції називають реакціями нейтралізації:

Аналогічно відбувається взаємодія з основними й амфотерними оксидами, іншими основами. В усіх реакціях утворюються солі етанової кислоти — етаноати.

Взаємодія етанової кислоти з деякими солями слабких кислот. Для експерименту використаємо кальцій карбонат СаСО3. У пробірку помістимо невелику кількість СаСО3 і додамо 1-2 мл розчину етанової кислоти. Спостерігаємо виділення бульбашок газу карбон(ІV) оксиду:

2СН3СООН + СаСО3 → (СН3СОО)2Са + СО2↑ + Н2O

Отже, етанова кислота сильніша за карбонатну, а тому руйнує карбонати.

Застосування етанової кислоти

Етанова кислота відома людству з давніх-давен. Столовий оцет — водний розчин етанової кислоти з масовою часткою СН3СООН 3-15 %. Такий оцет — продукт скисання вина — використовували більше ніж 5000 років тому як смакову приправу, засіб консервації харчів, антисептик. Нині ця кислота має доволі широке і різноманітне застосування. У хімічній промисловості з неї виробляють пластичні маси, штучне волокно (ацетатний шовк), медикаменти (аспірин, фенацетин), ароматичні речовини, барвники. Її використовують як розчинник, зокрема у виробництві ацетону й ацетилцелюлози.

Етанову кислоту також застосовують у побуті для чищення, видалення плям і накипу, дезінфекції, для боротьби з комахами-шкідниками. Оцтову кислоту з масовою часткою СН3-СООН 70-80 % називають оцтовою есенцією.

Солі етанової кислоти (Al, Cr, Fe) використовують як протраву під час фарбування тканин.

Це цікаво

Карбонові кислоти доволі поширені в природі. Так, метанова (мурашина) кислота НСООН виробляється залозами мурашок, бджіл, медуз, міститься в жалких (пляшкоподібних) клітинах кропиви, у хвої, фруктах.

Етанова (оцтова) кислота міститься в кислому молоці.

Бутанова (масляна) кислота з'являється в прогірклому вершковому маслі.

Двохосновна щавлева кислота НООС-СООН міститься в щавлі, ревені.

Оксикарбонова (має, крім карбоксильної, ще й гідроксильну групу) молочна кислота СН3-СН(ОН)-СООН міститься в кислому молоці, сирі, квашеній капусті, силосі, з'являється у м'язах під час їх перевантаження (як продукт неповного окиснення). Трьохосновна оксикарбонова лимонна кислота С6Н8О7 міститься у хвої, багатьох фруктах і ягодах (більше у недозрілих).

У Стародавньому Римі випарювали виноградний (іноді скислий) сік, отримуючи солодкий густий напій дефрутум (сапу). Оскільки тоді користувались свинцевими котлами, побічним продуктом був так званий свинцевий цукор — солодкий на смак, але дуже отруйний (як і всі сполуки Плюмбуму) плюмбум(ІІ) етаноат (СН3СОО)2Рb. Так римські аристократи істотно вкорочували собі життя, ласуючи цим напоєм.

Підсумки

  • 1. У складі етанової кислоти є карбоксильна група -СООН.
  • 2. Етанова (оцтова) кислота СН3СООН — одна з найважливіших карбонових кислот. Її розчин з масовою часткою СН3СООН 3-15 % називають столовим оцтом. Розчин етанової кислоти з масовою часткою СН3СООН 70-80 % називають оцтовою есенцією.
  • 3. Етанова кислота — слабкий електроліт. Солі етанової кислоти називають етаноатами. Унаслідок електролітичної дисоціації в розчині етанової кислоти можна виявити йони Гідрогену Н+ та етаноат-іони СН3СОО-.
  • 4. Солі етанової кислоти називають етаноатами. Під час складання формули солі органічної кислоти спочатку записують аніон, а потім — катіон, утворений металічним елементом.
  • 5. Етанова кислота взаємодіє з металами, основами (реакція нейтралізації), з основними та амфотерними оксидами, з деякими солями слабких кислот (карбонатами).

Контрольні запитання

  • 1. Яку групу атомів називають карбоксильною ?
  • 2. Наведіть хімічну формулу етанової кислоти, опишіть її якісний і кількісний склад.
  • 3. Чому етанову кислоту відносять до насичених кислот?
  • 4. Порівняйте силу етанової кислоти з неорганічними кислотами.
  • 5. Чи буде взаємодіяти етанова кислота: а) з магнієм; б) з міддю?
  • 6. Чи можлива хімічна взаємодія між етановою кислотою і а) натрій карбонатом б) сульфур(ІV) оксидом в) купрум(ІІ) гідроксидом?
  • 7. Назвіть йони, які утворюються унаслідок електролітичної дисоціації етанової кислоти.
  • 8. Які продукти утворюються під час взаємодії етанової кислоти з магній карбонатом?

Вправи та задачі

1. Який об'єм водню виділиться під час взаємодії 6 г магнію з етановою кислотою (н. у.)?

2. На розчинення брусочка крейди СаСО3 витратили 120 г розчину етанової кислоти з її масовою часткою 20 %. Який об'єм (н. у.) карбон(ІV) оксиду одержали?

3. Головні компоненти сплаву, з якого виготовляють деякі монети, — мідь і цинк. Недосвідчений нумізмат намагався за допомогою оцту очистити старовинні монети від нашарувань оксидів і карбонатів. Однак він спостерігав не лише видалення цих сполук, а й появу чистої міді на поверхні монети. Поясніть явища, які при цьому відбулися.

4. На нейтралізацію 300 г розчину етанової кислоти витратили калій гідроксид, одержаний взаємодією 0,2 моль калій оксиду з водою. Обчисліть масову частку етанової кислоти в розчині.

5. Поясніть, чому етанова кислота взаємодіє із цинк карбонатом, але не взаємодіє із цинк ортофосфатом.

6. Взаємодією натрій карбонату з оцтовою кислотою одержали 0,75 моль карбон(IV) оксиду. Обчисліть масу солі, яку використали для реакції.

7. До 80 г суміші міді й цинку долили достатню кількість розчину оцтової кислоти. Виділилось 8960 мл газу (н. у.). Обчисліть масу міді в суміші металів.

8*. Який об'єм води потрібно долити до 200 г розчину етанової кислоти з масовою часткою її 15 %, щоб одержати розчин з масовою часткою СН3СООН 5 %?

9. Для нейтралізації 40 г суміші етанолу й етанової кислоти витратили 0,08 моль натрій гідроксиду. Обчисліть масову частку етанолу в суміші. Зауважмо, що одноатомні спирти з лугами не реагують.

10. Допишіть схеми реакцій та перетворіть їх на хімічні рівняння:

  • а) СН3СООН + Ва(ОН)2
  • б) СН3СООН + К2О →
  • в) СН3СООН + Na2CO3
  • г) СН3СООН + MgO →

11. До 12 г суміші міді й магнію додали достатню кількість розчину етанової кислоти. Виділилось 0,4 моль газу. Обчисліть масу міді в суміші.

12. Взаємодією етанової кислоти і калій гідроксиду (речовини перебували в розчинах) одержали 9,8 г калій етаноату. Обчисліть маси використаних реагентів.

13. Взаємодією достатньої кількості кальцій карбонату з 150 г розчину етанової кислоти одержали 0,25 моль кальцій етаноату. Обчисліть: а) об'єм газу, який виділився (н. у); б) масову частку кислоти в початковому розчині.

14. Обчисліть масу 1,45 моль магній етаноату.

15. Укажіть масу етанової кислоти у якій міститься:

  • а) 4,816 · 1023 атомів Гідрогену;
  • б) 0,6 моль Оксигену;
  • в) 48 г атомів Карбону.

16*. Висловіть припущення, чому дієтологи рекомендують використовувати оцет природного походження (або лимонний сік), а не синтетично одержаний оцет.

17. За матеріалами Інтернет-ресурсів та інших джерел дізнайтесь про різні види оцту, способи їх виготовлення і використання. З'ясуйте, де у світі є Музей оцту. Які мистецькі твори присвячено цій харчовій приправі?

18. Створіть слайд-шоу «Як моя родина використовує оцтову кислоту» і підготуйте відповідну презентацію.

Практична робота № 4. Властивості етанової (оцтової) кислоти

Дослід 1. Дія етанової кислоти на індикатор.

Дослідним шляхом виявіть етанову кислоту в одній із трьох пробірок під номерами 1, 2, 3. Розчин етанової кислоти міститься в одній з них, а у двох інших — вода і розчин натрій гідроксиду.

Дослід 2. Реакція етанової кислоти з металом.

Експериментально дослідіть, з яким виданим вам металом (магнієм чи міддю) взаємодіє етанова кислота.

Дослід 3. Реакція етанової кислоти з основами.

Експериментальним шляхом доведіть, що етанова кислота взаємодіє з основами. Для дослідів використайте натрій гідроксид та купрум(ІІ) гідроксид.

Налийте в пробірку 1 мл розчину етанової кислоти і додайте до нього краплю розчину фенолфталеїну. Які зміни спостерігаєте в розчині? Поясніть їх. Долийте в пробірку по краплях розчин натрій гідроксиду. Які зміни спостерігаєте? Про що це свідчить? Аналогічний дослід проведіть із купрум(ІІ) гідроксидом.

Дослід 4. Реакція етанової кислоти із сіллю.

Експериментально доведіть, чи взаємодіє етанова кислота з:

а) калій карбонатом; б) калій хлоридом; в) натрій сульфатом.

Перебіг та результати експериментів опишіть у зошитах для практичних робіт. Зробіть загальний висновок.