Соли и эфиры уксусной кислоты называются ацетатами. Они используются в основном в качестве протравы, с помощью которой закрепляются красители на волокне. В частности, ацетат калия (систематической название на английском языке — Potassium acetate, синоним — potassium salt) является уксусной кислоты, имеет химическую формулу CH3COOK. Молярная масса равняется 98,15 г/моль.
Водные растворы калия, цитрат калия и лактата кальция электрически возбуждались в анодном отсеке четырехсекционного электроактивационного реактора. Были измерены различные свойства электроактивированных растворов, такие как кислотность растворов, окислительно-восстановительный потенциал и колебательные свойства с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния.
Это исследование продемонстрировало эффективность электроактивации для придания водным растворам органических солей высокореактивных свойств, которые отличаются от их конъюгированных коммерческих кислот. Это исследование открывает новые возможности использования электроактивированных растворов солей слабых органических кислот в качестве пищевых консервантов для разработки безопасных, питательных и низкоконтрастных продуктов.
При нормальных условиях ацетат калия является белым кристаллическим порошком, который гигроскопичен, поэтому на воздухе расплывается. Плотность составляет 1,57 г/см³. Соль хорошо растворима в воде: в 100 мл растворяется немного больше 200 г соли при 20°С и 492 г - при 62°С. Уксуснокислый калий легко растворим в и этаноле) и в аммиаке, нерастворим в эфире и ацетоне. Температура разложения калия ацетата составляет плюс 292°С.
Применение органических кислот в качестве консервантов и дезинфицирующих средств является распространенной практикой в фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. Более того, особый интерес для различных органических кислот постоянно растет во всем мире, создавая тем самым необходимость производства огромного количества этих химических веществ. С экономической точки зрения, более важно производить концентрированные, а не разбавленные кислоты из-за прямого воздействия на затраты на транспортировку и транспортировку.
Получают ацетат калия взаимодействием таких основных соединений, как (KOH) или (K2CO3) с кислотой уксусной в результате реакции нейтрализации: KOH + CH3COOH → CO2 + CH3COOK + H2O или двойного обмена: K2CO3 + CH3COOH → CO2 + CH3COOK + H2O. Для металлов, стоящих в ряду напряжений левее водорода, например, калий или магний, характерна реакция взаимодействия с кислотами, не являющимися окислителями. К таким кислотам относится уксусная кислота. При ее взаимодействии, например, с магнием, получается ацетат магния: Mg + 2CH3COOH → Mg(CH3COO)2 + H2. Но такой способ не имеет практического применения для получения магниевой или калиевой соли уксусной кислоты. В свободном состоянии эти металлы в природе не существуют, а калий из-за своей химической активности легко реагирует с водой и окисляется кислородом воздуха. Еще он является очень дорогим металлом и используется даже реже, чем натрий.
Однако обращение и транспортировка концентрированных органических кислот чрезвычайно опасны, и необходимо принимать специальные средства защиты, чтобы избежать риска отравления и травм. Кроме того, принимающая промышленность должна иметь специальное хранилище и надлежащие условия управления этими химическими веществами. В этом контексте обработка и управление солями органических кислот является подходящей и более простой из-за высокого уровня безопасности и возможности хранения и обработки. Хотя реакционная способность органических кислот выше, чем реакционная способность конъюгированной соли, можно превратить соль органической кислоты в кислотную форму, чтобы получить требуемую реакционную способность.
Ацетат калия по ГОСТ 5820-78 применяется в производстве кремний органических полимеров (силиконов — направление в производстве полимерной продукции важное и перспективное). Также калия ацетат используется как катализатор в производстве полиуретанов. Другое важное направление применения уксуснокислого калия — использование его в качестве антиобледенителя. Этот реагент имеет ряд преимуществ (он менее агрессивен в отношении почвы) и поэтому заменяет или кальция при обработке взлетно-посадочных полос в аэропортах, а его коррозионное воздействие на металлы меньше, чем у хлоридов. Ацетат калия безвреден для большинства поверхностей, включая бетон, металл, дерево, водостоки, газоны и растительность. Но так как цена его выше, чем у хлоридов, то последним часто отдают предпочтение, несмотря на экологические нарушения и больший износ оборудования. Кроме того, ацетат калия является эффективным огнегасителем и используется для тушения пожаров. Его применяют для тушения возгораний масел.
В этом контексте электрохимическая активация соли органической кислоты позволяет превращать ее в кислотную форму в безопасных условиях. Электрохимические реакции на электродах приводят к изменению рН и окислительно-восстановительного потенциала, а также образованию высокоокислительных видов. Например, в ближнем катоде явление поверхностной редукции связано с обильным высвобождением газообразного водорода и гидроксильных ионов. На поверхности анода происходят явления окисления и образуются большие количества протонированных ионов водорода после электролиза воды.
Уксуснокислый калий используется не только на промышленных объектах, но и в медицине и пищевой промышленности (эффективный выпускается по ГОСТ 5820-78). Для сравнения: другая соль этой карбоновой кислоты — ацетат кальция — не имеет промышленного применения. Ее получают только в лабораторных условиях в результате воздействия уксусной кислоты на карбонат кальция. Реакцию ведут до полного выделения углекислого газа: CaCO3 + 2CH3COOH → CO2 + (CH3COO)2Ca+H2O. Используется (CH3COO)2Ca только в качестве пищевой добавки Е263, потому что (как и CH3COOK) является эффективным консервантом.
Эти протоны могут легко реагировать с солью органической кислоты, что приводит к образованию формы органической кислоты. Таким образом, с практической точки зрения, пищевая промышленность, использующая органические кислоты, также может использовать процедуру электроактивации для превращения солей органических кислот в их кислотную форму при концентрациях использования для применения в бетоне.
Одной из наиболее эффективных стратегий сохранения, используемых в пищевой промышленности для обеспечения безопасности пищевых продуктов и высокого качества продукции, является применение противомикробных препаратов с использованием адекватного сочетания различных и дополнительных методов. Влияние органических кислот, полученных после электроактивации их конъюгированных солей, может обеспечить повышенную антимикробную активность из-за высокой реакционной способности таких растворов, которые являются результатом возбужденного эффекта приложенного электрического поля.
При заместительной терапии для лечения диабетического кетоацидоза применяют ацетат калия. В результате удается предотвратить диабетическую кетоацидотическую кому, которая может случиться в результате (уменьшение рН), вызванного нарушением обмена из-за дефицита гормона поджелудочной железы (инсулина). Высокая концентрация в крови глюкозы и кетоновых тел, которые значительно превышают физиологические значения, приводит к диабетической кетоацидотической коме. Ацетат калия, применяется в качестве пищевой добавки, так как способен снижать уровень кислотности, разлагаясь до бикарбоната. По этой причине его используют для лечения больных с диагнозом диабета первого типа.
Таким образом, целью настоящей работы является изучение электроактивации трех солей органических кислот в четырехкомпонентном электроактивационном реакторе, модулированном ионообменными мембранами, с целью получения их конъюгированной кислотной формы. Изучали влияние этой обработки на рН раствора, окислительно-восстановительный потенциал, титруемую кислотность, рамановскую спектроскопию и антибактериальные свойства.
Ацетат калия был закуплен у ученых Фишера, а цитрат калия был приобретен у ученых Фишера. Все использованные химикаты были аналитического сорта. Все растворы изученных солей органических кислот были приготовлены в тот же день, когда испытание проводили путем растворения необходимого количества порошка в дистиллированной воде до желаемой конечной концентрации. Он состоит из четырех клеток из плексигласа, разделенных двумя катионами и одной анионообменной мембраной. Диаметр обменных зон между ячейками составляет 3 см, что также соответствует диаметру эффективной площади используемых мембран.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Ацетат калия (калий уксуснокислый) - сложное органическое соединение, относящееся к классу солей карбоновых кислот.
В обычных условиях представляет собой твердое вещество кристаллической структуры белого цвета (рис. 1), обладающее слабощелочным вкусом. Гигроскопичен. Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по аниону). Не растворим в эфире.
Предварительная подготовка мембран проводилась, как описано ранее. Анодная активная область была зафиксирована на расстоянии 7 см 2, а активная область катода была установлена на уровне 40 см 2. Электроды были подключены к прямому источнику электроэнергии. Разность потенциалов между электродами фиксировалась при 125 В, а сила тока контролировалась на дисплее генератора во время эксперимента по электроактивации.
Электроактивация проводилась в периодическом режиме при объеме фиксированных растворов. Переход анионов и катионов через катионный обмен и анионообменную мембрану. Электроактивационная обработка проводилась в потенциостатическом режиме. Температура в анодном отсеке около мембраны контролировалась электронным термометром. Измерения основных параметров электроактивированных органических растворов проводились в течение 180 мин обработки. Титратирующую кислотность измеряли с использованием автоматического титратора.
Рис. 1. Ацетат калия. Внешний вид.
Химическая формула ацетата калия может имеет вид CH 3 COOK. Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома углерода (Ar = 12 а.е.м.), три атома водорода (Ar = 1 а.е.м.), один атома калия (Ar = 39 а.е.м.) и два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу ацетата калия:
Источник возбуждающего света линии длиной 5 нм генерировался ионно-ионным лазером. Для последующих образцов использовали 100 × объектив. Спектры регистрировали с одного захвата 30 с, конфокальное отверстие и входная щель монохроматора обычно фиксировались при 200 и 100 мкм соответственно. Спектры были скорректированы с использованием спектрального диапазона и полиномиальной базовой линии. Сразу же после каждой электроактивационной обработки объем аликвоты 15 мкл исследуемого образца помещался в микрокапиллярные трубки 5-8 мм, а затем прикреплялся к стеклам стеклянного микроскопа.
Mr(CH 3 COOK) = 2×Ar(C) + 3×Ar(H) + Ar(K) + 2×Ar(О);
Mr(CH 3 COOK) = 2×12 + 3×1 + 39 + 2×16 = 24 + 3 + 39 + 32 = 98.
Структурная (графическая) формула является более наглядной, она отражает то, как атомы связаны между собой внутри молекулы ацетата калия (рис. 2).
Все анализы повторялись три раза, позволяя рассчитывать средние значения. Бактериальная культура была получена из Коллекции культуры пищевых продуктов и питания в Университете Лаваля. Сразу же после обработки 1 мл образца повторно суспендировали в фосфатном буферном растворе, чтобы остановить ингибирующее действие электроактивированных растворов. Противомикробную эффективность этих комбинированных обработок оценивали, как описано выше. Эта работа была выполнена с использованием полной факториальной экспериментальной конструкции.
Рис. 2. Графическая формула ацетата калия.
Ацетат калия - слабый электролит. В водном растворе под действием электрического тока он частично диссоциирует на ионы согласно следующему уравнению:
CH 3 COOK↔K + + CH 3 COO — .
ПРИМЕР 1
| Задание | При сжигании смеси, состоявшей из двух объемов неизвестного газа и полутора объемов кислорода, образовалась смесь из одного объема азота и трех объемов водяного пара. Во всех случаях объемы газов измерены при одинаковых условиях. Какова формула неизвестного газа? |
| Решение | Так как при сгорании неизвестного газа в кислороде образуются молекулярный азот (N 2) и вода (H 2 O), то в состав газа входят азот, водород и, возможно, кислород. Обозначим количество атомов каждого из указанных химических элементов как «х», «у» и «z». Тогда формула неизвестного газа в общем виде будет записываться как N x H y O z .
Согласно закону объемных отношений, объемы газов пропорциональны их количествам вещества и равны коэффициентам в уравнении реакции. С учетом этого напишем уравнение реакции сгорании неизвестного газа в кислороде в общем виде: Эволюция рН в электроактивированных растворахВсе эксперименты проводились в трех повторах, а средние значения ± стандартное отклонение регистрировались и использовались для сравнения. Наиболее важные изменения рН в электроактивированных органических растворах обусловлены реакциями электролиза воды на электродах. На рисунке показаны резкие изменения от слабокислого или нейтрального рН до сильно кислого рН в растворах анодной и соседней камеры в анодную камеру. Однако растворы с концентрацией 3% показали наименьший рН. Титроватая кислотность и буферная способность электроактивированных растворовРезультаты титруемой кислотности анолитов и буферной способности растворов суммируют влияние электроактивационной обработки на кислотность растворов.2N x H y O z + 3/2 O 2 = N 2 + 3H 2 O. По закону сохранения массы веществ число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения одинаково, поэтому 2х = 2; отсюда х = 1; 2у = 6; у = 3; 2z + 3 = 3; z = 0. Следовательно, формула неизвестного газа NH 3 . Это аммиак. |
| Ответ | NH 3 . Это аммиак. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Выведите формулу кристаллогидрата фосфата цинка, если известно, что массовая доля соли в нем равна 84,2%. |
| Решение | Пусть в состав формульной единицы кристаллогидрата входит n молекул воды, т.е. формула данного кристаллогидрата Zn 3 (PO 4) 2 ×nH 2 O.
Рассчитаем молекулярную массу безводной соли: В то же время значительно снижается рН электроактивированных растворов солей органических кислот. Это явление было вызвано свойствами используемых солей слабых органических кислот, которые известны как слабо диссоциирующие химические вещества. В этом случае только несколько количеств ионизируемых ионов водорода диссоциируют и продолжают поддерживать буферную способность. Полученные результаты показали, что буферная способность электроактивированных растворов при концентрации 3% зависит от типа электроактивированной соли органической кислоты. Mr(Zn 3 (PO 4) 2) = 3×Ar(Zn) + 2×Ar(P) + 8×Ar(O); Mr(Zn 3 (PO 4) 2) = 3×65 + 2×31 + 8×16 = 195 + 62 + 128 = 385. Известно, что M = Mr, значит M(Zn 3 (PO 4) 2) = 385 г/моль. Найдем молярную массу кристаллогидрата: ω(Zn 3 (PO 4) 2) = M(Zn 3 (PO 4) 2) / M(Zn 3 (PO 4) 2 ×nH 2 O) × 100%; M(Zn 3 (PO 4) 2 ×nH 2 O) = M(Zn 3 (PO 4) 2) × 100% /ω(Zn 3 (PO 4) 2); M(Zn 3 (PO 4) 2 ×nH 2 O) = 385 × 100% / 84,2 = 457 г/моль. Рассчитаем число молекул воды (молярная масса воды равна 18 г/моль): Электроактивированный раствор ацетата калия имел самую высокую буферную емкость в диапазоне рН от 4 до 3, где его рН был стабильным в течение первых 20 минут электроактивационной обработки. Затем наблюдалась буферная способность электроактивированного лактата кальция и цитрата калия, которые не имеют существенной разницы между ними. Наконец, необходимо отметить, что электроактивированный раствор используемых солей органических кислот обладает сильной буферной способностью, когда рН ниже. Состав и форма выпускаВлияние электроактивации на потенциал окислительно-восстановительного потенциала, интенсивность тока и изменение температуры. Что касается эволюции интенсивности электрического тока во время электроактивации растворов, полученные данные показали, что в течение первых 5 мин электроактивации ток опускался. Такое поведение указывало на возникновение некоторого электрического сопротивления в начале процесса электроактивации. Однако после 10 минут электроактивации во всех случаях наблюдалось значительное увеличение интенсивности электрического тока, что указывает на то, что система электроактивации является высокопроводящей, а возникшее электрическое сопротивление в начале процесса полностью исчезло. 457 = 385 + 18n; Следовательно, формула кристаллогидрата фосфата цинка имеет вид Zn 3 (PO 4) 2 ×4H 2 O. |
| Ответ | Zn 3 (PO 4) 2 ×4H 2 O |
