Уксусная кислота

План:

  1. Характеристика уксусной кислоты
  2. История открытия
  3. Химические свойства
  4. Применение в промышленности.

Название:

Уксусная кислота (этановая кислота) — одноосновная карбоновая кислота алифатического ряда.

Химическая формула:

История открытия:

Уксусная кислота известна с древнейших времен, так как образуется при скисании вин (винный уксус).

Но строением уксусной кислоты и причиной возникновения, ученые заинтересовались лишь после сенсационного опубликования Дюма эмпирического правила замещения в органических соединениях водорода хлором. До этого в химии господствовала теория, выдвинутая Йенсом Якобом Берцелиусом. Он распределил элементы на электроположительные и электроотрицательные, и полностью отрицал замещения водорода и хлора соответственно, без изменения химического строения веществ.

В своей работе 1839 года Дюма для шведской академии представил отчет, в котором освятил начальные принципы, сформулированного им эмпирического правила для органических веществ, и для уксусной кислоты в частности: «В неорганической химии путеводной нитью нам служит изоморфизм, теория, основанная на фактах, как хорошо известно, мало согласных с электрохимическими теориями. В органической химии ту же роль играет теория замещения… и может быть будущее покажет, что оба воззрения более тесно связаны между собою, что они вытекают из одних и тех же причин и могут быть обобщены под одним и тем же названием.»

К такому заключению он шел несколько лет. Свои первые опыты Дюма начал с исследования уксусной кислоты, и превращения ее в хлоруксусную. Водород в этой реакции полностью замещается хлором, в соотношении 1:1, и самое главное без утраты основных химических свойств и отношения вещества к классу. Дальнейшие опыты с замещением водорода йодом и бромом окончательно убедили ученого в этом.

Революционным оказался вывод о принципиальном различии образования неорганических и органических соединений.

Однако, Берцелиус, защищая свою теорию, приводит пример щавелевой кислоты, и полученной соли при соединении ее с хлоридом, а значит утрате кислотных свойств. Он утверждает на примере как органических, так и неорганических соединениях что их кислородсодержащая часть может вступать в реакцию с основаниями и их лишаться, не теряя связи с хлорсодержащей частью. Именно этот аспект, по мнению химика, основное упущение, сделанное Дюма в своих опытах, т.к. он не опровергнул и не подтвердил этого известного факта.

Чтобы как-то объяснить, полученные Дюма результаты, Берцелиус выдвигает предположение: «хлоруксусная кислота Дюма,

очевидно, принадлежит к этому классу соединений; в ней радикал углерода соединен

и с кислородом, и с хлором. Она может быть, следовательно, щавелевой кислотою, в

которой половина кислорода замещена хлором, или же соединением 1 атома

(молекулы) щавелевой кислоты с 1 атомом (молекулой) полуторохлористого углерода

— C2Cl6. Первое предположение не может быть принято, потому что оно допускает

возможность замещения хлором 11/2, атомов кислорода (По Берцелиусу щавелевая

кислота была C2O3.). Дюма же держится третьего представления, совершенно

несовместимого с двумя вышеизложенными, по которому хлор замещает не кислород, а

электроположительный водород, образуя углеводород C4Cl6, обладающий теми же

свойствами сложного радикала, как и C4H6 или ацетил, и способный якобы с 3

атомами кислорода давать кислоту, тожественную по свойствам с У., но, как видно

из сравнения (их физических свойств), вполне от нее отличную»

Но семена, заложенные Дюма, давали свои всходы. Теперь многие ученные отвернувшись от теории Берцелиуса продолжали нововведения. Так Шарль Фредерик Жерар впервые вопреки теории радикалов (создателем и приверженцем которой был Берцелиус) установил, что радикалы не существуют самостоятельно, а представляют собой атомные группы — «остатки», комбинация которых образует молекулу. В своем очерке «Об основности кислот» в 1851 году он развил теорию типов, согласно которой все химические соединения можно классифицировать как производные четырех типов — водорода, хлороводорода, воды и аммиака. В частности была мысль об сходности конституции трихлоруксусной кислоты и уксусной кислоты. В свою защиту Берцелиус парирует: «Жерар высказал новый взгляд на состав спирта, эфира и их

производных; он следующий: известное соединение хрома, кислорода и хлора имеет

формулу = CrO2Cl2, хлор замещает в нем атом кислорода (Подразумевается

Берцелиусом 1 атом кислорода хромового ангидрида — CrO3). У. кислота C4H6+3O

заключает в себе 2 атома (молекулы) щавелевой кислоты, из которых в одном весь

кислород замещен водородом = C2O3+C2H6.» Но такая игра цифрами не удержала авторитета теории и год спустя Дюма наносит сокрушительный удар, развив теорию типов, исследуя сходные свойства трихлоруксусной кислоты и уксусной кислоты в реакции разложения, под влиянием щелочей.

С другой стороны, Либих и Греэм публично высказались за

большую простоту, достигаемую на почве теории замещения, при рассмотрении

хлоропроизводных обыкновенного эфира и эфиров муравьиной и У. кисл., полученных

Малагутти.

Берцелиус, уступая давлению новых фактов, в 5-м изд. своего

«Lehrbuch der Chemie» (Предисловие помечено ноябрем 1842 г.), на стр. 709,

позабыв свой резкий отзыв о Жераре, нашел возможным написать следующее: «Если мы

припомним превращение (в тексте разложение) У. кислоты под влиянием хлора в

хлорощавелевую кислоту (Хлорощавелевой — Chloroxalsaure — Берцелиус называет

трихлоруксусную кисл., то представляется

возможным еще другой взгляд на состав У. кислоты, а именно — она может быть сочетанной щавелевой кислотой, в которой сочетающейся группой (Paarling) является C2H6, подобно тому, как сочетающейся группой в хлорощавелевой кислоте является C2Cl6, и тогда действие хлора на У. кислоту состояло бы только в превращении C2H6 в C2Cl6. Понятно, нельзя решить, является ли такое представление более правильным…, однако, полезно обратить внимание на возможность его».

Этой опубликованной статьей Берцелиус не только допустил опровержения собственной теории, но и признал правоту Дюма и Жеррара.

Но в полку сторонников теории типов все прибывало. Исходной точкой для работ Кольбе послужило изучение кристаллического вещества, состава CCl4SO2, полученного ранее Берцелиусом и Марсэ при действии царской водки на CS2 и образовавшегося у Кольбе при действии на CS2 влажного хлора. Рядом превращений Кольбе показал, что это