БНБ "БРОКГАУЗ И ЕФРОН" (121188) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
Уксусная кислотаОпределение "Уксусная кислота" в словаре Брокгауза и Ефрона
Уксусная кислота (хим.) — Строение У. кислоты заинтересовало химиков со времени открытии Дюма трихлороуксусной кислоты, так как этим открытием был нанесен удар господствовавшей тогда электрохимической теории Берцелиyca (см. Дуализм). Последний, распределяя элементы на электроположительные и электроотрицательные, не признавал возможности замещения (см.) в органических веществах, без глубокого изменения их химических свойств, водорода (элемента электроположительного) хлором (элементом электроотрицательным), а между тем, по наблюдениям Дюма ("Comptes rendus" Парижской академии, 1839) оказалось, что "введение хлора на место водорода не изменяет совершенно внешних свойств молекулы...", почему Дюма и задается вопросом: "Покоятся ли электрохимические воззрения и представления о полярности, приписываемой молекулам (атомам) простых тел, на столь ясных фактах, чтобы их можно было считать предметами безусловной веры; если же их должно рассматривать как гипотезы, то подходят ли эти гипотезы к фактам?" Должно признать, продолжает он, что дело обстоит иначе. 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. Пока же на основании превращения У. кислоты в хлороуксусную и альдегида в хлороальдегид (хлорал) и из того обстоятельства, что в этих случаях весь водород может быть замещен равным ему объемом хлора без изменения основного химического характера вещества, можно вывести заключение, что в органической химии существуют типы, которые сохраняются и тогда, когда на место водорода мы вводим равные объемы хлора, брома и йода. А это значит, что теория замещения покоится на фактах и при том наиболее блестящих в органической химии". Приводя эту выдержку в своем годовом отчете Шведской академии ("Jahresbericht etc.", т. 19, 1840, стр. 370), Берцелиус замечает: "Дюма приготовил соединение, которому он придает рациональную формулу С4Cl6О3 + H2О [Атомные веса современные; трихлороуксусная кислота рассматривается, как соединение ангидрида с водою.]); это наблюдение он причисляет к faits les plus é clatants de la Chimie organique; это — основание его теории замещения, которая, по его мнению, опрокинет электрохимические теории, а между тем, оказывается, что стоит только его формулу написать несколько иначе, чтобы иметь соединение щавелевой кисл. с соответственным хлоридом С2Сl6 + C2O4H2 [В формуле "Jahresb." атомные веса С, Cl и Н удвоены (они перечеркнуты; см. пай), а кислород обозначен точками.], который остается соединенным со щавелевой кислотою и в кислоте, и в солях. Мы, следовательно, имеем дело с таким родом соединения, примеров которого известно много; многие, как простые, так и сложные радикалы (см.) обладают тем свойством, что их кислородсодержащая часть может вступать в соединение с основаниями и их лишаться, не теряя связи с хлоросодержащей частью. Это воззрение не приведено Дюма и не подвергнуто им опытной проверке, а между тем, если оно верно, то у нового учения, несовместимого, по Дюма, с господствовавшими до сих пор теоретическими представлениями, вырвана из-под ног почва и оно должно пасть". Перечислив затем некоторые неорганические соединения, подобные, по его мнению, хлороуксусной кислоте [Между ними Бepцелиycoм приведен и хлорангидрид хромовой кислоты — CrO2Cl2, который он считал за соединение надхлорного хрома (неизвестного и по cиe время) с хромовым ангидридом: 3CrO2Cl2 = CrCl6 + 2СrО3.], Берцелиус продолжает: "Хлороуксусная 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 соединенном 1 атома (молекулы) щавелевой кислоты с 1 атомом (молекулой) полуторахлористого углерода — C2Cl6. Первое предположение не может быть принято, потому что оно допускает возможность замещения хлором 1 1/2 атомов кислорода [По Бepцeлиycy, щавелевая кислота была С2О3.]. Дюма же держится третьего представления, совершенно несовместимого с двумя вышеизложенными, по которому хлор замещает не электроотрицательный 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, тождественную по свойствам с У., но, как видно из сравнения (их физических свойств), вполне от неё отличную". Насколько Берцелиус в то время был глубоко убежден в различной конституции У. и трихлороуксусной кислоты, видно хорошо из замечания, высказанного им в том же году ("Jahresb.", 19, 1840, 558) по поводу статьи Жерара ("Journ. f. pr. Ch.", XIV, 17): "Жерар, — говорит он, — 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 Берцеллиусом 1 атом кислорода хромового ангидрида — CrО3, см. выше прим.]. У. кислота С4Н6 + 3О заключает в себе 2 атома (молекулы) щавелевой кислоты, из которых в одном весь кислород замещен водородом = С2О3 + C2H6. И такой игрой в формулы заполнены 37 страниц [Почти тождественный со взглядом Жерара на У. кисл. высказал одновременно и Персоц ("Jahresb" 20, 1841, 258), по которому (C4H8O4 удвоенная молекула У. кислоты: атомные веса современные).]!" Но уже в следующем году Дюма, развивая далее идею типов (см.), указал, что, говоря о тождестве свойств У. и трихлороуксусной кислот, он подразумевал тождество их химических свойств, наглядно выражающееся, напр., в аналогии распадения их под влиянием щелочей:
C2H3O2K + KOH = CH4 + К2CО3
H2O + C2Cl6.S2O5 H2O + C2Cl6.C2O3 [Так как CaCl4 может быть получен из CCl4 при пропускании его через накаленную трубку, а СCl4 образуется при действии, при нагревании, Сl2 на CS2, то реакция Кольбе была первым по времени синтезом У. кислоты из элементов.]
"Образуется ли одновременно и свободная щавелевая кисл., трудно решить, так как на свету хлор тотчас же окисляет ее в У. кислоту"... Воззрение Берцелиуса на хлороуксусную кислоту "удивительным образом (auf eine ü berraschende Weise) подтверждается существованием и параллелизмом свойств сочетанных сернистых кислот и, как мне кажется (говорит Кольбе l. с. стр. 186), выходит из области гипотез и приобретает высокую степень вероятности. Ибо, если хлороуглещавелевая [Chlorkohlenoxals ä ure, так теперь Кольбе называет хлороуксусную кислоту.] имеет состав, подобный составу хлороуглесернистой кислоты, то мы должны считать и У. кислоту, отвечающую метилсернистой, за сочетанную кислоту и рассматривать ее, как метилщавелевую: C2H6.C2O3 [Это взгляд, высказанный ранее Жераром.]. Не невероятно, что мы будем принуждены в будущем принять за сочетанные кислоты значительное число тех органических кислот, в которых в настоящее время, в силу ограниченности наших сведений, мы принимаем гипотетические радикалы..." "Что касается явлений замещения в этих сочетанных кисл., то они получают простое объяснение того обстоятельства, что различные, вероятно, изоморфные соединения способны замещать друг друга в роли сочетающихся групп (als Paarlinge, l. с. стр. 187), не изменяя существенно кислых свойств сочетанного с ними тела!" Дальнейшее экспериментальное подтверждение этого взгляда мы находим в статье Франкланда и Кольбе: "Ueber die chemische Constitution der S ä uren der Reihe (СН2)2nО4 und der unter den Namen "Nitrile" bekannten Verbindungen" ("Ann. Chem. n. Pharm.", 65, 1848, 288). Исходя из представления, что все кислоты ряда (СН2)2nО4 построены подобно метилщавелевой кислоте [Теперь мы пишем СnH2nО2 и называем метилщавелевую кислоту — уксусной.], они замечают следующее: "Если формула Н2О + Н2С2О3 представляет истинное выражение рационального состава муравьиной кислоты, т. е. если ее считать за щавелевую кислоту, сочетанную с одним эквивалентом водорода [Выражение неверно: вместо Н гг. Франкланд и Кольбе употребляют перечеркнутую букву, которая равноценна 2Н], то без труда объясняется превращение при высокой температуре муравьинокислого аммония в водную синильную кислоту, потому что известно, и найдено еще Доберейнером, что щавелевокислый аммоний распадается при нагревании на воду и циан. Сочетанный в муравьиной кислоте водород участвует в реакции только тем, что он, соединяясь с цианом, образует синильную кислоту: Обратное образование муравьиной кислоты из синильной под влиянием щелочей представляет не что иное, как повторение известного превращения растворенного в воде циана в щавелевую кислоту и аммиак, с тою лишь разницей, что в момент образования щавелевая кислота сочетается с водородом синильной кисл.". То, что цианистый бензол (C6H5CN), напр., по Фелингу, не обладает кислыми свойствами и не образует берлинской лазури может быть, по мнению Кольбе и Франкланда, поставлено в параллель с неспособностью хлора хлористого этила к реакции с AgNO3, и правильность их наведения Кольбе и Франкланд доказывают синтезом по методу нитрилов [Нитрилы ими получались перегонкой серновинных кислот с KCN (методом Дюма и Малагутти с Лебланом):
R'.SO3(OH) + KCN = R.CN + KHSO4.] У., пропионовой (по-тогдашнему, метаацетоновой, см. Мета) и капроновой кислоты. Затем, в следующем году Кольбе подверг электролизу щелочные соли одноосновных предельных кислот и, в согласии со своей схемой, наблюдал при этом, при электролизе У. кислоты, образование этана, угольной кислоты и водорода:
Впрочем, нельзя не заметить, что Кольбе ожидал получить из У. кислоты метил (СН3)', соединенный с водородом, т. е. болотный газ, а из валериановой — бутил С4Н9, тоже соединенный с водородом, т. е. С4Н10 (он называет С4Н9 валлилом), но в этом ожидании надо видеть уступку получившим уже тогда значительные права гражданства формулам Жерара, который отказался от своего прежнего взгляда на У. кисл. (см.) и считал ее не за С4Н8О4, каковой формулой, судя по криоскопическим данным, она обладает и на самом деле, а за С2Н4О2, как пишется во всех современных учебниках химии. Работами Кольбе строение У. кислоты, а вместе с тем и всех других органич. кислот, было окончательно выяснено, и роль последующих химиков свелась только к делению — в силу теоретических соображений и авторитета Жерара — формул Кольбе пополам и к переведению их на язык структурных воззрений, благодаря чему формула С2Н6.С2О4Н2 превратилась в СН3.СО(ОН).
Уксусная кислота (acidum aceticum, acide ac é tique, Essigs ä ure, acetic acid) — в виде винного уксуса была известна уже древним (грекам, римлянам, евреям и др.); алхимики знали ее в более чистом состоянии, пользуясь для ее очищения перегонкой; позднее, в период иатрохимии, крепкую У. кислоту приготовляли перегонкою яри-медянки ("медный спирт", "радикальный уксус"), а свинцовые соли ее, свинцовый сахар, свинцовый уксус, известные еще и ранее, но исследованные ближе Либавием, применяли в качестве медикаментов; тогда же (XVII ст.) Глаубер обратил внимание на сходство У. кислоты с кислотою, получаемою при сухой перегонке дерева; тождество этих кислот подозревалось также Бойлем, Кункелем и некоторыми другими современниками; однако оно доказано было лишь значительно позднее Тенаром (1802); в 1700 г. Шталем впервые У. кислота была получена в кристаллическом состоянии (Eisessig); около того же времени замечена была ее горючесть; точный состав У. кислоты был установлен Берцелиусом в 1814 г. У. кислота C2H4O2 = СН3.СОНО представляет второй член ряда предельных одноосновных органических кислот (см.). Она встречается довольно часто в растениях в виде солей, сложных эфиров, реже в свободном состоянии; в теле животных она найдена в малых количествах в мускулах, в селезенке, в желчи (Thudicum), в поту, в моче (Dogiel) и экскрементах (Brieger); весьма часто она является в числе продуктов разнообразных процессов брожения (см. Уксус, Уксусное брожение) и гниения (см.), образуется при сухой перегонке дерева, крахмала, сахара и т. п., а также как один из продуктов распада более сложных частиц многих органических соединений (кетонов, углеводов и др.) при окислении их азотною, хромовою кислотою и т. д.; при нагревании, особенно до 250°, и в присутствии окислителей (KNO3 и др.), сахара, клетчатки и пр. с КНО и очень мал. колич. воды (Cross a. Revan) и при плавлении со щелочью глицерина, винной, лимонной, слизевой, яблочной кислоты и др. Синтетически У. кислота может быть получена путем следующих реакций: 1) при действии углекислоты на натрий-метил: CH3.Na + CO2 = CH3.CO2Na (Wanklyn);
Далее, У. кислота может быть получена окислением этилового спирта и У. альдегида хромовой смесью (см.) или кислородом воздуха под влиянием губчатой платины (Dobereiner) и ацетилена хромовой кислотой или кислородом воздуха в присутствии щелочи на рассеянном свету:
восстановлением водородом in st. nasc. хлороуксусной кислоты и др. На некоторые случаи образования У. кислоты из более сложных соединений было уже указано выше; здесь упомянем еще об образовании её из малоновой кислоты при 150°: Главная масса У. кислоты получается сухою перегонкою дерева (см. Древесноуксусная кисл.); в значительно меньшем количестве ее получают, для приготовления уксуса (см.), окислением винного спирта. Для выделения У. кислоты из ее солей в свободном состоянии подвергают их перегонке с крепкою серною кислотою.
Чистая, безводная У. кислота представляет легко подвижную, бесцветную жидкость с острым, удушливым запахом, очень едкую, на коже вызывающую ожоги в виде пузырей, уд. в. при 0° — 1,0701 (Berthelot et Ogier) — 1,08005 (Корр), при 15° — 1,05533 (Oudemans), при 16/4° — 1,0543 (Pettersson), при 20° — 1,0514 (Landolt), кипящую при 118,1° и ниже + 16° застывающую в форме бесцветных блестящих листочков, плавящихся при + 16,55° (Pettersson). Пары У. кислоты при зажигании горят на воздухе светло-голубым пламенем. Плотность пара У. кислоты лишь при 320° становится нормальною, соответственно частичной формуле C2H4O2; с понижением же температуры быстро возрастает, так что вблизи темп. кип. оказывается почти двойною (ср. также выше). Теплоемкость У. кисл. 0,497 (0° — 100°, Pettersson); скрытая частичная теплота плавл. 2,619 б. к. (Pettersson); частичная теплота горения 209,4 б. к. (жидк., Stohmann); электропроводность К = 0,0018 (Ostwald). У. кисл. жадно поглощает влагу из воздуха и во всех пропорциях растворяется в воде, спирте и эфире. Растворение в воде сопровождается значительным отделением тепла и сжатием. Наибольшее сжатие, по Удемансу, при 0° отвечает содержанию в растворе 80 — 82% У. кислоты, при 15° — 77 — 80% и при 40° — 75 — 77%, что близко соответствует составу гидрата C2H4O2 + Н2O, требующему 77% У. кислоты. Этому же составу отвечает и наибольшая теплоемкость, которая выше средней, вычисленной из теплоемкости составных частей. В след. табличке приведены уд. веса водных растворов У. кислоты при 15° по Удемансу:
Ввиду такого хода изменения уд. весов, пользоваться ими для определения состава растворов У. кислоты можно лишь в том случае, когда заранее известно, какой раствор подлежит исследованию, крепкий (выше 80% У. кислоты) или слабый (ниже 77%). Состав крепких растворов У. кислоты можно весьма точно определять по температуре их затвердевания, пользуясь для этого след. табличкой (R ü dorf, Grimaux):
Наиболее низкая темп. замерзания — 24° близко соответствует составу гидрата C2H4O2 + 2H2O, требующему содержания 37,5% воды; при дальнейшем увеличении количества воды темп. застывания растворов повышается. При застывании крепких растворов кристаллизуется У. кислота (применение вымораживания для ее очищения), при замерзании слабых — лед. При перегонке водной кислоты в дистиллят переходит более слабая кислота, а остается все более и более крепкая, причем темп. кип. жидкости непрерывно повышается, так что упомянутые выше гидраты не отмечаются по постоянству темп. кип., как это имеет место для гидратов, напр., муравьиной, азотной и соляной кислоты. Безводная У. кислота является растворителем для многих органических соединений (применение ее для криоскопических определений); она растворяет также фосфор, серу, газообразные галоидоводороды, хромовый ангидрид и мн. др. вещества; растворы в ней НСl и НBr образуют с бромом непрочные кристаллические соединения, напр. (C2H4O2.Br2)4.HBr, (C2H4O2.Br2)4.HCl (Hell u. M ü hlh ä user, Steiner). Относительно химических свойств У. кислоты, как предельной одноосновной органической кислоты, см. ниже. Относительно её производных — см. Уксусный ангидрид, Хлористый ацетил, Уксусный эфир, Эфиры сложные, Ацетин и Триацетин, Ацетамид и Триацетамид, Ацетонитрил, Ортоуксусные эфиры, Тиокислоты. Необходимо указать на весьма значительную прочность У. кислоты: пары ее способны выдерживать пропускание через трубку, нагретую до темп. красного каления, без значительного разложения, и на нее не действует даже такой энергичный окислитель, как хромовая кислота. При окислении хамелеоном в щелочном растворе она дает СО2 и щавелевую кисл., а в кислом — только СО2 (Margulies). Электролиз У. кислоты в виде щелочной соли, взятой в крепком водном растворе, протекает проще, чем для прочих предельных одноосновных кислот, именно, на отрицательном полюсе выделяется водород, а на положительном — углекислота и этан, по уравн:
2CH3CО2H = Н2 + 2CО2 + С2Н6 (Бунге).
Статья про "Уксусная кислота" в словаре Брокгауза и Ефрона была прочитана 6671 раз |
TOP 15
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||