PERÄTTIKSYRA: STRUKTUR, EGENSKAPER, PRODUKTION, ANVÄNDNING - KEMI - 2026

Den perättiksyra är en flytande organisk förening, vars kemiska formel är C ₂ H ₄ O ₃ . Det är peroxid av ättiksyra, så det är också känt som peroxyättiksyra. Dess molekyl är liknande den av ättiksyra CH ₃ COOH men med en extra syre i karboxyl.

Det tillhör klassen organiska peroxider, som är konstgjorda molekyler. De bakteriedödande och steriliserande egenskaperna hos dess vattenhaltiga lösningar har varit kända sedan 1902. Denna åtgärd kan i vissa fall utövas i koncentrationer så låga som 0,001%.

Perättiksyra. Författare: Marilú Stea.

Den här egenskapen gör att den används ofta i kliniker och sjukhus för att sterilisera medicinsk utrustning, med den ytterligare fördelen att dess nedbrytningsprodukter inte är giftiga för människor.

PAA-lösningar är starkt oxiderande, en egenskap som har använts för blekning av pappersmassa eller i tvättmaskiner. Det används också för att utföra kemiska reaktioner där denna egenskap krävs, såsom epoxidation och hydroxylering.

Dess oxidations- och desinfektionsmedel används i rengöringsutrustning där livsmedel och drycker bearbetas. Dessutom är den frätande för vissa metaller och vid förvaring måste den hållas borta från organiska eller lätt oxiderbara föreningar.

Observera att dess koncentrerade lösningar kan vara explosiva, varför det helst bör beredas utspädd och förvaras på kalla platser. Dess frätande kraft appliceras också på människors hud, slemhinnor och vävnader, så det måste hanteras med försiktighet och med skyddsutrustning.

Strukturera

Peroxyättiksyra har en molekyl som mycket liknar ättiksyra men med ett ytterligare syre i strukturen för -COOH-gruppen, eftersom den har 3 syreatomer i stället för två.

Struktur av perättiksyra. Författare: Su-no-G. Källa: Självgjord. Källa: Wikipedia Commons.

Nomenklatur

- Perättiksyra

- Peroxyättiksyra

- Etanoperoxoic acid

- PAA (peroxiättiksyra).

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Klar färglös vätska med en skarp vinägerlukt.

Molekylvikt

76,05 g / mol

Kokpunkt

110 ºC (med explosion)

Flampunkt

40,5 ºC (metod med öppen kopp)

Självantändningstemperatur

200 ºC (är temperaturen vid vilken den brinner spontant)

Densitet

1 226 g / cm ^{^} vid 15 ° C

Viskositet

3.280 cP vid 25,6 ° C

Brytningsindex

1,3974 vid 20 ºC

löslighet

Det är blandbart med vatten i någon proportion. Det är lösligt i polära organiska lösningsmedel, såsom etanol. Lite lösligt i aromatiska lösningsmedel. Mycket löslig i eter och svavelsyra.

pH

Mindre än 2.

Dissociation konstant

pK _a = 8,20 vid 25 ° C (det är svagare än ättiksyra som har pK _a = 4,8)

Kemiska egenskaper

Som en syra är PAA mycket svagare än syran från vilken den kommer, ättiksyra.

Den har en hög potential som oxidant. Det är mycket reaktivt vilket gör det svårt att lagra och detta har begränsat användningen.

Dess nedbrytningsprodukter är ättiksyra CH ₃ COOH, syre O ₂ , väteperoxid H ₂ O ₂ och vatten H ₂ O. H ₂ O ₂ i sin tur bryts ned till vatten och syre. Alla dessa föreningar är miljösäkra.

Det är ett epoxiderande och hydroxylerande medel för olefiniska bindningar (C = C dubbelbindningar). Detta innebär att det aktivt deltar i bildningen av epoxider i dubbelbindningar av organiska molekyler och i tillsatsen av -OH-grupper i dessa.

PAA är frätande för vissa metaller som glatt stål, galvaniserat järn, koppar, mässing och brons. Andra metaller är resistenta som rostfritt stål, rent aluminium och konserverat järn.

Anfaller syntetiska och naturgummier och extraherar mjukgöraren från vissa vinylpolymerer.

Den har en skarp och skarp lukt som påminner om ättiksyra (ättiksyra är huvudkomponenten i vinäger).

Erhållande

Genom omsättning av isättika (vattenfritt, dvs utan vatten) med väteperoxid H ₂ O ₂ i närvaro av en mineralsyra (såsom svavelsyra H ₂ SO ₄ ), en del av ättiksyran oxideras och vattenlösningar erhålles av perättiksyra, ättiksyra och H ₂ O ₂ .

Erhålla vattenhaltiga lösningar av perättiksyra. Författare: Marilú Stea

H ₂ SO ₄ fungerar som en katalysator eller accelerator för reaktionen. Stabiliseringsmedel såsom pyridin-2,6-dikarboxylsyra används.

Om dessa lösningar destilleras kan en högre koncentration av perättiksyra erhållas.

Den kan också erhållas genom oxidation av acetaldehyd CH ₃ CHO med ozon O ₃ , eller genom reaktion av ättiksyraanhydrid (CH ₃ CO) ₂ O med H ₂ O ₂ .

Ett annat sätt att få det rätt där den behövs är genom att tillsätta tetra-acetyl-etylendiamin (TAED) till en alkalisk H ₂ O ₂ -lösning .

tillämpningar

Inom medicin som sterilisator för utrustning

PAA fungerar som desinfektionsmedel för medicinsk utrustning på kliniker, sjukhus, medicinska och tandläkare.

Steriliserad tandutrustning. Författare: Daniel Frank. Källa: Pexels.

Vissa källor rapporterar att dess verkan mot mikroorganismer kan klassificeras på ett allmänt sätt på följande sätt: bakterier> virus> bakteriesporer> protosoiska cyster. Detta innebär att det är mer effektivt mot bakterier och mindre effektivt mot protosoiska cyster.

I studier som genomförts på bakteriedödande verkan av PAA och andra desinfektionsmedel på hög nivå mot Staphylococcus aureus och Pseudomonas aeruginosa i endoskopiutrustning visade PAA sig vara den snabbaste i sin mikrobicida effekt.

Staphylococcus aureus kan orsaka mjuka vävnadsinfektioner, hudinfektioner, lunginflammation och hjärtvävnadsinfektion. Pseudomonas aeruginosa kan orsaka lunginflammation.

Bakterier bildar biofilmer som skyddar dem från yttre stimuli eller stress genom ett tjockt lager extracellulära proteiner, polysackarider och nukleinsyror.

Dessa biofilmer är mycket resistenta mot vanliga antibiotika och desinfektionsmedel. I utrustning såsom endoskop tenderar de att bildas i de smala kanalerna på dessa på grund av olämpliga eller ineffektiva rengörings- och desinficeringsrutiner.

PAA attackerar dessa biofilmer antagligen genom oxidation av de mer känsliga molekylära bindningarna av proteiner, enzymer och andra metaboliter. Detta leder till nedbrytning av cellväggarna i bakterierna, deras sporer och cyster.

När PAA tränger in i cellen kan den dessutom oxidera viktiga enzymer, vilket försämrar transporten av molekyler och viktiga biokemiska processer.

Desinfektionstider har fastställts under några år, men under vissa studier observerades att behandling med PAA orsakade förändringar i cellens form efter bara 5 minuter, med bildande av fickor eller utbuktningar i cellens vägg. bakterier och kollaps av mikroorganismernas cellstrukturer efter 30 minuter.

Även om PAA stod ut för sin hastighet, har forskarna rekommenderat att omvärdera de tider som fastställts i rengörings- och desinfektionsprotokollen och öka dem för de flesta av antiseptiska medel på hög nivå för att säkerställa deras totala effektivitet.

En av de negativa aspekterna av PAA är att det finns vissa patogener mot vilka det inte är särskilt effektivt, såsom cyster från Giardia lamblia och Cryptosporidium parvum (parasiter som kan orsaka diarré eller andra tarmsjukdomar).

Vid avloppsrening

PAA: s desinficeringseffekt i kommunala eller industriella avloppsvattenutsläpp har undersökts i mer än 30 år.

Återstående vattenreningsverk. Författare: Michal Jarmoluk. Källa: Pixabay.

Bland dess fördelar är det breda spektrumet av dess bakteriedödande aktivitet även i närvaro av organiskt material, liksom det faktum att det inte genererar sekundära produkter som är skadliga för miljön.

Effektiviteten av dess verkning verkar bero bland andra faktorer på mängden organiskt material som finns i avloppet, typen och mängden mikroorganismer som ska elimineras, koncentrationen av PAA i vattnet som ska behandlas, pH och behandlingsvaraktigheten.

I vissa fall har PAA visat sig vara bättre än natriumhypoklorit för att desinficera avloppsvatten i tropiska klimat och har varit effektivt mot koleraviruset, bland många andra patogener.

En av de negativa punkterna är emellertid att på grund av ättiksyra som är kvar efter desinfektion är vattenutflödet belastat med organiskt material, vilket ökar risken för ny tillväxt av mikroorganismer.

Å andra sidan är det en dyr produkt, så den är ännu inte särskilt konkurrenskraftig till exempel med natriumhypoklorit på grund av denna aspekt.

Inom livsmedelsindustrin

Eftersom det är ett starkt oxidationsmedel är det mycket effektivt mot mikroorganismer vid låga temperaturer och detta har lett till att den används vid användning som baktericid och fungicid vid bearbetning av livsmedel och drycker.

Detta inkluderar bearbetningsanläggningar för kött och fjäderfä, mejeri, bryggerier, vingårdar eller vingårdar och tillverkningar av läskedrycker. På alla dessa platser appliceras PAA eftersom den är idealisk för rengöring in situ (på plats).

Enzymerna finns i vissa livsmedel såsom peroxidas och katalas, som deactivate väteperoxid H ₂ O ₂ , inte har någon skadlig effekt på perättiksyra. Proteinrester skadar det inte heller.

På grund av det faktum att PAA i mat bryts ned till ättiksyra och väteperoxid, anses det vara säkert att använda i applikationer där mat inte sköljs.

Det fungerar som desinfektionsmedel och sterilmedel för rostfria stål- och glastankar, rör och tankbilar, som tjänar för transport och lagring av drycker.

Rostfria tankar för att lagra öl. Författare: Roberta Keiko Kitahara Santana. Källa: Unsplash.

Det kännetecknas av att alstra giftfria produkter och att vid hög utspädning inte producerar smaker eller lukt sparar de tid och pengar för dessa industrier.

Inom massa- och pappersindustrin

Perättiksyra är ett viktigt klorfritt medel inom blekningsteknik inom pappersmassindustrin.

Vissa författare anser perättiksyra som ett aktiverat derivat av H ₂ O ₂ , där en av dess väteatomer har ersatts med en acylgrupp CH ₃ C (= O) -.

Som ett resultat av detta, perättiksyra reagerar med organiska substrat till en större grad än H ₂ O ₂ och det kan användas i oxidationsreaktioner under mildare betingelser än med H ₂ O ₂ .

Under neutrala eller måttligt alkaliska betingelser, den peracetat jonen CH ₃ C (= O) OO- vara en stark nukleofil (det attraheras av elektronfattiga atomer), selektivt avlägsnar det kromoforer eller färgade föreningar som finns i pappersmassan.

Detta gör att dessa industrier kan ha en mycket effektiv blekmedel och vars rester inte förorenar deras vattenhaltiga avloppsvatten.

Vid produktion av andra kemiska föreningar

Perättiksyra fungerar som ett oxidationsmedel för framställning av epoxiföreningar, som en katalysator för framställning av polyesterhartser och för att erhålla kaprolaktam och glycerol.

Vid återvinning av polymerer för återvinning

Vissa forskare har lyckats återvinna användbara material genom att behandla vissa polymeravfall med PAA-lösningar.

Processen utförs genom oxidation av viss kolfiberarmerad polymeravfall från flyg- och rymdaktiviteter, med lösningar av isättika och väteperoxid.

På detta sätt genereras perättiksyra in situ, som sönderdelar epoxihartset med 97%, vilket lämnar kolfibern intakt.

Därefter utvinns mer än 90% av ättiksyra genom destillation, vilket resulterar i ytterligare sönderdelning av polymeren som alstrar utvinnbara alifatiska och fenoliska föreningar.

Kolfiber erhålls ren och upprätthåller sin längd och draghållfasthet jämförbar med den för jungfibrer.

Kolfiber. Cjp24. Källa: Wikipedia Commons.

Processen utförs under milda förhållanden utan gasutsläpp, vilket gör den miljövänlig.

I tvättstugor

På grund av dess oxiderande kraft av färgade föreningar används perättiksyra vid tvättblekning. I dessa fall kan blandningen av tetra-acetyl-etylendiamin med H ₂ O ₂ är i ett alkaliskt medium som används för att erhålla den på plats.

Dess tillämpningsområde är mycket brett, eftersom det kan användas i hårda vatten eller sådana som innehåller en hög andel kalcium- och magnesiumsalter, vid pH mellan 3,0 och 7,5 och temperaturer från 0 till 40 ºC.

risker

Perättiksyra eller PAA kan vara starkt frätande. Det är starkt irriterande för hud och ögon.

Om dess lösningar intas orsakar det korrosion av slemhinnorna i munnen, halsen, matstrupen och mag-tarmkanalen, vilket orsakar smärta och svårigheter att svälja.

Om ångorna inhaleras inträffar irritation i luftvägarna och om inandning förlängs uppstår ödem i lungorna.

Lösningar som innehåller mer än 15% PAA börjar uppvisa viss grad av instabilitet och explosionsförmåga och stötar eller skakningar bör undvikas. De kan sönderdelas explosivt. Om PAA-koncentrationen i lösningen överstiger 56% kan den detoneras på grund av den kraftiga indunstningen av ättiksyra.

Värme bör undvikas. Det anses vara en brandfarlig vätska. Dess nedbrytning är våldsam med en explosion vid 110 ° C. Det ska förvaras på svala ställen, helst under kylning, eller på mycket väl ventilerade platser.

Det är starkt oxiderande, därför farligt vid kontakt med organiska material. Vid lagring måste den isoleras från andra föreningar, särskilt organiska, brännbara, brandfarliga eller oxiderbara föreningar. Det måste separeras från syror, alkalier och tungmetaller.

När den värms upp till sönderdelning avger den skarpa och irriterande ångor som irriterar ögonen, näsan och halsen.

Om det spills ska det inte tillåtas rinna ut i avloppet eftersom det skapar brand- eller explosion.

Som förebyggande åtgärder för hantering rekommenderar vi gummihandskar och skyddskläder, en ansiktssköld eller ögonskydd (skyddsglasögon eller skyddsglasögon), andningsskydd och äter inte, dricker eller röker när du arbetar med deras lösningar.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). Perättiksyra. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Das, M. et al. (2018). En effektiv metod för återvinning av CFRP-avfall med användning av perättiksyra. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Återställs från pubs.acs.org.
3. Chino, T. et al. (2017). Morfologiska bakteriedödande snabbverkande effekter av perättiksyra, ett desinfektionsmedel på hög nivå, mot Staphylococcus aureus och Pseudomona aeruginosa biofilmer i slang. Antimicrob Resist Infect Control. 2017: 6: 122. Återställdes från ncbi.nlm.nih.gov.
4. Pan, GX et al. (1999). Ferulinsyrareaktivitet och dess derivat mot väteperoxid och perättiksyra. J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 3325-3331. Återställs från pubs.acs.org.
5. Kitis, Mehmet. (2004). Desinfektion av avloppsvatten med perättiksyra: en översyn. Miljö International 30 (2004) 47-55. Återställs från sciencedirect.com.