Acide acétique

Infos
L'acide acétique (du latin acetum) ou acide éthanoïque est un acide carboxylique de formule chimique : C2H4O2 ou CH3COOH.
Acide acétique

L'acide acétique (du latin acetum) ou acide éthanoïque est un acide carboxylique de formule chimique : C2H4O2 ou CH3COOH.

Description

Il est naturellement présent dans le vinaigre, il lui donne son goût aigre et son odeur piquante. C'est un antiseptique et un désinfectant. L'acide acétique pur est un liquide très faiblement conducteur, incolore, inflammable et hygroscopique. Il absorbe aisément l’eau. L'acide acétique pur est aussi connu sous le nom d'acide acétique glacial. L'acide acétique est corrosif et ses vapeurs sont irritantes pour le nez et les yeux. Il doit être manipulé avec soin. Quoi qu'il n'ait pas été jugé cancérigène ou dangereux pour l'environnement, il peut causer des brûlures ainsi que des dommages permanents à la bouche, au nez, à la gorge et aux poumons. Son acidité vient de sa capacité à perdre le proton de son groupe hydroxyle, le transformant ainsi en ion d'acétate CH3COO-. C'est un acide faible. C'est un des plus simples des acides carboxyliques. C'est un réactif très utilisé dans l'industrie, notamment comme additif alimentaire, en photographie, dans la fabrication de plastiques tel le polyéthylène téréphtalate (PET) ou l'acétate de cellulose, utile à la production d'acétate de vinyle (peintures, adhésifs), et de solvants organiques. Dans le corps humain, l'acide acétique est produit en outre par la consommation d'alcool : l'éthanol est converti en acétaldéhyde qui est alors converti en acide acétique sous l'influence de l'enzyme acétaldéhyde déshydrogénase et ensuite en acetyl-coA par la ligase acétate-CoA. La demande mondiale d’acide acétique est d’environ 6, 5 millions de tonnes par an (Mt/a). Industriellement, il est produit par l'oxydation en phase liquide du n-butane, ou il est récupéré dans la production d'acétate de cellulose ou d'alcool polyvinylique. Le nombre UN associé à
- la solution concentrée d'acide acétique est le UN 2789
- de plus faibles concentrations est le UN 2790. Il est classé Corrosif dans la classification UE, les Phrases R sont R10 R35, les Phrases S sont S1/2 S23 S26 S45.

Nomenclature

Le nom trivial, acide acétique, est le plus utilisé et est officiellement préféré par l’IUPAC. Il dérive d’acetum, mot latin qui désigne le vinaigre. Son synonyme acide éthanoïque est issu de la Nomenclature IUPAC. Acide acétique glacial est un nom trivial qui désigne l’acide acétique pur. Similaire au nom allemand Eisessig (littéralement : glace-vinaigre), ce nom vient des cristaux semblables à de la glace qui se forment à une température légèrement inférieure à la température ambiante. L’abréviation la plus courante pour l’acide acétique est AcOH ou HOAc, Ac désignant le groupe fonctionnel acétyle CH3−C(=O)−. Dans le contexte de réactions acido-basiques, l’abréviation HAc est souvent utilisée, Ac désignant alors l’anion acétate (CH3COO−). Cet usage est considéré par beaucoup comme abusif. Dans tous les cas, Ac ne doit pas être confondu avec l’élément chimique actinium. La formule brute de l’acide acétique est C2H4O2. On l’écrit également souvent CH3COOH ou CH3CO2H afin de mieux traduire sa structure. L’ion résultant de la perte du proton H+ porte le nom d’acétate. Acétate peut également faire référence à un sel contenant cet anion ou à un ester de l’acide acétique.

Histoire

Acide acétique glacial Le vinaigre est aussi vieux que la civilisation elle-même, peut-être plus. Les bactéries qui produisent l’acide acétique sont présentes partout dans le monde, et toute culture pratiquant le brassage de la bière ou du vin a inévitablement découvert le vinaigre, résultat naturel de ces boissons alcooliques laissées à l’air libre. L’usage de l’acide acétique en chimie remonte à l’antiquité. Au , le philosophe grec Théophraste décrit comment le vinaigre agit sur le métal et produit ainsi des pigments utiles pour l’art, incluant le plomb blanc (carbonate de plomb) et Vert-de-gris, un mélange vert de sels de cuivre incluant l’acétate de cuivre II. Les anciens romains faisaient bouillir le vin aigre dans des récipients de plomb pour produire un sirop très sucré appelé sapa. Le sapa était riche en acétate de plomb, une substance sucrée appelée sucre de plomb ou sucre de Saturne, et qui provoqua des empoisonnements au plomb dans l’aristocratie romaine. L’alchimiste perse Jabir Ibn Hayyan (Geber) concentra l’acide acétique à partir du vinaigre grâce à la distillation. Durant la renaissance, l’acide acétique glacial était préparé par distillation sèche d’acétates de métal. Au , l’alchimiste allemand Andreas Libavius en décrit la procédure, et compare l’acide pur ainsi produit au vinaigre. La présence d’eau dans le vinaigre a tant d’influence sur les propriétés de l’acide acétique, que pendant des siècles de nombreux chimistes ont cru que l’acide acétique glacial et l’acide présent dans le vinaigre étaient deux substances différentes. C’est le chimiste français Pierre Auguste Adet qui prouva qu’ils étaient identiques. En 1847, le chimiste allemand Hermann Kolbe synthétisa l’acide acétique à partir de matières inorganiques pour la première fois. La séquence de cette réaction consistait en la chloration de disulfure de carbone en tétrachlorure de carbone, suivie d’une pyrolyse en tétrachloroéthylène, puis d’une chlorination aqueuse en acide trichloroacétique, et enfin conclure par une réduction par électrolyse pour obtenir l’acide acétique.. Aux alentours de 1910, la majorité de l’acide acétique glacial était obtenu à partir de la « liqueur pyroligneuse » issue de la distillation du bois. L’acide acétique était isolé grâce à un traitement à l’hydroxyde de calcium, et l’acétate de calcium ainsi obtenu était alors acidifié par un ajout d’acide sulfurique pour reformer l’acide acétique. L’Allemagne en produisait à l’époque 10 000 tonnes par an, dont 30 % était utilisé pour la production de colorant indigo.Martin, Geoffrey (1917). Industrial and Manufacturing Chemistry, Part 1, Organic. London:Crosby Lockwood, pp. 330–31.Schweppe, Helmut (1979). . J. Am. Inst. Conservation 19(1/3), 14–23.

Propriétés chimiques

Acidité

L’atome d’hydrogène (H) du groupe carboxyle (–COOH) des acides carboxyliques tels que l’acide acétique peut être libéré sous forme d’ion H+ (proton). C’est la capacité à libérer ce proton qui lui confère son acidité. L’acide acétique est faible, monoprotonique en solution aqueuse, avec un pKa d’environ 4, 8 à 25°C. Une solution à 1, 0 mol/L (concentration du vinaigre domestique) possède un pH de 2, 4, ce qui signifie que seules 0, 4% des molécules d’acide acétique se sont dissociées. équilibre acido-basique de l’acide acétique dans l’eau

Dimère cyclique

Dimère cyclique de l’acide acétique; les pointillés représentent les liaisons hydrogènes. La structure cristallique de l’acide acétiqueJones, R.E.; Templeton, D.H. (1958). "The crystal structure of acetic acid". Acta Crystallogr. 11(7), 484–87. montre que les molécules se mettent par deux en dimères connectés par des liaisons hydrogènes. Ces dimères peuvent aussi être observés sous forme gazeuse à 120°C. Ils sont probablement également présents dans la phase liquide de l’acide acétique pur, mais sont rapidement brisés à la moindre présence d’eau. Cette dimérisation existe chez d’autres acides carboxyliques.

Solvant

L’acide acétique liquide est un solvant protique hydrophile (polaire), similaire à l’éthanol et l’eau. Avec une constante diélectrique moyenne de 6, 2, il peut dissoudre non seulement les composés polaires tels que les sels inorganiques et les sucres, mais aussi les composés non polaires tels que les huiles, ou des éléments comme le soufre et l’iode. Il se mélange facilement avec de nombreux autres solvants polaires ou non polaires tels que l’eau, le chloroforme ou l’hexane. Ces propriétés de solvant et la miscibilité de l’acide acétique font qu’il est largement utilisé dans l’industrie chimique.

Thermochimie

- ΔfusH : 11.7 kJ/mol
- ΔfusS : 40.5 J/mol·K

Réactions chimiques

L’acide acétique est corrosif pour de nombreux métaux, notamment le fer, le magnésium et le zinc. Il forme des gaz d’hydrogène et des sels de métaux appelés acétates. L’aluminium forme au contact de l’oxygène une fine couche d’oxyde d'aluminium relativement résistante, qui recouvre sa surface. Aussi les réservoirs d’aluminium sont-ils souvent utilisés pour transporter l’acide acétique. Les acétates de métal peuvent aussi être produit à partir du mélange d’acide acétique et d’une base appropriée, comme dans la populaire réaction bicarbonate de sodium+vinaigre. À la notable exception de l’acétate de chrome (II), presque tous les acétates sont solubles dans l’eau. : Mg(s) + 2 CH3COOH(aq) → (CH3COO)2Mg(aq) + H2(g) : NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) Deux reactions typiques de l’acide acétique L’acide acétique subit également les réactions typiques des acides carboxyliques, en particulier la formation d’éthanol par réduction, et la formation de dérivés tels que lechlorure d'acétyle par substitution nucléophile acyle. Parmi d’autres dérivés de substitution, on trouve l’anhydride acétique. Cet anhydride est le résultat de la perte d’une molécule d’eau par deux molécules d’acide acétique. Les esters de l’acide acétique peuvent être formés par l’estérification de Fischer, et on peut également l’utiliser pour produire des amides. Chauffé au-delà de 440°C, l’acide acétique se décompose en dioxyde de carbone et méthane, ou en eau et cétène.

Détection

L’acide acétique peut être détecté grâce à son odeur caractéristique. Les sels d’acide acétique dissous dans une solution de chlorure de fer (III) donnent une profonde couleur rouge qui disparaît après acidification. En chauffant les acétates avec du trioxyde d'arsenic, on obtient de l’oxyde de cacodyl qui peut être identifié par ses vapeurs malodorantes. Pour prouver que l'acide acétique présent dans le vinaigre est corrosif, il suffit de verser du vinaigre sur de la craie ou un morceau de calcaire. Il se produit alors une effervessence : le vinaigre dégrade le calcaire ou la craie. Attention, si le calcaire a été prélevé dans la nature, il peut devenir coupant.

Biochimie

Le groupe acétyle, dérivé de l’acide acétique, est fondamental pour la biochimie de quasiment toutes les formes de vie. Lorsqu’il est lié au coenzyme A, il a une importance centrale dans le métabolisme des glucides et des lipides. Cependant, la concentration d’acide acétique libre dans les cellules est maintenue à un niveau bas, afin de ne pas perturber le contrôle du pH. À la différence d’autres acides carboxyliques à longue chaîne carbonée (acides gras), l’acide acétique n’apparaît pas dans la formation de triglycérides naturels. Il existe un triglycéride artificiel de l’acide acétique, la triacétine (triacétate de glycéryle), qui est couramment utilisé comme additif alimentaire, dans les cosmétiques et certains médicaments. L’acide acétique est naturellement produit et sécrété par certaines bactéries, en particulier l’Acetobacter et la Clostridium acetobutylicum ainsi que la levure Saccharomyces cerevisiae. Ces bactéries sont présentes dans les denrées alimentaires, l’eau et le sol, et l’acide acétique se forme naturellement lorsque des fruits ou autres denrées alimentaires se décomposent. L’acide acétique est aussi un composant de la lubrification vaginale des humains et d’autres primates, où il semble faire office d’agent antibactérien. Dictionary of Organic Compounds (6th Edn.), Vol. 1 (1996). London:Chapman & Hall. ISBN 0-412-54090-8

Production

L’acide acétique est produit de façon synthétique ou par fermentation bactérienne. Aujourd’hui, la méthode biologique ne concerne plus que 10% de la production, mais elle demeure importante pour la fabrication de vinaigre, car dans la plupart des pays la loi stipule que le vinaigre à usage alimentaire doit être d’origine biologique. Environ 75% de l’acide acétique destiné à l’industrie chimique est produit par méthanol carbonylation, détaillé ci-dessous. Le reste est constitué de diverses méthodes alternatives.Yoneda, Noriyki; Kusano, Satoru; Yasui, Makoto; Pujado, Peter; Wilcher, Steve (2001). Appl. Catal. A: Gen. 221, 253–265. La production totale d’acide acétique est estimée à 5 Mt/a (millions de tonnes par an), dont environ la moitié vient des États-Unis. La production européenne arrive aux alentours de 1Mt/a et est en diminution, enfin 0, 7Mt/a sont fabriquées au Japon. 1, 5 Mt/a sont recyclées ce qui amène le marché mondial à 6, 5 Mt/a."Production report". Chem. Eng. News (July 11, 2005), 67–76.Suresh, Bala (2003). . CEH Report 602.5000, SRI International. Les deux plus grands producteurs sont Celanese et BP Chimie. On trouve aussi parmi les principaux producteurs Millenium Chimie, Sterling Chimie, Samsung, Eastman, et Svens Etanolkemi.

Carbonylation du méthanol

La majorité de l’acide acétique non recyclé est produit par carbonylation du méthanol. Dans ce procédé, le méthanol et le monoxyde de carbone réagissent pour produire l’acide acétique selon l’équation : : CH3OH + CO → CH3COOH Ce procédé utilise de l’iodométhane comme intermédiaire et se produit en trois étapes. Un catalyseur, généralement un complexe métallique, est nécessaire pour la carbonylation (étape 2). : (1) CH3OH + HI → CH3I + H2O : (2) CH3I + CO → CH3COI : (3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI En modifiant le processus, l’anhydride acétique peut être produit par la même usine. Le méthanol et le monoxyde de carbone étant des matières premières courantes, la carbonylation du méthanol est longtemps apparue comme une méthode intéressante pour la production de l’acide acétique. Henry Dreyfus de la British Celanese a développée une usine pilote de carbonylation du méthanol dès 1925.Wagner, Frank S. (1978) "Acetic acid." In: Grayson, Martin (Ed.) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, New York: John Wiley & Sons. Cependant, le manque de matériel adéquat pour contenir le mélange réactionnel corrosif aux pressions nécessaires (200 atm ou plus) a freiné la commercialisation de cette méthode pendant un certain temps. Le premier processus commercialisé de carbonylation du méthanol, qui utilise du cobalt comme catalyseur, a été développé par l’entreprise chimique allemande BASF en 1963. En 1968, on a découvert un nouveau catalyseur à base de rhodium (cis−−) capable d’agir efficacement à basse pression et avec très peu de sous-produits. La première usine utilisant ce catalyseur a été bâtie par l’entreprise américaine Monsanto en 1970, et la carbonylation du méthanol catalysée au rhodium est alors devenue la méthode dominante de production d’acide acétique (connue sous le nom de processus Monsanto). Vers la fin des années 1990, BP a commercialisé le catalyseur Cativa (−), favorisé par le ruthénium. Ce processus est plus écologique et efficaceLancaster, Mike (2002) Green Chemistry, an Introductory Text, Cambridge:Royal Society of Chemistry, pp. 262–266. ISBN 0-85404-620-8. que le précédent, et a largement supplanté le processus Monsanto, souvent dans les mêmes usines.

Oxydation de l’acétaldéhyde

Avant la commercialisation du processus Monsanto, la majeure partie de l’acide acétique était produit par oxydation de l’acétaldéhyde. Cette méthode demeure la seconde plus importante voie de synthèse de l’acide acétique, bien qu’elle ne soit pas compétitive avec la carbonylation du méthanol. L’acétaldéhyde peut être produit par oxydation de butane ou de naphta léger, ou encore par hydratation de l’éthylène. Quand le butane ou le naphta léger est chauffé dans l’air en présence de différents ions métalliques, en particulier de manganèse, de cobalt et de chrome, un peroxyde se forme puis se décompose pour former de l’acide acétique. : 2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O On travaille avec une combinaison de température et de pression permettant d’avoir un mélange réactionnel aussi chaud que possible tout en gardant le butane à l’état liquide. 150°C et 55 atm sont des conditions habituelles.Plusieurs sous-produits peuvent également être formés, parmi lesquels le butanone, l’acétate d'éthyle, l’acide formique, et l’acide propanoïque. Ces sous-produits ont également une valeur marchande, et les conditions de réaction peuvent être altérées pour en produire davantage si cela a un avantage économique. Cependant, la séparation de l’acide acétique de ses sous-produits ajoute au coût du processus. Avec des conditions et des catalyseurs similaires à ceux utilisés pour l’oxydation du butane, l’acétaldéhyde peut être oxydé par le dioxygène de l’air pour produire de l’acide acétique. : 2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH Grâce aux catalyseurs modernes, cette réaction peut atteindre un rendement de plus de 95%. Les principaux sous-produits sont l’acétate d'éthyle, l’acide formique et le formaldéhyde. Tous ces composés ont une température d’ébullition inférieure à celle de l’acide acétique et peuvent être facilement séparés par distillation.

Oxydation de l’éthylène

L’acétaldéhyde peut être préparé à partir de l’éthylène via le processus Wacker, puis oxydé comme détaillé ci-dessus. Plus récemment, une transformation de l’éthylène en acide acétique en une seule étape a été commercialisée par l’entreprise Showa Denko, qui a ouvert une usine d'oxydation d'éthylène à Oita, Japon, en 1997.Sano, Ken-ichi; Uchida, Hiroshi; Wakabayashi, Syoichirou (1999). Catalyst Surveys from Japan 3, 55–60. Le processus est catalysé par un catalyseur métallique à base de palladium avec l’assistance d’un heteropolyacide tel que l’acide tungstosilicique. Ce processus pourrait être un concurrent de la carbonylation du méthanol pour les petites usines (100–250 kt/a) en fonction du prix de l’éthylène.

Synthèse malonique

=> Synthèse malonique, en utilisant un halogénométhane comme substituant (R-X).

Voir aussi

;Utilisation
-Vinaigre
-Liste des acides ;Chimie
-Acide carboxylique composés contenant le groupe -COOH
-Acide gras acide carboxylique à longue chaîne carbonée
-Acétate anion de l’acide acétique CH3COO−, abréviation AcO−
-Le coenzyme A, un porteur de groupement acyles ;Composés apparentés
-Acide méthanoïque, l’acide carboxylique comportant un atome de carbone de moins
-Acide propanoïque, l’acide carboxylique comportant un atome de carbone de plus
-Éthanol
-Acétaldéhyde

Références

Acetique Catégorie:Produit chimique domestique ar:حمض خليك bg:Оцетна киселина cs:Kyselina octová da:Eddikesyre de:Essigsäure el:Οξικό οξύ en:Acetic acid eo:Aceta acido es:Ácido acético et:Etaanhape fi:Etikkahappo gl:Ácido acético he:חומצה אצטית hu:Ecetsav ia:Acido acetic id:Asam asetat io:Acetat-acido it:Acido acetico ja:酢酸 ko:아세트산 la:Acidum aceticum lt:Acto rūgštis lv:Etiķskābe nl:Azijnzuur nn:Eddiksyre no:Eddiksyre pl:Kwas octowy pt:Ácido etanóico qu:Mama aqha p'uchqu ro:Acid acetic ru:Уксусная кислота sl:Ocetna kislina sr:Сирћетна киселина sv:Ättiksyra th:กรดน้ำส้ม tr:Asetik asit uk:Оцтова кислота vi:Axít axetic zh:乙酸
Sujets connexes
Acetobacter   Acide carboxylique   Acide faible   Acide gras   Acide méthanoïque   Acide propanoïque   Acide sulfurique   Acide trichloroacétique   Actinium   Acétaldéhyde déshydrogénase   Acétate   Acétate d'éthyle   Acétate de calcium   Acétate de cellulose   Acétate de sodium   Acétate de vinyle   Acétone   Acétyle   Additif alimentaire   Air   Alcool polyvinylique   Aluminium   Amide   Andreas Libavius   Antiseptique   Atmosphère (unité)   BASF   BP (compagnie pétrolière)   Biochimie   Bière   Boisson alcoolisée   Butane   Butanone   Cancer   Carbone   Catalyse   Chloration   Chloroforme   Chlorure de fer (III)   Chrome   Cobalt   Coenzyme A   Complexe (chimie)   Conseils de prudence   Corps humain   Corrosion   Cétène   Degré Celsius   Dimère   Dioxyde de carbone   Dioxygène   Distillation   Distillation sèche   Eau   Enzyme   Ester   Fer   Gaz   Glucide   Groupe fonctionnel   Hexane   Hydrogène   Hygroscopique   Indigo   Iode   Ion   Jabir Ibn Hayyan   Kelvin   Latin   Liaison hydrogène   Lipide   Liquide   Liste des acides   Magnésium   Manganèse   Matière plastique   Miscibilité   Mole (unité)   Molécule polaire   Monoxyde de carbone   Monsanto   Métabolisme   Métal   Méthanal   Méthane   Méthanol   Naphta   Nomenclature IUPAC   Oxygène   Palladium (chimie)   Photographie   Phrases de risque   Pierre Auguste Adet   Polyéthylène téréphtalate   Pression   Proton   Pyrolyse   Rhodium   Réduction   Saccharomyces cerevisiae   Saturne (mythologie)   Sel (chimie)   Sol (pédologie)   Solvant   Solvant protique   Soufre   Substitution nucléophile   Théophraste   Toluène   Triglycéride   Tétrachlorure de carbone   Vert-de-gris   Vin   Vinaigre   Zinc  
#
Accident de Beaune   Amélie Mauresmo   Anisocytose   C3H6O   CA Paris   Carole Richert   Catherinettes   Chaleur massique   Championnat de Tunisie de football D2   Classement mondial des entreprises leader par secteur   Col du Bonhomme (Vosges)   De viris illustribus (Lhomond)   Dolcett   EGP  
^