Cuando el butano o la nafta ligera se calienta con aire en presencia de varios iones metálicos, incluidos los de manganeso, cobalto y cromo, los peróxidos se forman y luego se descomponen para producir ácido acético de acuerdo con la ecuación química

2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O

típicamente, la reacción se ejecuta a una combinación de temperatura y presión diseñada para ser lo más caliente posible mientras se mantiene el butano como líquido. Las condiciones de reacción típicas son 150 °C y 55 atm., También se pueden formar varios productos secundarios, incluyendo butanona, acetato de etilo, ácido fórmico y ácido propiónico. Estos productos secundarios también son comercialmente valiosos, y las condiciones de reacción pueden alterarse para producir más de ellos si esto es económicamente útil. Sin embargo, la separación del ácido acético de estos subproductos aumenta el costo del proceso.,

en condiciones similares y utilizando catalizadores similares a los utilizados para la oxidación del butano, el acetaldehído puede ser oxidado por el oxígeno en el aire para producir ácido acético

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH

utilizando catalizadores modernos, esta reacción puede tener un rendimiento de ácido acético superior al 95%. Los principales productos secundarios son acetato de etilo, ácido fórmico y formaldehído, todos los cuales tienen puntos de ebullición más bajos que el ácido acético y se separan fácilmente por destilación.,

oxidación de etileno

fermentación

fermentación oxidativa

durante la mayor parte de la historia humana, el ácido acético, en forma de vinagre, ha sido fabricado por bacterias del género Acetobacter. Con suficiente oxígeno, estas bacterias pueden producir vinagre a partir de una variedad de alimentos alcohólicos. Los alimentos comúnmente utilizados incluyen sidra de manzana, vino y granos fermentados, Malta, arroz o purés de papa., La reacción química general facilitada por estas bacterias es

C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O

una solución de alcohol diluido inoculada con Acetobacter y mantenida en un lugar cálido y aireado se convertirá en vinagre en el transcurso de unos meses. Los métodos industriales de fabricación de vinagre aceleran este proceso al mejorar el suministro de oxígeno a las bacterias.

los primeros lotes de vinagre producidos por fermentación probablemente siguieron errores en el proceso de elaboración del vino. Si el mosto se fermenta a una temperatura demasiado alta, acetobacter abrumará a la levadura que se encuentra naturalmente en las uvas., A medida que la demanda de vinagre para fines culinarios, médicos y sanitarios aumentó, los viticultores aprendieron rápidamente a usar otros materiales orgánicos para producir vinagre en los calurosos meses de verano antes de que las uvas estuvieran maduras y listas para su procesamiento en vino. Este método fue lento, sin embargo, y no siempre tuvo éxito, ya que los viticultores no entendieron el proceso.

uno de los primeros procesos comerciales modernos fue el «método rápido» o «método alemán», practicado por primera vez en Alemania en 1823. En este proceso, la fermentación se lleva a cabo en una torre envasada con virutas de madera o carbón vegetal., La alimentación que contiene alcohol se filtra en la parte superior de la torre, y el aire fresco suministrado desde la parte inferior por convección natural o forzada. El suministro de aire mejorado en este proceso reduce el tiempo para preparar vinagre de meses a semanas.

La mayoría del vinagre hoy en día se hace en cultivo de tanque sumergido, descrito por primera vez en 1949 por Otto Hromatka y Heinrich Ebner. En este método, el alcohol se fermenta en vinagre en un tanque de agitación continua, y el oxígeno se suministra mediante el burbujeo de aire a través de la solución. Usando este método, se puede preparar vinagre de ácido acético al 15% en solo 2-3 días.,

fermentación anaeróbica

algunas especies de bacterias anaeróbicas, incluidos varios miembros del género Clostridium, pueden convertir azúcares en ácido acético directamente, sin usar etanol como intermediario.,todas las reacciones químicas conducidas por estas bacterias pueden representarse como:

C6H12O6 → 3 CH3COOH

más interesante desde el punto de vista de un químico industrial, muchas de estas bacterias acetogénicas pueden producir ácido acético a partir de compuestos de un carbono, incluido el metanol, el monóxido de carbono o una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno:

2 CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O

esta capacidad de Clostridium para utilizar azúcares directamente, o para producir ácido acético de menos insumos costosos, significa que estas bacterias podrían producir ácido acético de manera más eficiente que los oxidantes de etanol como Acetobacter., Sin embargo, las bacterias Clostridium son menos tolerantes a los ácidos que las Acetobacter. Incluso las cepas de Clostridium más tolerantes a los ácidos pueden producir vinagre de solo un pequeño porcentaje de ácido acético, en comparación con algunas cepas de Acetobacter que pueden producir vinagre de hasta un 20% de ácido acético. En la actualidad, sigue siendo más rentable producir vinagre usando Acetobacter que producirlo usando Clostridium y luego concentrarlo. Como resultado, aunque las bacterias acetogénicas se conocen desde 1940, su uso industrial permanece confinado a unas pocas aplicaciones de nicho.,

Aplicaciones

2.5 – botella de litro de ácido acético en un laboratorio.

el ácido Acético es un reactivo químico para la producción de muchos compuestos químicos. El mayor uso único del ácido acético es en la producción de monómero de acetato de vinilo, seguido de cerca por la producción de anhídrido acético y éster. El volumen de ácido acético utilizado en el vinagre es comparativamente pequeño.,

monómero de acetato de vinilo

el uso principal del ácido acético es para la producción de monómero de acetato de vinilo (VAM). Esta aplicación consume aproximadamente del 40% al 45% de la producción mundial de ácido acético. La reacción es de etileno y ácido acético con oxígeno sobre un catalizador de paladio.

2 H3C-COOH + 2 C2H4 + O2 → 2 H3C-CO-O-CH=CH2 + 2 H2O

El acetato de vinilo se puede polimerizar en acetato de polivinilo o en otros polímeros, que se aplican en pinturas y adhesivos.

anhídrido Acético

El producto de condensación de dos moléculas de ácido acético es el anhídrido acético., La producción mundial de anhídrido acético es una aplicación importante, y utiliza aproximadamente del 25% al 30% de la producción mundial de ácido acético. El anhídrido acético se puede producir directamente por carbonilación metanol sin pasar por el ácido, y las plantas de Cativa se pueden adaptar para la producción de anhídrido.

el anhídrido Acético es un fuerte acetilación de agente. Como tal, su principal aplicación es para el acetato de celulosa, un textil sintético también utilizado para películas fotográficas. El anhídrido acético también es un reactivo para la producción de aspirina, heroína y otros compuestos.,

vinagre

en forma de vinagre, las soluciones de ácido acético (típicamente 5% a 18% de ácido acético, con el porcentaje generalmente calculado en masa) se utilizan directamente como condimento, y también en el decapado de verduras y otros alimentos. El vinagre de mesa tiende a ser más diluido (5% a 8% de ácido acético), mientras que el decapado comercial de alimentos generalmente emplea soluciones más concentradas. La cantidad de ácido acético utilizado como vinagre a escala mundial no es grande, pero históricamente, esta es, con mucho, la aplicación más antigua y conocida.,

uso como solvente

El ácido acético Glacial es un excelente solvente protico polar, como se señaló anteriormente. Se utiliza con frecuencia como disolvente para la recristalización para purificar compuestos orgánicos. El ácido acético fundido puro se utiliza como disolvente en la producción de ácido tereftálico (TPA), la materia prima para el tereftalato de polietileno (PET). Aunque actualmente representa entre el 5% y el 10% del uso de ácido acético en todo el mundo, se espera que esta aplicación específica crezca significativamente en la próxima década, a medida que aumente la producción de PET.,

El ácido acético se usa a menudo como solvente para reacciones que involucran carbocaciones, como la alquilación de Friedel-Crafts. Por ejemplo, una etapa en la fabricación comercial de alcanfor sintético implica un reordenamiento Wagner-Meerwein de canfeno A acetato de isobornilo; aquí el ácido acético actúa tanto como solvente como nucleófilo para atrapar el carbocatión reordenado. El ácido acético es el solvente de elección cuando se reduce un grupo nitro-arilo a una anilina utilizando paladio sobre carbono.,

El ácido acético Glacial se utiliza en química analítica para la estimación de sustancias débilmente alcalinas como las amidas orgánicas. El ácido acético Glacial es una base mucho más débil que el agua, por lo que la amida se comporta como una base fuerte en este medio. Luego se puede valorar usando una solución en ácido acético glacial de un ácido muy fuerte, como el ácido perclórico.

otras aplicaciones

Las soluciones diluidas de ácidos acéticos también se utilizan por su acidez suave., Ejemplos en el entorno doméstico incluyen el uso en un baño de parada durante el desarrollo de películas fotográficas y en agentes desincrustantes para eliminar la cal de grifos y hervidores. La acidez también se usa para tratar la picadura de las medusas de caja al deshabilitar las células urticantes de las medusas, previniendo lesiones graves o la muerte si se aplica inmediatamente, y para tratar infecciones del oído externo en personas en preparaciones como el Vosol. De manera equivalente, el ácido acético se utiliza como conservante por pulverización para el ensilado de ganado, para desalentar el crecimiento bacteriano y fúngico.,

varias sales orgánicas o inorgánicas se producen a partir de ácido acético, incluyendo:

• acetato de sodio—utilizado en la industria textil y como conservante de alimentos (E262).
• acetato de cobre(II)—utilizado como pigmento y fungicida.
• acetato de aluminio y acetato de hierro(II) – utilizados como mordientes para tintes.
• acetato de paladio(II): se utiliza como catalizador para reacciones orgánicas de acoplamiento, como la reacción de Heck.

Los ácidos acéticos sustituidos producidos incluyen:

• ácido monocloroacético (MCA), ácido dicloroacético (considerado un subproducto) y ácido tricloroacético., MCA se utiliza en la fabricación de colorante índigo.
• ácido Bromoacético, que se esterifica para producir el reactivo Bromoacetato de etilo.
• ácido trifluoroacético, que es un reactivo común en la síntesis orgánica.

Las cantidades de ácido acético utilizadas en estas otras aplicaciones juntas (aparte del TPA) representan otro 5% -10% del uso de ácido acético en todo el mundo. Sin embargo, no se espera que estas aplicaciones crezcan tanto como la producción de TPA.,

seguridad

El ácido acético concentrado es corrosivo y, por lo tanto, debe manejarse con el cuidado adecuado, ya que puede causar quemaduras en la piel, daños oculares permanentes e irritación de las membranas mucosas. Estas quemaduras o ampollas pueden no aparecer hasta varias horas después de la exposición. Los guantes de látex no ofrecen protección, por lo que se deben usar guantes especialmente resistentes, como los fabricados con caucho de nitrilo, al manipular el compuesto. El ácido acético concentrado puede encenderse con cierta dificultad en el laboratorio., Se convierte en un riesgo inflamable si la temperatura ambiente excede los 39 ° C (102 °F), y puede formar mezclas explosivas con aire por encima de esta temperatura ( límites explosivos: 5.4% -16%).

Los peligros de las soluciones de ácido acético dependen de la concentración. La siguiente tabla muestra la clasificación de la UE de soluciones de ácido acético:

símbolo de Seguridad

Soluciones en más de un 25% el ácido acético se manejan en una campana de humos debido a la punzante, corrosivo de vapor., El ácido acético diluido, en forma de vinagre, es inofensivo. Sin embargo, la ingestión de soluciones más fuertes es peligrosa para la vida humana y animal. Puede causar daños graves al sistema digestivo y un cambio potencialmente letal en la acidez de la sangre.