ACÉTATE DE SODIUM: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, SYNTHÈSE, UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

L' acétate de sodium est un sel de sodium de l' acide acétique avec la formule moléculaire est C ₂ H ₃ O ₂ Na. Il se compose d'une poudre blanche déliquescente, essentiellement présente sous deux formes: anhydre et trihydratée. Les deux sont très solubles dans l'eau, le solvant universel; mais pas si soluble dans les alcools ou l'acétone.

La forme anhydre a une densité, un point de fusion et un point d'ébullition avec des valeurs plus élevées que celles présentées par la forme trihydrate d'acétate de sodium. En effet, les molécules d'eau interfèrent entre les interactions des ions Na ⁺ et CH ₃ COO ^-.

Aspect acétate de sodium

L'acétate de sodium est stable, surtout lorsqu'il est conservé entre 2 et 8 ° C; mais il est sensible à l'action d'agents oxydants puissants et d'halogènes.

Il peut être préparé en faisant réagir du bicarbonate de sodium avec de l'acide acétique. Aussi, avec la réaction de l'acide acétique avec l'hydroxyde de sodium. Les deux réactions sont simples à produire et peu coûteuses; le premier peut même être fait à la maison.

Ce sel est un composé peu toxique. Produit une irritation cutanée, uniquement après un contact fréquent et continu. Il est légèrement irritant pour les yeux mais peut irriter les voies respiratoires. Il n'y a aucune information sur un effet nocif de son ingestion.

Il a de nombreuses utilisations et applications, mettant en évidence sa fonction de tampon de pH, avec l'acide acétique. Le tampon acétate a un pKa = 4,7; qui confère une grande efficacité dans la régulation du pH dans un environnement acide avec des valeurs de pH comprises entre 3 et 6.

En raison de sa faible toxicité et de ses propriétés, il a été largement utilisé pour améliorer la saveur des aliments, ainsi qu'un agent qui offre une protection contre la détérioration en raison de son action contre les microbes.

Structure de l'acétate de sodium

Acétate et ions sodium. Source: Shu0309

L'image ci-dessus montre les ions qui composent les cristaux d'acétate de sodium anhydre (sans eau). La sphère violette correspond au cation Na ⁺ et l'ion moléculaire à sa gauche est l'acétate, CH ₃ COO ^-, avec ses atomes d'oxygène représentés par des sphères rouges.

Ces couples, selon la formule CH ₃ COONa, sont dans un rapport 1: 1; Pour chaque anion CH ₃ COO ^-, il doit y avoir un cation Na ⁺ attiré par sa charge négative et vice versa. Ainsi, les attractions entre eux et les répulsions entre charges égales finissent par établir des motifs structuraux qui définissent un cristal, dont l'expression minimale est la cellule unitaire.

Ladite cellule unitaire, comme le cristal dans son ensemble, varie en fonction de la disposition des ions dans l'espace; ce n'est pas toujours le même, même pour le même système cristallin. Par exemple, l'acétate de sodium anhydre peut former deux polymorphes orthorhombiques, dont l'un est illustré ci-dessous:

Cellule unitaire de cristaux orthorhombiques d'acétate de sodium. Source: Benjah-bmm27

Notez la disposition des ions: quatre ions CH ₃ COO ^- renferment un Na ⁺ de telle sorte qu'ils «dessinent» une pyramide à base carrée déformée. Chacun de ces CH ₃ COO ^- interagit à son tour avec un autre Na ⁺ adjacent.

Cristaux hydratés

L'acétate de sodium a une forte affinité pour l'eau; en fait, il est déliquescent, c'est-à-dire qu'il retient l'humidité jusqu'à ce qu'il s'y dissolve. Plus l'humidité est élevée, plus vite elle «fond». En effet, le CH ₃ COO ^- et le Na ⁺ peuvent s'hydrater, s'entourer de molécules d'eau qui dirigent leurs dipôles vers leurs charges (Na ⁺ OH ₂, CH ₃ COO ^- HOH).

Lorsque ce sel est préparé en laboratoire ou à domicile, son affinité pour l'eau est telle que même à des températures normales, il est déjà obtenu sous forme d'hydrate; CH ₃ COONa · 3H ₂ O. Ses cristaux cessent d'être orthorhombiques et deviennent monocliniques, puisqu'ils incorporent désormais trois molécules d'eau pour chaque paire CH ₃ COO ^- et Na ⁺.

Propriétés

Des noms

-L'acétate de sodium.

-Éthanoate de sodium (IUPAC).

Masse molaire

-Anhydre: 82,03 g / mol.

-Trihydraté: 136,03 g / mol.

Apparence

Poudre blanche déliquescente.

Odeur

Au vinaigre lorsqu'il est chauffé jusqu'à la décomposition.

Densité

-Anhydre: 1,528 g / cm ³ à 20 ° C

-Trihydraté: 1,45 g / cm ³ à 20 ° C

Point de fusion

-Anhydre: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Trihydraté: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Point d'ébullition

-Anhydre: 881,4 ° C (1 618,5 ° F, 1 154,5 K).

-Trihydraté: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Il se décompose.

Solubilité

Dans l'eau

-Anhydre: 123,3 g / 100 mL à 20 ° C.

-Trihydraté: 46,4 g / 100 mL à 20 ºC.

Dans le méthanol

16 g / 100 g à 15 ° C

Dans l'éthanol

5,3 g / 100 ml (trihydraté).

Dans l'acétone

0,5 g / kg à 15 ° C

Acidité

pKa: 24 (20 ° C).

Basicité

pKb: 9,25. Ici, il est évident que l'acétate de sodium est un sel basique car il a un pKb inférieur à son pKa.

Indice de réfraction (ηD)

1 464

Capacité calorique

-100,83 J / mol · K (anhydre).

-229,9 J / mol · K (trihydrate).

point d'allumage

Supérieur à 250 ° C.

La température d'auto-inflammation

600 ° C

pH

8,9 (solution 0,1 M à 25 ° C).

Stabilité

Stable. Incompatible avec les agents oxydants puissants et les halogènes. Sensible à l'humidité.

Réactions

L'acétate de sodium peut former un ester en réagissant avec un halogénure d'alkyle; par exemple, le bromoéthane:

CH ₃ COONa + BrCH ₂ CH ₃ => CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ + NaBr

L'acétate de sodium décarboxylate en méthane (pyrolyse) en présence de NaOH:

CH ₃ COONa + NaOH => CH ₄ + Na ₂ CO ₃

La réaction est catalysée par des sels de césium.

Synthèse

L'acétate de sodium peut être produit à bas prix en laboratoire en faisant réagir du bicarbonate de sodium avec de l'acide acétique:

NaHCO ₃ + CH ₃ COOH => CH ₃ COONa + H ₂ CO ₃

Cette réaction s'accompagne de la présence d'un bullage intense dans la solution, dû à la décomposition de l'acide carbonique en eau et en dioxyde de carbone.

H ₂ CO ₃ => H ₂ O + CO ₂

Industriellement, l'acétate de sodium est produit en faisant réagir l'acide acétique avec de l'hydroxyde de sodium.

CH ₃ COOH + NaOH => CH ₃ COONa + H ₂ O

Applications

Sacs thermiques

L'acétate de sodium est utilisé pour fabriquer des sacs thermiques.

Au départ, les cristaux de sel sont dissous dans un volume d'eau pour préparer une solution qui devient sursaturée.

Ensuite, la solution est chauffée à une température supérieure à 58 ºC, qui est son point de fusion. On laisse la solution sursaturée refroidir à température ambiante et aucune formation de cristaux n'est observée; la solution est surfondue.

L'absence de cristaux s'explique par le fait que les molécules du liquide sont trop désorganisées et n'ont pas la bonne orientation pour atteindre la température de cristallisation. Le liquide est dans un état métastable, un état de déséquilibre.

Compte tenu de l'instabilité du liquide surfondu, toute perturbation est suffisante pour initier la cristallisation. Dans le cas des sacs thermiques, une fixation mécanique est pressée pour agiter le liquide et amorcer la formation de cristaux et la solidification de la solution d'acétate de sodium trihydraté.

Au fur et à mesure que la cristallisation se produit, la température augmente. Les cristaux d'acétate de sodium trihydraté prennent l'apparence de la glace, mais sont chauds, c'est pourquoi ils sont appelés «glace chaude».

Industriel

-L'acétate de sodium est utilisé dans l'industrie textile comme mordant dans le processus de teinture des tissus

-Neutralise les déchets d'acide sulfurique

-Il a une utilisation dans le traitement du coton pour la production de tampons de coton, utilisables dans le nettoyage personnel et à des fins médicales

-Il est utilisé dans le décapage des métaux, avant leur chromage

-Collaborer afin que la vulcanisation du chloroprène ne se produise pas dans le processus de production de caoutchouc synthétique

-Il participe à la purification du glucose

-Utilisé pour le tannage du cuir.

Usage médical

L'acétate de sodium est l'un des composés utilisés pour administrer des électrolytes aux patients par voie intraveineuse.

Il est utilisé pour corriger les taux de sodium chez les patients hyponatrémiques, ainsi que pour corriger l'acidose métabolique et l'alcalinisation de l'urine.

Solution tampon PH

Il est utilisé comme régulateur de pH dans de très nombreuses réactions enzymatiques qui se produisent entre pH 3 et pH 6.

Les différents pH de la solution tampon acétate sont atteints par la variation de la concentration d'acide acétique et d'acétate de sodium.

Ainsi, par exemple, pour obtenir un pH de 4,5, la solution tampon a une concentration en acide acétique de 3,8 g / L et une concentration en acétate de sodium anhydre de 3,0 g / L.

La concentration du tampon acétate peut être augmentée, augmentant les composants de la solution nécessaires pour obtenir le pH souhaité dans la même proportion.

Le tampon acétate / acétonitrile est utilisé dans l'électrophorèse capillaire dans la séparation des photoberberines.

Laboratoires de recherche

-L'acétate de sodium est un agent nucléophile faible utilisé dans la polymérisation anionique de la β-lactone.

-Il est utilisé comme réactif dans la résonance magnétique nucléaire des macromolécules biologiques.

-Utilisé dans l'extraction d'ADN à partir de cellules. Le sodium est un cation qui interagit avec les charges négatives des phosphates présents dans l'ADN, ce qui aide à leur condensation. En présence d'éthanol, l'ADN forme un précipité qui peut ensuite se séparer en couche aqueuse.

Conservation des aliments

-Aide à prévenir la croissance bactérienne, en plus de prévenir la génération d'un excès d'acidité qui provoque la détérioration des aliments, maintenant ainsi un pH spécifique.

-Le sodium présent dans l'acétate rehausse la saveur des aliments.

-L'acétate de sodium est utilisé dans la préparation des légumes marinés: concombre, carotte, oignon, etc. De plus, il est utilisé dans la conservation de la viande.

Conservation du béton

Le béton est endommagé par l'action de l'eau, ce qui raccourcit sa durée. L'acétate de sodium agit comme un agent d'étanchéité du béton qui le rend étanche, prolongeant ses caractéristiques initiales.

Expériences jeunesse

Expérience 1

Une expérience simple est la synthèse d'acétate de sodium en faisant réagir du bicarbonate de sodium avec du vinaigre (acide acétique à 5%).

30 mL de vinaigre sont placés dans un bécher et environ 3,5 g de bicarbonate sont ajoutés.

De l'acétate de sodium et de l'acide carbonique se forment dans la réaction. L'acide se décompose en dioxyde de carbone et en eau. La génération de dioxyde de carbone produira un bouillonnement intense dans la solution.

Pour collecter l'acétate de sodium, l'eau est évaporée, chauffant la solution.

Expérience 2

Une autre expérience simple est la formation de cristaux d'acétate de sodium trihydraté.

Pour ce faire, environ 20 g d'acétate de sodium trihydraté sont pesés et placés dans un bêcher, puis 10 mL d'eau sont ajoutés. La solution est portée à une température supérieure à 58 ° C.

L'acétate de sodium est complètement dissous pour garantir que la solution est sursaturée. Auparavant, un plat Pietri est placé sur une surface froide.

Le contenu du bêcher avec l'acétate trihydraté est versé lentement dans la boîte Pietri. La température du liquide dans la capsule commence à baisser, même en dessous du point de fusion, sans observer la cristallisation ou la solidification de l'acétate de sodium trihydraté.

Habituellement, pour produire la cristallisation de l'acétate de sodium trihydraté, une petite quantité du sel est ajoutée pour servir de noyau de cristallisation. D'autres fois, une petite perturbation de la solution se produit, pour initier la cristallisation de l'acétate de sodium.

Les cristaux d'acétate de sodium trihydraté ont l'apparence de la glace, mais les toucher montrera qu'ils sont relativement chauds. Pour cette raison, le sel est appelé «glace chaude».

Toxicité

L'acétate de sodium est un composé très peu toxique. Il n'est pas non plus classé comme sensibilisant pour la peau et les voies respiratoires.

De plus, l'acétate de sodium n'est pas classé comme agent mutagène, cancérogène ou toxique pour la reproduction sur les cellules germinales.

Bref, il est légèrement irritant pour les yeux. Les voies respiratoires peuvent être irritées après inhalation. Un contact fréquent et constant avec la peau peut provoquer une irritation.

Références

1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. WorldOfChemicals. (16 janvier 2017). Comment préparer l'acétate de sodium à la maison? Récupéré de: medium.com
3. Centre national d'information sur la biotechnologie. (2019). L'acétate de sodium. Base de données PubChem. CID = 517045. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. S. Cameron, KM Mannan et MO Rahman. (1976). La structure cristalline de l'acétate de sodium trihydraté. Acta Cryst. B32, 87.
5. Wikipédia. (2019). L'acétate de sodium. Récupéré de: en.wikipedia.org
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (24 janvier 2019). Préparez de la glace chaude à partir de vinaigre et de bicarbonate de soude. Récupéré de: thinkco.com
7. Livre chimique. (2017). L'acétate de sodium. Récupéré de: Chemicalbook.com
8. Wasserman Robin. (2019). Utilisations d'acétate de sodium. Récupéré de: livestrong.com
9. Drugbank. (2019). L'acétate de sodium. Récupéré de: drugbank.ca