Ацетат натрия

Ацетат натрия (натрий уксуснокислый, CH₃COONa) — органическое соединение, натриевая соль уксусной кислоты. Представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. В промышленности и быту известен как пищевая добавка E262 (консервант, регулятор кислотности), а также как компонент буферных растворов, реагент в химическом синтезе и вещество, используемое в химических опытах (в частности, для получения «горячего льда»).

Физические и химические свойства

Ацетат натрия существует в виде безводного вещества (CH₃COONa) и тригидрата (CH₃COONa·3H₂O). Тригидрат представляет собой бесцветные, прозрачные кристаллы моноклинной сингонии, которые при нагревании до 58 °C плавятся в собственной кристаллизационной воде, а при дальнейшем нагревании (до 120 °C) теряют воду, превращаясь в безводную соль. Безводный ацетат натрия плавится при температуре около 324 °C, при более сильном нагревании разлагается с образованием ацетона и карбоната натрия.

Основные физические константы:

• Молярная масса (безводный): 82,03 г/моль.
• Молярная масса (тригидрат): 136,08 г/моль.
• Растворимость в воде при 20 °C: 46,5 г/100 мл (безводный); 76,2 г/100 мл (тригидрат).
• pH водного раствора (1 %): 8,0–9,5 (слабощелочная среда).

Ацетат натрия — сильный электролит, в водном растворе полностью диссоциирует на ионы натрия (Na⁺) и ацетат-ионы (CH₃COO⁻). Ацетат-ион является слабым основанием, поэтому водные растворы соли имеют слабощелочную реакцию. Соль гидролизуется по аниону.

Переохлаждённые растворы и «горячий лёд»

Одно из наиболее известных свойств ацетата натрия — способность образовывать переохлаждённый раствор. Насыщенный раствор тригидрата (например, полученный при нагревании до 80 °C) при медленном охлаждении без механических воздействий может оставаться жидким при комнатной температуре. При внесении в него кристаллика тригидрата или резком встряхивании начинается мгновенная кристаллизация, сопровождающаяся выделением тепла (экзотермический процесс). Образовавшаяся твёрдая масса по внешнему виду напоминает лёд, но является горячей (температура может подниматься до 50–60 °C). Это явление лежит в основе демонстрационного опыта «горячий лёд». Многоразовые химические грелки часто содержат перенасыщенный раствор ацетата натрия.

Получение

В промышленности ацетат натрия получают несколькими способами:

1. Реакция уксусной кислоты с гидроксидом натрия (нейтрализация):

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O. Это основной лабораторный и промышленный метод, дающий продукт высокой чистоты.

1. Реакция уксусной кислоты с карбонатом натрия (содой):

2CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃COONa + CO₂↑ + H₂O. Метод экономически выгоден, так как сода дешевле гидроксида натрия, но сопровождается выделением углекислого газа.

1. Взаимодействие уксусной кислоты с металлическим натрием:

2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂↑. Используется редко, в основном для получения безводной соли в лаборатории.

1. Побочный продукт в химической промышленности: ацетат натрия образуется в больших количествах при производстве вискозы, ацетатного волокна, а также при переработке древесины (в частности, при сухой перегонке).

Применение

Пищевая промышленность

В качестве пищевой добавки E262 ацетат натрия используется как консервант (подавляет рост плесени и бактерий) и регулятор кислотности. Он входит в состав маринадов, соусов, консервированных овощей, хлебобулочных изделий (для предотвращения «картофельной болезни» хлеба), а также используется при производстве чипсов и снеков (для придания вкуса «соль с уксусом»). Допустимая суточная доза (ДСП) не установлена, но в больших количествах может вызывать раздражение слизистых оболочек.

Химическая промышленность и лабораторная практика

• Буферные растворы: ацетат натрия в смеси с уксусной кислотой образует ацетатный буферный раствор, поддерживающий pH в диапазоне 3,7–5,6. Используется в биохимии, аналитической химии, при выделении и очистке нуклеиновых кислот.
• Реагент в органическом синтезе: применяется для получения сложных эфиров (например, этилацетата), ангидридов, а также в реакциях ацилирования.
• Осаждение белков: в молекулярной биологии ацетат натрия используется для осаждения ДНК и РНК из растворов (в сочетании с этанолом).

Строительство и дорожное хозяйство

Ацетат натрия применяется в качестве экологически безопасного антиобледенителя (противогололёдного реагента). В отличие от хлоридов (хлорид натрия, хлорид кальция), он не вызывает коррозии металлов и не вредит бетону, однако значительно дороже. Используется на взлётно-посадочных полосах аэропортов, пешеходных зонах, мостах.

Текстильная промышленность

В процессе крашения тканей (особенно шерсти и хлопка) ацетат натрия применяется как нейтрализующий агент для удаления остатков кислоты после травления, а также как компонент красильных ванн для регулирования pH.

Медицина

В медицине ацетат натрия используется в составе инфузионных растворов (например, раствор Рингера с ацетатом) для коррекции ацидоза и восполнения электролитного баланса. Он также входит в состав некоторых диализирующих растворов.

Производство грелок

Многоразовые химические грелки (солевые грелки) содержат перенасыщенный раствор ацетата натрия. При активации (нажатии на металлический диск) происходит кристаллизация с выделением тепла. После использования грелку кипятят в воде для растворения кристаллов и восстановления исходного состояния.

Безопасность и воздействие на организм

Ацетат натрия относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76). При попадании на кожу и слизистые оболочки может вызывать слабое раздражение. При проглатывании в больших количествах возможны расстройства пищеварения. Пыль ацетата натрия может раздражать дыхательные пути. При работе с веществом рекомендуется использовать защитные очки и перчатки. В пищевых концентрациях (E262) считается безопасным для человека, однако людям с заболеваниями почек и гипертонией следует учитывать содержание натрия.

Источники

1. ГОСТ 2080-2016 «Натрий уксуснокислый. Технические условия».
2. СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок».
3. Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: И. Л. Кнунянц и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.
4. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977.
5. Данные о безопасности (SDS) ацетата натрия от Sigma-Aldrich.