乙酸（Acetic acid，AA）是一種含有兩個碳的簡單單羧酸，又叫做食用醋酸，結構式為CH?COOH，化學式為C?H?O?，摩爾質量為60.05g/摩爾，外觀為無色澄明液體，有刺激性氣味，味極酸，易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。純乙酸在16℃時以下能結成冰塊的固體，所以又被叫做冰醋酸。在醫療上乙酸常被用于空氣消毒和沖洗感染創面和口腔等。乙酸可分為工業乙酸和食用乙酸兩種，在食品業中還可作為酸味劑、增香劑和防腐劑，在石油化工、紡織、制藥等工業中用作有機化工原料，用于生產乙酸乙烯、精對苯二甲酸（PTA）、乙酸酐、醋酸酯、涂料、黏合劑、聚纖維和溶劑等。乙酸具有腐蝕性，其蒸汽對眼和鼻有刺激性作用。
發展歷史
最初，乙酸是通過乙醇的有氧發酵制得的，在古代人類就已經開始使用乙酸，公元前 372~287 年間，德奧佛拉斯多斯（Theophrastos）曾利用乙酸制造來鉛白（堿式碳酸鉛）和堿式碳酸銅（堿式碳酸銅）。8世紀時，波斯煉金術士哈揚（Hayyān）用蒸餾法濃縮醋獲得乙酸。14世紀到16世紀文藝復興時期，人們通過干餾金屬醋酸鹽制取了乙酸。，1540~1600年，利巴維烏斯（Libavius）首先確定并使用了“acetic acid”（乙酸）這個詞。約1743-1794年，安托萬-洛朗·德·拉瓦錫（Lavoisier）用化學方程式表達食品的發酵過程，并測定了乙酸的元素成分。
1845年，柯爾柏（H.Kolbe）首次用化學方法合成了乙酸。1910年，人們從干餾木材得到的煤焦油中制取乙酸。1911年，德國康索蒂姆斯公司制造出用乙酸錳做催化劑、通過乙醛氧化生產乙酸的生產裝置，用乙醛氧化法生產乙酸是工業規模的氧化法乙酸生產的開端。20世紀50年代，隨著石油化工的發展，生產食用醋酸的原料轉向了乙烯。20世紀50年代和60年代，先后開發出了丁烷和石腦油氧化制醋酸的工藝。到1994 年世界乙酸年生產能力達到了640 萬t。
1996年6月，美國伊利諾伊大學的一個天文小組在2.5萬光年遠處人馬座的一個星云中發現了乙酸分子。在此前的30年里，已經發現在宇宙空間中甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、二甲醚、丙烯腈、甲酸、甲脂等許多復雜的有機化合物，但發現乙酸分子還是第一次。
理化性質
物理性質
乙酸為無色透明液體，具有刺激性氣味，味極酸，在1℃的密度為0.446g/cm3，熔點為16.6℃，沸點為118.1℃，易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳，乙酸是弱酸，其酸性比碳酸略強，具有強腐蝕性，10%左右的乙酸水溶液的腐蝕性最大，其蒸汽易著火，能和空氣形成爆炸性混合物。高純度的乙酸（99%以上）在16℃左右會凝結成似冰片狀晶片。
純乙酸的電導率很低，但加入少量的硫酸后，通電流時乙酸就分解為二氧化碳、一氧化碳和氧氣。乙酸燃燒呈現出藍色火焰，并生成二氧化碳和蒸汽，熱的濃硫酸能碳化食用醋酸，生成二氧化碳和二氧化硫。
化學性質
和金屬及氧化物反應
很多金屬的氧化物、碳酸鹽溶解于醋酸能生成簡單的乙酸鹽。堿金屬的氫氧化物（如氫氧化鈉）、碳酸鹽（如碳酸鈉）及碳酸氫鈉等堿性物質與乙酸直接作用可制備其乙酸鹽。過渡金屬能與乙酸直接反應。
酯化反應
乙酸和醇能直接進行酯化反應，生成重要用途的酯，反應過程如下所示：
CH?COOH+ROH?CH?COOR+H?O（H?條件下）
氯代反應
乙酸能在光催化作用下與氯發生光氯化反應，生成α-氯乙酸，在反應過程中會發生一系列的連鎖反應，反應過程如下所示：
CH?COOH+Cl?→CH?ClCOOH+HCl
CH?COOH+2Cl?→CHCl?COOH+2HCl
CH?COOH+3Cl?→CCl?COOH+3HCl
酰化和胺化反應
乙酸和三氯化磷可以反應生成乙氯，和氨反應生成乙酰胺。反應過程如下所示：
CH?COOH+PCl?→3CH?COCl+P(OH)?
CH?COOH+NH?→CH?CONH?+H?O
醇醛縮合反應
乙酸在硅鋁酸鈣鈉或負載氫氧化鉀的硅膠為催化劑時，可以和甲醇縮合成丙烯酸，反應過程如下所示：
CH?COOH+HCHO→CH?=CH-COOH+H?O
分解反應
乙酸在500℃的高溫會分解成乙烯酮和水，高溫下催化脫水生成乙酸酐。反應過程如下所示：
CH?COOH→CH?=C=O+H?O
2CH?COOH→（CH?CO)?O+H?O
成酐反應
乙酸可在與脫水劑（如 P2O5等）共熱的條件下，兩個乙酸的羧基間脫水生成乙酸酐。反應過程如下所示：
2CH?COOH→CH?COOCOCH?
還原反應
乙酸很難用催化氫化法還原，但能被強還原劑氫化鋁鋰（LiAIH4）還原成伯醇。反應過程如下所示：
CH?COOH→CH?CH?OH
脫羧反應
乙酸，通常不發生脫羧反應，但在特殊條件下，如變成鈉鹽后與堿石灰（NaOH-CaO）混合加強熱也可脫去羧基放出二氧化碳。反應過程如下所示：
CH?COOH+NaOH→CH?+Na?CO?+H?O（放出的CO?被NaOH吸收）
燃燒反應
乙酸可在空氣中燃燒，發出藍色火焰，生成二氧化碳和水。反應過程如下所示：
CH?COOH+2O?→2CO?↑+2H?O
脫水反應
熱的濃硫酸能使乙酸脫水碳化，放出二氧化碳和少量的二氧化硫。反應過程如下所示：
CH?COOH+4H?SO?→2CO?↑+4SO?↑+4H?O
電離
乙酸是弱酸，在水溶液中可部分電離出氫離子，其電離平衡常數Ka=1.76×10-5（25°C）。反應過程如下所示：
CH?COOH?CH?COO-+H+
鑒別
乙酸可用藍色石蕊試紙或pH試紙初步鑒別，pH較小可使藍色石蕊試紙變紅。
應用領域
乙酸主要用于食品工業、橡膠工業、染料和印染工業、醫藥以及香料、醋酸鹽、醋酸酯的制造。
制造業
乙酸可用于生產乙酸酯類、乙酸乙烯單體、乙酸酐等。工業生產乙酸酯常用酸作催化劑與醇類進行酯化，通常可獲得較高得率，但也有少量的副反應產生。由于酯化轉化率受反應平衡的限制，通常會有某一種反應物大量過剩。
乙酸酯類如乙酸乙烯可用于生產冰絲面料（醋酸纖維素），還可作為涂料、樹脂的溶劑（乙酸甲酯、乙酯、異丙酯、丁酯等）。乙酸還可作為生產乙酸鹽、氯乙酸、醋酐、溶劑等的原料。
食品工業
乙酸在食品行業中可作為酸化劑、增香劑和食品香料。乙酸可用于生產食用醋，用水將乙酸稀釋至4%~5%的濃度，再添加各種調味劑來制得，其風味與釀造醋相似，可用于番茄調味醬、蛋黃醬、酸菜、糖食制品等。
乙酸還可作防腐劑，未離解的乙酸由于其脂溶性和易聚集在細胞膜周圍的性質，會改變細胞膜的特性，并迅速滲透至細胞內部，使細胞酸化，蛋白質變性，配合輔酶金屬離子，可殺滅微生物。乙酸是食用酸，一般認為是安全的。乙酸用作酸味劑，具有賦予食品酸味、調節食品pH值、增強抗氧化劑作用、防止食品氧化褐變、抑制添物生長及防止食品腐敗、增進食欲、促進消化吸收等作用。
乙酸的食品安全性沒有太大爭議，聯合國糧食及農業組織世界衛生組織（FAO/WHO）認為乙酸是食品的正常成分，對人體每日允許的乙酸攝入量沒有限量規定。美國則對正常生產的不同的食物中的乙酸含量做了具體規定（21 CFR 182.1005），比如：干酪和乳制品 0.8%、油脂 0.5%。加拿大則是按世界衛生組織推出的《藥品生產質量管理規范》進行。
醫藥行業
乙酸可用于空氣消毒和沖洗感染創面和口腔等用途。乙酸對細菌、真菌、芽孢和病毒均有較強的殺滅作用，但對各種微生物作用的強弱不盡相同。一般來說，對細菌繁殖體最強，依次為真菌、病毒、結核分枝桿菌及細菌芽孢。
乙酸可用于宮頸癌篩查，乙酸篩查作為篩查流程的一部分可對宮頸癌進行初步篩查，將酸涂在子宮頸上，如果一分鐘后有白色的塊狀區域出現，則測試呈陽性，有患宮頸癌的可能，需要進一步診斷。
其他
乙酸還可再攝影上作為酸性定影液的添加劑、黑白和彩色沖洗的停顯劑、調pH值等。
制備方法
生物合成法
在氧氣充足的情況下，細菌能夠從含有酒精的食物中生產出乙酸，一般使用的是蘋果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎后發酵。這個方法是將醋菌屬的細菌接種于稀釋后的酒精溶液，在一定的溫度下幾個月轉變成乙酸，這些細菌參與發酵。
C?H?OH+O?→CH?COOH+H?O（細菌）
也可在缺氧的情況下，由厭氧菌能夠將糖類直接轉化為乙酸而不需要乙醇作為中間體。
C?H??O?→3CH?COOH（厭氧細菌）
人工合成法
乙醇氧化法
乙醇氧化法是乙醇在有催化劑的作用下氧化生成乙醛，乙醛再氧化為乙酸，反應過程如下所示：
乙醛氧化法
乙醛氧化法是最早的工業生產乙酸的方法。乙醛氧化法是通過乙醛氧化來制得乙酸，反應過程如下所示：
CH?CHO+1/2O?→CH?COOH
如果在這個方法中使用催化劑，這個反應能得到95%的食用醋酸產率，這個反應的副產物為乙酸乙酯、甲酸和甲醛，但這些副產物由于沸點比乙酸低，可以通過蒸餾除去。
乙烯氧化法
乙烯氧化法是乙烯在催化劑（氯化鈀、氯化銅等）的條件下，于氧氣發生反應生成乙酸。這個反應也可以是將乙烯氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法得到。反應過程如下所示：
丁烷氧化法
丁氧化法又叫做直接氧化法，這個方法是用丁烷為主要原料，通過空氣氧化來合成乙酸，是主要的乙酸合成方法之一，反應過程如下所示：
2CH?CH?CH?CH?+5O?→4CH?COOH+2H?O
合成氣法
合成氣法是通過單一的天然氣或煤為原料，先在催化劑的作用下生成甲醇和二甲醚，再通過甲醇和二甲醚的不分離物和一氧化碳發生基化反應生成乙酸。反應過程如下所示：
甲醇碳基合成法
甲醇碳基化法是以一氧化碳和甲醇為原料，通過碳基合成法來生成乙酸，合成反應以碘甲烷為中間體，有低壓法和高壓法之分。甲醇碳基化法是主要的工業生產法，反應過程如下所示：
安全事宜
GHS分類
H226（100%）：易燃液體和蒸氣[警告易燃液體]
H314（100%）：造成嚴重的皮膚灼傷和眼睛損傷[危險皮膚腐蝕/刺激]
健康危害
乙酸具有強腐蝕性，高濃度的乙酸液體皮膚接觸幾分鐘就會引起二度燒傷，乙酸蒸氣對眼睛有刺激性，入眼會導致眼睛流淚和充血。
急救措施
毒理數據
乙酸的大鼠經口急性中毒半數致死量LD??為310mg/kg，灰鼠靜脈注射為520mg/kg，經呼吸道吸入時LD??為5620ppm·1小時。
消防安全
乙酸發生火災時應使用耐酒精泡沫、水、二氧化碳滅火，用水噴灑容器使其保持冷卻，消防員應佩戴自給式呼吸器后再進行滅火作業。發生意外泄露時，現場人員應及時佩戴個人防護（化學防護服，包括自給式呼吸器），將泄漏的液體收集在密閉容器中，然后大量的水沖洗掉剩余物。
儲存方法
乙酸應使用玻璃瓶或鋁桶進行包裝，存放在干燥、陰涼通風、沒有排水管或下水道的地方，不可與其他酸類、堿類、鹽類的氧化物和強氧化劑混放。
參考資料 >
Acetic Acid | CH3COOH .PubChem.2023-05-15