Acid de lamaie | |
---|---|
| |
General | |
Nume sistematic |
acid 3-hidroxi-3-carboxipentadioic |
Nume tradiționale | Acid de lamaie |
Chim. formulă | C6H8O7 _ _ _ _ _ |
Şobolan. formulă | HOOC-CH2- C (OH) COOH - CH2COOH |
Proprietăți fizice | |
Masă molară | 192,12532 g/ mol |
Densitate | 1,665 g/cm³ |
Proprietati termice | |
Temperatura | |
• topirea | 153°C |
• descompunere | 175°C |
Proprietăți chimice | |
Constanta de disociere a acidului | 3,128 4,761 6,388 (25°C) |
Solubilitate | |
• in apa | 133 g/100 ml |
Clasificare | |
Reg. numar CAS | 77-92-9 |
PubChem | 311 |
Reg. numărul EINECS | 201-069-1 |
ZÂMBETE | C(C(=O)O)C(CC(=O)O)(C(=O)O)O |
InChI | InChI=1S/C6H8O7/c7-3(8)1-6(13.5(11)12)2-4(9)10/h13H,1-2H2,(H.7.8)(H.9, 10)(H ,11,12)KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N |
Codex Alimentarius | E330 |
RTECS | GE7350000 |
CHEBI | 30769 |
Număr ONU | 1789 |
ChemSpider | 305 |
Siguranță | |
Personaj scurt. pericol (H) | H319 |
masuri de precautie. (P) | P264 , P280 , P305+P351+P338 , P337+P313 |
cuvant de semnal | cu grija |
Pictograme GHS | |
NFPA 704 | unu 2 0 |
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Acidul citric ( formula chimică - C 6 H 8 O 7 ) este un acid organic chimic de rezistență medie, aparținând clasei acizilor carboxilici saturați .
În condiții standard, acidul citric este un acid carboxilic tribazic , care este o substanță cristalină albă.
Descoperirea acidului citric este atribuită alchimistului arab Jabir ibn Hayyan . Farmacistul suedez Karl Scheele a reusit sa o izoleze pentru prima data . În 1784 l-a precipitat sub formă de citrat de calciu din suc de lămâie.
În 1838, Justus von Liebig a stabilit că există o grupă hidroxil și trei grupări carboxil în molecula de acid citric . De fapt, acidul citric în forma sa pură a fost obținut din citrat de calciu în 1860 în Anglia [1] [2] .
Denumire sistematică : acid 2-hidroxipropan-1,2,3-tricarboxilic sau acid 3-hidroxi-3-carboxipentadioic
Formula rațională : HOOC-CH 2 -C (OH) COOH-CH 2 COOH sau (HOOCCH 2 ) 2 C (OH ) )COOH
Foarte solubil în apă , solubil în alcool etilic , ușor solubil în dietil eter . Sărurile și esterii acidului citric se numesc citrați .
Acidul citric este o substanță cristalină albă, inodoră și cu un gust acru puternic. Sub 36,6°C , cristalizează dintr-o soluție apoasă sub formă de monohidrat , care are o densitate de 1,542 g / cm3 și se topește la 100° C. Cristalele sale au o singonie ortorombică . Acidul citric anhidru are o densitate relativă de 1,665 g/cm3 și se topește la 153°C .
Monohidratul cristalizează în singonia monoclinică . Monohidratul poate fi transformat într-o formă anhidră sub vid în prezența acidului sulfuric . În formă anhidră, este higroscopică și absoarbe umezeala din aer [3] .
Când este încălzit peste 175 ° C , acidul citric se transformă în acid aconitic , iar în timpul distilării uscate , apa este despărțită și decarboxilată , formând simultan acetonă și dă anhidride ale acizilor itaconic și citraconic . Oxidarea cu permanganat de potasiu la 35 ° C conduce la acid aceton dicarboxilic , iar la 85 ° C - la acid oxalic . Când este topit cu hidroxid de potasiu, acidul citric formează acid oxalic și acid acetic [4] .
Acidul citric este un acid tribazic de tărie medie, formează trei serii de săruri, suferă o disociere electrolitică în mai multe etape în soluție . Constantele de disociere sunt:
Constantele de disociere ale acidului citric în apăK a (18°C) [3] | K a (25°C) [5] | |
---|---|---|
K 1 | 8,2⋅10 −4 | 1,3⋅10 −3 |
K2 _ | 1,8⋅10 −5 | 5,8⋅10 −4 |
K3 _ | 4,0⋅10 −6 | 2,4⋅10 −6 |
Într-o soluție apoasă, acidul citric formează complexe chelate cu calciu , magneziu , cupru , fier și alți ioni. Uneori mai mult de o moleculă de acid citric este implicată în formarea complexului [4] .
Acidul citric formează esteri cu alcooli în prezența catalizatorilor acizi convenționali ( acid sulfuric , acid para - toluensulfonic , rășini schimbătoare de ioni ) sau fără catalizator (cu alcooli cu punct de fierbere ridicat). Unii esteri, cum ar fi citratul de trimetil , citratul de trietil și citratul de tributil sunt utilizați ca plastifianți . Cu alcoolii dihidric și polihidroxilic acidul citric formează poliesteri [6] .
Gruparea hidroxil a acidului citric, atunci când este tratată cu cloruri de acid organic și anhidride acide , poate participa la formarea esterilor și, de asemenea, interacționează cu epoxizii [6] .
De la mijlocul anilor 1800. acidul citric a fost obținut exclusiv din sucul de lămâi necoapte , amestecându-l cu var neted și precipitând astfel citratul de calciu slab solubil . Tratarea citratului de calciu cu acid sulfuric duce la formarea unui precipitat de sulfat de calciu, iar acidul citric a fost izolat din supernatant prin cristalizare. Randamentul unui astfel de procedeu a fost de 2-3 gr. % din greutatea uscată a fructelor [6] . În literatură se menționează că acidul citric sub formă de sare de calciu a fost transportat din Sicilia și sudul Italiei la locurile de consum (în principal în Anglia , Franța și SUA ), iar acidul în sine a fost izolat deja pe loc . 7] .
În 1893, a fost descoperită prima metodă enzimatică de producere a acidului citric: chimistul și micologul german Karl Wehmer a folosit pentru aceasta ciuperci din genul penicillium . Cu toate acestea, nu a fost posibilă introducerea metodei în industrie din cauza problemelor cu purificarea produsului. Succesul a fost obținut abia în 1919, când procesul enzimatic a fost organizat în Belgia . Preponderența în favoarea producției enzimatice a avut loc după primul război mondial , când au existat probleme cu aprovizionarea cu acid citric din Italia, iar nevoile mondiale erau în creștere. În 1923, compania Pfizer a comercializat procesul, descoperit anterior de James Curry și Charles Thom , de transformare a carbohidraților în acid citric prin acțiunea mucegaiurilor din specia Aspergillus niger în prezența unei cantități mici de săruri anorganice [7] .
De la începutul secolului XXI. întregul volum de acid citric industrial este produs prin biosinteză . Materiile prime utilizate sunt hidrolizat de porumb (în America de Nord și de Sud și Europa ), manioc , hidrolizat de cartof dulce și porumb (în Asia ), zaharoză cristalină (în America de Sud) și melasă (în Asia și Europa). În unele cazuri, acidul citric se obține din deșeurile agricole [6] .
Acest proces a fost folosit încă din anii 1930. Teoretic, din 100 kg de zaharoză se pot obține 123 kg de acid citric monohidrat sau 112 kg de acid citric anhidru . De fapt, randamentul este mai mic, deoarece ciupercile consumă o parte din zaharoză pentru propria lor creștere și respirație. Producția reală este de la 60 la 85% din cea teoretică. Procesul enzimatic poate fi efectuat în trei tipuri:
În fermentația în stare solidă, materia primă este plasată în jgheaburi și umezită cu apă. Dacă este necesar, se adaugă substanțe nutritive în apă, iar apoi cultura fungică este plasată acolo. După sfârșitul procesului, acidul citric este spălat cu apă, separat de soluție și purificat.
Fermentarea la suprafață se realizează pe tăvi speciale, unde sunt așezate substratul și unii nutrienți anorganici. pH-ul mediului este ajustat în intervalul 3-7 pH în funcție de tipul de substrat, apoi se efectuează sterilizarea și se setează temperatura necesară. Apoi, pe tăvi se aplică o cultură de ciuperci, care se înmulțesc și acoperă întreaga suprafață a substratului, după care începe formarea acidului citric. La sfârșitul procesului, acidul citric este izolat din lichid.
Fermentarea profundă se realizează în rezervoare mari în două etape. În primul rând , 10% din substrat este fermentat timp de 1 zi ca sămânță, după care amestecul este adăugat în vrac și fermentat timp de 3-7 zile. Procesul se realizează cu o spălare constantă a lichidului cu aer folosind un compresor [8] .
După fermentare, lichidul este filtrat printr-o membrană și acidul citric este separat de proteine și carbohidrați reziduali cu var nestins, extracție sau cromatografie. Conform primei, cea mai comună metodă, acidul citric este precipitat sub formă de sare de calciu, care este apoi tratată cu acid sulfuric, obținându -se gips insolubil și o soluție de acid citric purificat. A doua metodă se bazează pe utilizarea unui solvent specific în care acidul citric se dizolvă mai bine decât impuritățile.
Purificarea cromatografică se bazează pe utilizarea schimbătoarelor de anioni : acidul citric este absorbit pe purtător și apoi spălat din sorbent cu acid sulfuric diluat [9] .
După izolare, se efectuează purificarea. Pentru a face acest lucru, acidul citric contaminat este tratat cu cărbune activ pentru îndepărtarea impurităților colorate, trecut printr-un strat de rășini schimbătoare de ioni pentru a îndepărta sărurile solubile, filtrat din impuritățile insolubile și cristalizat [8] .
În 2012, producția mondială de acid citric a fost de aproximativ 1,6 milioane de tone, din care aproximativ 0,8-0,9 milioane de tone au fost produse în China. Aproximativ 70% din producția totală este utilizată în industria alimentară [8] .
În Rusia, 15 mii de tone de acid citric au fost produse anual de uzina de acid citric Belgorod Citrobel, dar a fost închisă în 2020 [10] . După închiderea fabricii, Rusia importă anual aproximativ 60 de mii de tone de acid citric, în principal din China. În 2022, au fost raportate construirea a două noi uzine cu o capacitate totală de 158 mii tone de acid citric [11] .
În sinteza clasică de laborator a acidului citric, acetona este utilizată ca materie primă , care este bromurată la grupări metil , apoi reacţionează cu acid cianhidric şi hidrolizată [6] .
Acidul citric a fost obținut pentru prima dată prin sinteză chimică de Grimaux și Adam în 1880. Glicerolul a servit ca compus de pornire în această sinteză . Grupările hidroxil primare ale moleculei de glicerol au fost înlocuite mai întâi cu atomi de clor și apoi cu grupări nitril , care, la hidroliză, au dat grupări carboxil terminale . Gruparea hidroxil secundară a fost oxidată la gruparea ceto , la care a fost apoi atașată acid cianhidric; cianohidrina rezultată a dat și o grupare carboxil la hidroliză [12] .
O altă abordare a fost propusă în 1890. S-a bazat pe conversia esterului acetoacetic , care a fost clorurat, așa cum era de așteptat, la poziția terminală a, apoi a fost introdusă o grupare nitril în aceeași poziție, care a fost în cele din urmă hidrolizată la o grupare carboxil. În ultima etapă s-au creat substituenți la atomul de C2, obținându-se cianohidrina și hidrolizând-o în mediu acid. Schema acestei sinteze complete a fost pusă la îndoială: unii chimiști, de exemplu, Charles Prevost , au sugerat că nu poziția terminală α a esterului acetoacetic a fost clorurată, ci cea din mijloc, datorită căreia nu s-a format acidul citric în sine. , dar izomerul său. Discuția se presupune că a apărut din cauza faptului că la sfârșitul secolului al XIX-lea. Nu existau încă metode spectroscopice care să ne permită să sesizăm această diferență [13] .
În 1891, acidul citric a fost obținut prin adăugarea acidului cianhidric la esterul monoetilic al acidului aceton dicarboxilic, urmată de hidroliză. Adevărat, substanța originală în sine a fost obținută inițial din acid citric [14] .
În 1897, a fost propusă o abordare pentru sinteza acidului citric bazată pe reacția Reformatsky recent descoperită (1895). Conform acestei metode, în reacție au fost introduse în reacție bromacetatul de etil și oxaloacetatul de dietil în prezența zincului [15] .
Abordările mai recente includ conversia propusă în 1973 a acidului oxaloacetic , care s-a auto-condensat prin decarboxilare pentru a da acid citroil formic. Acesta din urmă a fost apoi transformat în acid citric în prezența peroxidului de hidrogen sau a hidroperoxidului de terț -butil [16] [17] .
În 1980, acidul citric a fost obținut prin reacția de condensare a 3-metilbuten-3-ol-1 și formaldehidă , urmată de oxidarea produsului rezultat cu dioxid de azot [18] [17] .
Acidul citric se găsește în diverse fructe, în cantități mari – în citrice (până la aproximativ 5% în fructe și până la 9% în suc). 100 g de var contine 7 g acid citric; lămâie - 5,6 g ; zmeură - 2,5 g ; coacăze negre - 1,2 g ; roșii - 1,0 g ; ananas și căpșuni - 0,6 g ; afine - 0,2 g ; mere - 14 mg [2] .
Acidul citric este implicat în ciclul acidului tricarboxilic - principalul proces al respirației celulare , prin urmare, într-o concentrație notabilă, se găsește în corpul tuturor animalelor și plantelor [2] . Ciclul acidului tricarboxilic sau ciclul acidului citric sau ciclul Krebs este principalul mecanism chimic pentru obținerea unei surse universale de ATP în mitocondriile animale și umane.
Acidul în sine, precum și sărurile sale ( citrat de sodiu , citrat de potasiu , citrat de calciu , dicitrat de tripotasiu de bismut ), este utilizat pe scară largă ca agent de aromatizare , regulator de aciditate și conservant în industria alimentară (aditivi alimentari E330-E333 ), în producerea de brânzeturi prelucrate , băuturi, amestecuri uscate pentru prepararea băuturilor gazoase.
Este folosit în medicină, inclusiv ca parte a produselor care îmbunătățesc metabolismul energetic în ciclul Krebs . Atunci când este administrat oral în doze mici, de exemplu, atunci când mănânci fructe citrice, activează ciclul Krebs din organism, ceea ce ajută la accelerarea metabolismului .
În cosmetică , este utilizat ca regulator de aciditate pentru produsele cosmetice, ca soluții tampon , agent de chelare , în amestecuri pentru prepararea băilor „efervescente”.
În producția de petrol la forarea puțurilor de petrol și gaze, este utilizat pentru a reduce pH -ul fluidului de foraj după băile alcaline.
În construcții, acidul citric este folosit ca aditiv la mortarele de ciment și gips pentru a încetini priza [19] [20] .
Acidul citric este folosit pentru a grava stratul de cupru de pe plăcile de circuite imprimate [21] amestecat cu peroxid de hidrogen .
Este utilizat pe scară largă în produsele chimice de uz casnic ca agent de curățare pentru încălzirea suprafețelor, de exemplu, de la scara de pe fundul unui fierbător.
La sfârșitul anilor 1970 , în Europa de Vest s-a răspândit o farsă cunoscută sub numele de „ lista Villejuif ” , în care acidul citric era numit un puternic cancerigen [22] . De fapt, acidul citric este considerat un supliment sigur pentru uz alimentar.
Conform legislației europene, acidul citric poate fi utilizat în GMP fără restricții. FDA din SUA definește acidul citric drept GRAS ( recunoscut în general ca sigur ) [23] .
Acidul citric uscat și soluțiile sale concentrate provoacă iritații severe la contactul cu ochii, iritații ușoare la contactul cu pielea. Cu o ingerare unică a cantităților mari de acid citric, sunt posibile iritații ale mucoasei gastrice, tuse, durere, vărsături cu sânge. La inhalare praf de acid citric uscat - iritație a căilor respiratorii [24] .
DL50 pentru șobolani pe cale orală: 3 g/kg [25] .
Suplimente nutritive | |
---|---|
|
Dicționare și enciclopedii |
|
---|---|
În cataloagele bibliografice |
|