Acido acetico El ácido acético es un ácido de origen natural, presente en la mayoría de las frutas. Es producido a través de una fermentación bacteriana, y por consiguiente, está presente en todos los productos fermentados. Comercialmente es elaborado por medio de la fermentación bacteriana del azúcar, las melazas o el alcohol, o por síntesis química del acetaldehído. El ácido acético es un ácido que se encuentra en el vinagre, y que es el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH 3-COOH, y, de acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico. En boca se percibe como un sabor que recuerda el vinagre. Esta presente en las botellas con el corcho mal colocado o en mal estado. Normalmente se considera que un vino se ha estropeado cuando contiene 1,4 gramos de ácido acético por litro. El ácido acético presente en el vino o la sidra puede deberse a varios procesos químicos: Se produce como un subproducto del final de la fermentación al transformarse parte del alcohol etílico debido a la acción de las Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforman el etanol primero en acetaldehído y luego en ácido acético. Es el segundo de los ácidos carboxílicos, después del ácido fórmico o metanoico, que sólo tiene un carbono, y antes del ácido propanoico, que ya tiene una cadena de tres carbonos. El punto de fusión es 16.6 °C y el punto de ebullición es 117.9 °C. En disolución acuosa, el ácido acético puede perder el protón del grupo carboxilo para dar su base conjugada, el acetato. Su pKa es de 4.8 a 25°C, lo cual significa, que al pH moderadamente ácido de 4.8, aproximadamente la mitad de sus moléculas se habrán desprendido del protón. Esto hace que sea un ácido débil y que, en concentraciones adecuadas, pueda formar disoluciones tampón con su base conjugada. La constante de disociación a 20°C es Ka= 1'75·10-5 Es de interés para la química orgánica como reactivo, para la química inorgánica como ligando, y para la bioquímica como metabolito (activado como acetil-coenzima A). También es utilizado como sustrato, en su forma activada, en reacciones catalizadas por las enzimas conocidas como acetil transferasas, y en concreto histona acetil transferasas.
Hoy en día, la vía natural de obtención de ácido acético es a través de la carbonilación (reacción con CO) de metanol. Antaño se producía por oxidación de etileno en acetaldehído y posterior oxidación de éste a ácido acético. Aplicaciones y usos El ácido acético es utilizado como un conservante previniendo el crecimiento de las bacterias y los hongos. Así mismo, es agregado en la mayonesa para incrementar el efecto de inactivación contra la Salmonella. Muestra su mayor actividad a niveles bajos de pH. Adicionalmente, puede ser utilizado como sustancia amortiguadora o ‘buffer' en los alimentos ácidos, o como un componente aromático en algunos productos En apicultura es utilizado para el control de las larvas y huevos de las polillas de la cera, enfermedad denominada Galleriosis, que destruyen los panales de cera que las abejas melíferas obran para criar o acumular la miel. Sus aplicaciones en la industria química van muy ligadas a sus sales aniónicas, como son el acetato de vinilo o el acetato de celulosa (base para la fabricación de rayón, celofán...) Resultado de la oxidación del alcohol etílico a ácido o fermentación acética. Su fórmula es: CH3CO2H. Junto con los ácidos propionico, butírico y sulfúrico compone la acidez volatil del vino. No produce efectos colaterales, ya que es un compuesto natural de todas las células corporales. Solamente debe ser evitado por aquellas personas que sufren de intolerancia al vinagre (casos muy raros). Tanto el ácido acético como los acetatos pueden ser consumidos por todos los grupos religiosos, así como por los vegetarianos (estrictos y no estrictos). Aunque puede ser producido a partir del alcohol, no contiene ninguna traza de este compuesto.
Importancia industrial El ácido acético es el ácido carboxílico de mayor importancia industrial. Es un líquido tóxico e inflamable (Tb = 118 °C; Tf = 16,8 °C; d = 1,07 g/cc). El ácido acético de 99.5% de pureza se denomina “acético glacial” porque cristaliza a baja temperatura. Su producción mundial es de 8,3x106 Tm. El uso principal del ácido acético es para la obtención de diferentes ésteres acéticos. El de mayor producción es el acetato de vinilo para la preparación de poliacetato de vinilo. Los acetatos de etilo, butilo e isopropilo se usan como disolventes de pinturas y resinas. Los acetatos de sodio, plomo, aluminio y cinc se utilizan como auxiliares en la industria textil y de cuero.
Métodos de obtención. Carbonilación del metanol La mayor parte del ácido acético se produce por carbonilación del metanol. En este proceso, el metanol y el monóxido de carbono reaccionan para producir ácido acético, de acuerdo a la ecuación química: CH3OH + CO → CH3COOH El proceso involucra al yodometano como un intermediario, y sucede en tres pasos. Se necesita un catalizador, generalmente un complejo metálico, para la carbonilación (etapa 2). (1) CH3OH + HI → CH3I + H2O (2) CH3I + CO → CH3COI (3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI Al modificar las condiciones del proceso, también puede producirse anhídrido acético en la misma planta. Debido a que tanto el metanol y el monóxido de carbono son materias brutas baratas, la carbonilación del metanol parecía ser un método atractivo para la producción de ácido acético. Henry Dreyfus en la compañía británica Celanese desarrolló una planta piloto de carbonilación del metanol ya en 1925.[4] Sin embargo, la falta de materiales prácticos que puedan contener la reacción mezcla de reacción corrosiva a la alta presión requerida (200 atm desalentó la comercialización de estas rutas. El primer proceso comercial de carbonilación del metanol, que usaba un catalizador de cobalto, fue desarrollado por la compañía química alemana BASF en 1963. En 1968, un catalizador basado en rodio (cis-[Rh (CO)2I2]- mostró que podría actuar eficientemente a menor temperatura, y con casi ningún subproducto. La primera planta en usar este catalizador fue construida por la compañía química norteamericana Monsanto en 1970, y la carbonilación del metanol catalizada por
rodio se constituyó en el método dominante de producción de ácido acético (ver proceso Monsanto). En las postrimerías de los años 1990, las compañías químicas de BP comercializaron el catalizador del proceso Cativa (Ir (CO)2I2]−), que es promovido por el rutenio. Este proceso catalizado por iridio es más verde y más eficiente[5] y ha sustituido ampliamente al proceso Monsanto, frecuentemente en las mismas plantas de producción. Oxidación del acetaldehído Previo a la comercialización del proceso Monsanto, la mayor parte de ácido acético era producido por oxidación del acetaldehído. Este permanece como el segundo método más importante de fabricación, aunque no es competitivo con la carbonilación del metanol. El acetaldehído puede ser producido por oxidación del butano o nafta ligera, o por hidratación del etileno. Cuando el butano o la nafta ligera son calentados con aire en la presencia de varios iones metálicos, incluyendo los de manganeso, cobalto y cromo; se forma el peróxido y luego se descompone para producir ácido acético según la ecuación química: 2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O Generalmente, la reacción se lleva a cabo en una combinación de temperatura y presión diseñadas para ser lo más caliente posibles mientras se mantiene al butano en fase líquida. Unas condiciones de reacción típicas son 150 °C and 55 atm. Se pueden formar subproductos, que incluyen a la butanona, acetato de etilo, ácido fórmico, y ácido propiónico. Estos subproductos también son de valor comercial, y las condiciones de reacción pueden ser modificadas para producir más de ellos si son económicamente útiles. Sin embargo, la separación de ácido acético de los subproductos agrega costo al proceso. Bajo condiciones similares, y usando catalizadores similares a los usados 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 Usando catalizadores modernos, esta reacción puede tener un rendimiento de ácido acético superior al 95%. Los principales subproductos son el acetato de etilo, ácido fórmico y formaldehído, todos ellos con un punto de ebullición menor que el del ácido acético, y se pueden separar fácilmente por destilación.[6]
Oxidación del etileno El acetaldehído puede ser preparado a partir del etileno por medio del proceso Wacker, y luego ser oxidado como se describió anteriormente. Más recientemente se ha comercializado una conversión del etileno a ácido acético más barata y en una sola etapa por la compañía química Showa Denko, que abrió una planta de oxidación de etileno en Ōita, Japón, en 1997.[7] El proceso está catalizado por un catalizador metálico de paladio en un soporte de heteropoliácido, tal como el ácido tungstosilícico. Se cree que este método es competitivo con la carbonilación del metanol en plantas pequeñas (100– 250 kt/a), dependiendo del precio local del etileno.
