乙酸

命名

乙酸（ethanoic acid）既是常用的名稱，也是國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）規定的官方名稱。俗稱醋酸（acetic acid），該名稱來自於拉丁文中的表示醋的詞「acetum」。無水的乙酸在略低於室溫的溫度下（16.7℃），能夠轉化為一種具有腐蝕性的冰狀晶體，故常稱幾乎不含水的醋酸為冰醋酸（glacial acetic acid）。
乙酸的實驗式（最簡式）為CH₂O，分子式為C₂H₄O₂，結構簡式為CH₃-COOH、CH₃COOH來突出其中的羧基，表明更加準確的結構。失去H⁺後形成的離子為乙酸根陰離子。乙酸最常用的正式縮寫是AcOH 或 HOAc，其中Ac代表了乙酸中的乙醯基（CH₃CO）。酸鹼中和反應中也可以用HAc表示乙酸，其中Ac代表了乙酸根陰離子（CH₃COO⁻），但很多人認為這樣容易造成誤解。上述兩種情況中，Ac都不應與化學元素中錒的縮寫混淆。

歷史

乙酸發酵細菌（醋酸桿菌）能在世界的每個角落發現，每個民族在釀酒的時候，不可避免的會發現醋——它是這些酒精飲料暴露於空氣後的自然產物。如中國就有杜康的兒子黑塔因釀酒時間過長得到醋的說法。
乙酸在化學中的運用可以追溯到很古老的年代。在公元前3世紀，希臘哲學家泰奧弗拉斯托斯詳細描述了乙酸是如何與金屬發生反應生成美術上要用的顏料的，包括白鉛（碳酸鉛）、銅綠（銅鹽的混合物包括乙酸銅）。古羅馬的人們將發酸的酒放在鉛制容器中煮沸，能得到一種高甜度的糖漿，叫做「sapa」。「sapa」富含一種有甜味的鉛糖，即乙酸鉛，這導致了羅馬貴族間的鉛中毒。8世紀時，波斯鍊金術士賈比爾，用蒸餾法濃縮了醋中的乙酸。
文藝復興時期，人們通過金屬醋酸鹽的乾餾製備冰醋酸。16世紀德國鍊金術士安德烈亞斯·利巴菲烏斯就描述了這種方法，並且拿由這種方法產生的冰醋酸來和由醋中提取的酸相比較。僅僅是因為水的存在，導致了醋酸的性質發生如此大的改變，以至於在幾個世紀裡，化學家們都認為這是兩個截然不同的物質。法國化學家阿迪（Pierre Adet）證明了它們兩個是相同的。
1847年，德國科學家阿道夫·威廉·赫爾曼·科爾貝第一次通過無機原料合成了乙酸。這個反應的歷程首先是二硫化碳經過氯化轉化為四氯化碳，接著是四氯乙烯的高溫分解後水解，並氯化，從而產生三氯乙酸，最後一步通過電解還原產生乙酸。
1910年時，大部分的冰醋酸提取自乾餾木材得到的煤焦油。首先是將煤焦油通過氫氧化鈣處理，然後將形成的乙酸鈣用硫酸酸化，得到其中的乙酸。在這個時期，德國生產了約10000噸的冰醋酸，其中30%被用來製造靛青染料。

酸性

羧酸中，例如乙酸，的羧基氫原子能夠部分電離變為氫離子（質子）而釋放出來，導致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度係數為4.8，pKₐ=4.75（25℃），濃度為1mol/L的醋酸溶液（類似於家用醋的濃度）的pH為3-4，也就是說僅有0.4%的醋酸分子是解離的。
乙酸的酸性促使它還可以與碳酸鈉、氫氧化銅、苯酚鈉等物質反應。乙酸還可以使紫色石蕊試液變紅。
2CH₃COOH + Na₂CO₃  2CH₃COONa + CO₂ + H₂O
2CH₃COOH + Cu(OH)₂  (CH₃COO)₂Cu + 2H₂O
CH₃COOH + C₆H₅ONa  C₆H₅OH （苯酚）+ CH₃COONa

二聚物（偶合）

乙酸的晶體結構顯示 ，分子間通過氫鍵結合為二聚體（亦稱二締結物），二聚體也存在於120℃的蒸汽狀態。二聚體有較高的穩定性，現在已經通過冰點降低測定分子量法以及X光衍射證明了分子量較小的羧酸如甲酸、乙酸在固態及液態，甚至氣態以二聚體形式存在。當乙酸與水溶和的時候，二聚體間的氫鍵會很快的斷裂。其它的羧酸（乃至結構相似的碳酸氫鹽）也有類似的二聚現象。
（兩端連接H）

溶劑

液態乙酸是一個親水（極性）質子化溶劑，與乙醇和水類似。因為介電常數為6.2，它不僅能溶解極性化合物，比如無機鹽和糖，也能夠溶解非極性化合物，比如油類或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能與許多極性或非極性溶劑混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成為了化工中廣泛運用的化學品。

鑑別

乙酸可以通過其氣味進行鑑別。若加入氯化鐵（III），生成產物「乙酸鐵」為深紅色並且會在酸化後消失，通過此顏色反應也能鑑別乙酸。乙酸與三氧化砷反應生成氧化二甲砷，通過產物的惡臭可以鑑別乙酸。

生物化學

乙酸中的乙醯基，是生物化學中所有生命的基礎。當它與輔酶A結合後，就成為了碳水化合物和脂肪新陳代謝的中心。然而，乙酸在細胞中的濃度是被嚴格控制在一個很低的範圍內，避免使得細胞質的pH發生破壞性的改變。與其它長鏈羧酸不同，乙酸並不存在於甘油三酸脂中。但是，人造含乙酸的甘油三酸脂，又叫甘油醋酸酯（三乙酸甘油酯），則是一種重要的食品添加劑，也被用來製造化妝品和局部性藥物。
乙酸由一些特定的細菌生產或分泌。值得注意的是醋菌類梭菌屬的丙酮丁醇梭桿菌，這個細菌廣泛存在於全世界的食物、水和土壤之中。在水果或其他食物腐敗時，醋酸也會自然生成。乙酸也是包括人類在內的所有靈長類生物的陰道潤滑液的一個組成部分，被當作一個溫和的抗菌劑。

製備

乙酸的製備可以通過人工合成和細菌發酵兩種方法。現在，生物合成法，即利用細菌發酵，僅占整個世界產量的10%，但是仍然是生產醋的最重要的方法，因為很多國家的食品安全法規規定食物中的醋必須是由生物製備的。75%的工業用乙酸是通過甲醇的羰基化製備，具體方法見下。空缺部分由其他方法合成。
整個世界生產的純乙酸每年大概有500萬噸，其中一半是由美國生產的。歐洲現在的產量大約是每年100萬噸，但是在不斷減少。日本每年也要生產70萬噸純乙酸。每年世界消耗量為650萬噸，除了上面的500萬噸，剩下的150萬噸都是回收利用的 。

乙醇氧化法

由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發生氧化反應製得。
C₂H₅OH + O₂  CH₃COOH + H₂O

乙烯氧化法

由乙烯在催化劑（所用催化劑為氯化鈀：PdCl₂、氯化銅：CuCl₂和乙酸錳：(CH₃COO)₂Mn）存在的條件下，與氧氣發生反應生成。此反應可以看作先將乙炔氧化成乙醛，再通過乙醛氧化法製得。

丁烷氧化法

丁烷氧化法又稱為直接氧化法，這是用丁烷為主要原料，通過空氣氧化而製得乙酸的一種方法，也是主要的乙酸合成方法。
2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂  4CH₃COOH + 2H₂O

用途

乙酸是製備很多化合物所需要使用的基本化學試劑。最大的單一使用乙酸的是製備乙酸乙烯酯單體，接下來是製備乙酸酐和其他酯。在醋中的乙酸僅占了所有乙酸中的很小一部分。

乙酸酐

兩分子乙酸的縮合產物是乙酸酐，每年全世界生產乙酸酐消耗了大概25%-30%的乙酸。乙酸酐也可以直接通過甲醇羰基化製備。Cativa的設備也可以用來生產乙酸酐。
乙酸酐是一個很強的乙醯化試劑。因此，它的主要用途就是制乙酸纖維素酯，這個合成織物主要用於製作電影膠片。乙酸酐也用來製備阿司匹林和海洛因等其他化合物。

醋

以醋的形式，乙酸溶液（一般含5%到18%（質量分數）的乙酸）被用作調味品，也被用來醃蔬菜和其他食物。一般來說，醃菜用的醋在濃度上比一般調味品醋濃度更大。食用醋的總量在世界乙酸年產量中只占一個很小的比例，不過在歷史上，這卻是一個悠久的應用。
醋的製作方法分為2種:
1.釀造法
最傳統的方法，以酒精發酵製成。
2.化學合成法
以冰醋酸稀釋後，加入香料調味而成。此方法成本低廉，但風味較差，也容易為不良商人使用。

溶劑

冰醋酸是一個良好的極性質子溶劑，常常被用來作為重結晶提純有機化合物的溶劑。純的溶融狀態的乙酸是生產對苯二甲酸的溶液，對苯二甲酸是製備聚對苯二甲酸乙二酯的重要原料。儘管現在僅有5%-10%的乙酸作此用途，不過據預測，它在今後幾十年內將有顯著的增長，因為聚對苯二甲酸乙二酯的產量正在增加。
在有碳正離子參與的反應中，常常使用乙酸作為溶液，例如傅-克反應。
冰醋酸在分析化學上被用來與弱鹼反應，比如有機氨基化合物。冰醋酸比水的酸性更強而鹼性更弱，因此氨基化合物在中間過程中類似於強鹼，可以被溶於乙酸中的強酸滴定，比如溶於乙酸的高氯酸；而在水中為強酸的氫鹵酸在冰醋酸中只能部分電離，從而體現出其酸性的差別。