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Essigsäure

Essigsäure (systematisch Ethansäure,lateinischacidum aceticum) ist eine farblose, ätzende, hygroskopische, brennbare Flüssigkeit aus der Gruppe der Carbonsäuren. Es handelt sich um eine einfache Carbonsäure der Zusammensetzung C2H4O2 und der Halbstrukturformel CH3COOH. Sie weist einen charakteristischen sauren Geschmack und Geruch auf. Sie ist eine schwache Säure, die in wässriger Lösung nur teilweise dissoziiert.

Strukturformel
Allgemeines
Name Essigsäure
Andere Namen
  • Ethansäure (system.)
  • Acetoxylsäure
  • Acetylsäure (veraltet)
  • acidum aceticum (lateinisch)
  • AcOH
  • Äthansäure
  • Eisessig (hochkonzentrierte Säure 99–100 %)
  • Ethoxylsäure
  • HAc
  • Holzsäure (obsolet)
  • Methylameisensäure
  • Methancarbonsäure
  • Methylcarbonsäure
  • E 260
  • Säureessig
  • ACETIC ACID (INCI)
Summenformel C2H4O2
Kurzbeschreibung

stechend riechende Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Arzneistoffangaben
ATC-Code
Eigenschaften
Molare Masse 60,05 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,05 g·cm−3 (20 °C)

Schmelzpunkt

17 °C

Siedepunkt

118 °C

Dampfdruck
  • 15,8 hPa (20 °C)
  • 27,9 hPa (30 °C)
  • 47,2 hPa (40 °C)
  • 76,9 hPa (50 °C)
pKS-Wert

4,76

Löslichkeit

vollständig mischbar mit Wasser (20 °C)

Dipolmoment

1,70(3) D (5,7 · 10−30 C · m)

Brechungsindex

1,3726 (20 °C, λ = 589,3 nm)

Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze H:226​‐​314
P:210​‐​280​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​305+351+338
MAK

DFG/Schweiz: 10 ml·m−3 bzw. 25 mg·m−3

Toxikologische Daten

3310 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Essigsäure ist eine wichtige Industriechemikalie zur Herstellung von Polymeren wie Polyvinylacetat oder Celluloseacetat. Der globale Bedarf betrug 2014 etwa zehn Millionen Jahrestonnen. Essigsäure für industrielle Zwecke wird meist durch die Carbonylierung von Methanol oder durch die Oxidation von Acetaldehyd gewonnen.

Die im Haushalt verwendete Essigsäure, in verdünnter wässriger Lösung als Essig bezeichnet, wird ausschließlich durch Essigsäuregärung von Ethanol gewonnen. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt sie die E-Nummer E 260. Neben der Verwendung als Lebensmittel wird verdünnte Essigsäure als Entkalkungsmittel eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis

Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), eine Institution, die unter anderem Empfehlungen zur Nomenklatur und Terminologie von chemischen Verbindungen vergibt, bevorzugt den Trivialnamen Essigsäure als Standardnamen. Zugleich hat die IUPAC den Namen Ethansäure als systematischen Namen festgelegt, der sich aus der substitutiven Nomenklatur ergibt.

Der englische Namensbestandteil acetic, der deutsche Name des Essigsäure-Anions, Acetat, und die veralteten Namen Acetylsäure und Acetoxylsäure leiten sich vom lateinischen Wort für Essig, acetum, ab. In den chemischen Kurzbezeichnungen AcOH oder HAc steht das Ac für die Acetylgruppe respektive die Acetoxygruppe, OH steht für die OH-Gruppe der Carboxygruppe und H für das Proton der Säure.

Die Bezeichnung Eisessig bezieht sich auf die Eigenschaft von wasserfreier Essigsäure, bei einer Temperatur von 16,6 °C oder niedriger zu eisähnlichen Kristallen zu gefrieren. Der Name Holzessig bezieht sich auf Essigsäure, die aus der trockenen Destillation von Holz gewonnen wurde. Die Namen Methylameisensäure, Methancarbonsäure und Methylcarbonsäure stammen aus älteren substitutiven Nomenklaturen.

Die europäische und die asiatische Küche nutzen Essig seit vielen Jahrhunderten als Würzmittel zur Säuerung und zur Konservierung von Lebensmitteln. Auch die Verwendung als Ingredienz kosmetischer Mittel im alten Ägypten ist belegt. In Europa geht die Verwendung als Lebensmittel bis in die Antike zurück. Posca, ein Getränk aus Essigwasser, war ein nichtalkoholisches Getränk im Römischen Reich. Der antibakteriell wirkende Essig erlaubte den Genuss von möglicherweise mikrobiologisch belastetem Wasser. Bekannt war damals bereits die chemische Verwendung der Essigsäure. Im dritten Jahrhundert vor Christus beschrieb der griechische Philosoph und Naturforscher Theophrastos von Eresos die Einwirkung von Essig auf Blei zur Herstellung von Bleiweiß, ein im Altertum bedeutendes Weißpigment. Noch zu Ende des 18. und Beginn des 19. Jahrhunderts herrschte die Meinung, Essigsäure sei die einzige pflanzliche Säure und alle anderen beständen aus ihren zusammengesetzten Formen. Carl Wilhelm Scheele widerlegte dies 1786 durch die Isolierung der Gallussäure. Es brauchte jedoch lange, bis sich die Erkenntnis allgemein durchsetzte. 1814 ermittelte Jöns Jakob Berzelius die Zusammensetzung der Essigsäure. Im 18. Jahrhundert galt die Anwendung von „Pestessig“ oder „Vierräuberessig“, ein Kräuterauszug auf Essigbasis, als Schutz vor ansteckenden Krankheiten. Vor dem Kontakt mit Kranken sollten damit der Mund und die Nase ausgespült und die Hände gewaschen werden.

Fermentation von Wein

Aceto balsamico, Rot- und Weißweinessig
Hauptartikel: Essig

Wie bei dem bekannten Aceto balsamico in der italienischen Region Modena gewannen die Hersteller den Essig traditionell aus Wein, der offen stehengelassen wurde und dabei vergor. Das im Mittelalter in Frankreich entwickelte Orléans-Verfahren (Offene Gärung) gewann den Essig aus Wein, der in große und flache Bottiche gefüllt und offen hingestellt wurde. Taufliegen, auch als Frucht- oder Essigfliegen bekannt, trugen Essigsäurebakterien ein, die eine Kahmhaut auf der Weinoberfläche bildeten, die sogenannte Essigmutter. Nach diesem Verfahren werden heute noch hochwertige Weinessige hergestellt.

Eine Weiterentwicklung erfolgte im 19. Jahrhundert durch das Schüzenbach-Verfahren, auch Schnellessig- oder Fesselverfahren genannt, und dem Rundpumpverfahren mit den ersten Oberflächenfermentern. Eine Weiterentwicklung war das Großraumbildnerverfahren. Dabei wurde beim Fessel-, Generator- oder Spanbildnerverfahren die wein- beziehungsweise alkoholhaltige Lösung durch große Holzgeneratoren gerieselt, die beispielsweise mit Buchenspänen gefüllt waren und als natürlicher Träger für die Ansiedlung der Bakterien dienten. Die von der Reaktionswärme angetriebene Luftzirkulation gewährleistete die Sauerstoffzufuhr über eine Belüftung am Boden der Behälter. Ähnliche Verfahren zur Herstellung von Essig sind bis in die heutige Zeit im Einsatz.

Der französische Wissenschaftler Louis Pasteur entdeckte 1856 die Rolle der Bakterien bei der Essigherstellung. 1868 arbeitete er erstmals selektive Wachstumsbedingungen für die Essigsäurebakterien aus und setzte diese ein. Damit legte er den Grundstein für die kontrollierte Herstellung von Essig in Form von Weinessig mit einem Essigsäureanteil von etwa 6 %. Das Verfahren und die Ausbeute verbesserten sich erst 1949 durch die Einführung eines Submersverfahrens in Form des „Frings-Acetators“, benannt nach dem Unternehmen Heinrich Frings GmbH & Co KG in Bonn, das maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war. Das Submersverfahren ist die häufigste Produktionsform für biogene Essigsäure.

Trockene Destillation von Holz

Perstorp-Anlage zur Holzverkokung und Aufkonzentration von Holzessig (1884)

Um 1800 begann die Herstellung von Essigsäure aus Holzessig nach Lowitz. Dabei lieferte Buchenholz etwa 6 % der Trockenmasse an Essigsäure. Der Holzessig, der billiger herzustellen war als der durch Fermentation gewonnene Essig, reagierte mit Kalk zu Calciumacetat, dem Graukalk. Aus diesem konnte durch Reaktion mit Mineralsäuren Essigsäure in hoher Konzentration gewonnen werden, die durch Destillation weiter aufkonzentriert wurde. Die deutsche Industrie stellte zu Beginn des 20. Jahrhunderts nach diesem Verfahren etwa 35.000 Jahrestonnen Essigsäure her.

Industrielle Herstellung

Kristalline Essigsäure

Dem deutschen Chemiker Hermann Kolbe gelang 1845 die Synthese von Essigsäure aus anorganischen Verbindungen. Die photochemische Reaktion von Tetrachlorethen in Gegenwart von Wasser und Chlor führte zu Trichloressigsäure, einer starken Säure (pKS-Wert: 0,65), die sich mit Natriumamalgam in Essigsäure überführen ließ. Die Reaktion fand indes keine technische Anwendung.

Die erste großtechnische Herstellung erfolgte im Ersten Wacker-Verfahren durch die Hydratisierung von Acetylen unter Quecksilbersulfat/Schwefelsäure-Katalyse zu Acetaldehyd. Dieser wurde unter Mangankatalyse weiter zu Essigsäure oxidiert. Die Wacker Chemie entwickelte dieses Verfahren 1913.

Nachdem in den 1960er Jahren große Mengen an Ethylen zur Verfügung standen, löste das Wacker-Hoechst-Verfahren das Erste Wacker-Verfahren ab. Dabei entsteht der Acetaldehyd durch Oxidation von Ethylen. Die installierte Produktionskapazität betrug in den 1970er Jahren etwa 2,6 Millionen Jahrestonnen.

Mit dem Ausbau der Erdölverarbeitung fielen in den Raffinerien große Mengen von gasförmigen Kohlenwasserstoffen an, die zunächst weder als Kraftstoffe noch in der chemischen Industrie verwendet wurden. Das anfallende Butan und die Butene wurden ab 1952 in der Butanoxidation, die bereits seit 1884 bekannt war, großtechnisch genutzt. Es entstanden Essig-, Ameisen-, Propion- und Buttersäure sowie neutrale Produkte wie Ketone, Aldehyde, Ester und Alkohole.

Der BASF-Chemiker Walter Reppe zeigte 1941 die Wirksamkeit der Carbonyle als Katalysatoren für die Herstellung von Carbonylverbindungen. Basierend auf diesen Arbeiten entwickelte die BASF einen Prozess, mit dem unter hohem Druck und Temperaturen Methanol und Kohlenstoffmonoxid zu Essigsäure umgesetzt wurden. Das Methanol selbst stellte einen Rohstoff dar, der nicht primär auf Erdöl basierte, sondern über Synthesegas aus verschiedenen Rohstoffquellen wie Erdgas und Kohle gewonnen wurde. 1960 wurde der BASF-Prozess erstmals großtechnisch in einer Anlage in Ludwigshafen am Rhein umgesetzt. Die BASF steigerte die Kapazität von anfänglich 3600 Jahrestonnen kontinuierlich auf 45.000 Jahrestonnen im Jahr 1981. 1966 baute die amerikanische Borden Chemical Co. eine weitere Anlage auf der Basis des BASF-Prozesses mit einer Kapazität von 45.000 Jahrestonnen in Geismar in Louisiana, die bis 1981 auf 64.000 t/a aufgestockt wurde.

In den späten 1960er Jahren entwickelte Monsanto den Monsanto-Prozess, in dem Essigsäure durch Carbonylierung von Methanol mit Kohlenstoffmonoxid hergestellt wird. 1970 baute Monsanto die erste Anlage in Texas City mit einer Startkapazität von 135.000 Jahrestonnen, die bis 1975 auf 270.000 Jahrestonnen erhöht wurde. Bereits kurze Zeit nach diesem Start wurde der BASF-Prozess im Vergleich unwirtschaftlicher und konnte nicht mehr konkurrieren. 1978 baute Celanese die Clear Lake Plant in Seabrook in Texas auf der Basis des Monsanto-Prozesses mit einer Startkapazität von 27.000 Jahrestonnen. Prozessverbesserungen steigerten die Kapazität auf 900.000 Jahrestonnen.

1986 kaufte BP chemicals die Rechte am Monsanto-Prozess ohne die Modifikationen von Celanese und modifizierte ihn mit einem Iridium-Katalysator. Dieser als Cativa-Prozess bezeichnete Weg wurde in den frühen 1990er Jahren weiterentwickelt und ersetzte und verbesserte den Prozess in der Monsanto-Fabrik in Texas City.

Freie Essigsäure

Essigsäure ist ein Bestandteil von Pflanzensäften und ätherischen Ölen. Alkoholische Getränke, die für längere Zeit der Luft ausgesetzt sind, bilden durch Oxidation des Ethanols Essigsäure. Die in der Umwelt weit verbreiteten Essigsäurebakterien treten fast überall dort auf, wo Hefepilze Glucose oder andere Zucker zu Ethanol vergären. Die Bakterien oxidieren das entstehende Ethanol weiter zu Essigsäure. Im Darmtrakt von Insekten, die sich von Kohlenhydraten ernähren, bilden Essigsäurebakterien einen Teil der Darmflora. Die Assimilation der Essigsäure ergänzt gegebenenfalls die Bienenernährung. Die Herstellung von Essigsäure durch Bakterien tritt bei der Erzeugung von Silagen wie Maissilage als unerwünschte Nebenreaktion auf; ein zu hoher Essigsäureanteil in der Silage macht diese für das Vieh nicht mehr zuträglich.

Acetobacter aceti, ein Gram-negatives Bakterium, sowie das Bakterium Clostridium acetobutylicum scheiden Essigsäure als Teil ihres Stoffwechsels aus. Diese Mikroorganismen treten überall dort auf, wo Ethanol als Teil der Zuckerfermentation vorkommt. Acetobacter aceti wächst am besten bei Temperaturen von 25 bis 30 °C und einem pH-Wertbereich von 5,4 bis 6,3. Essigsäure ist auch Bestandteil der Vaginalschmierung des Menschen und anderen Primaten, wo es als ein mildes antibakterielles Mittel dient.

Bei der Propionsäuregärung zur Reifung von Hartkäse fermentieren Streptokokken und Milchsäurebakterien Lactose zu Milchsäure; im weiteren Verlauf setzen Propionsäurebakterien die Milchsäure zu Essigsäure und Propionsäure um, die Komponenten des Käsearomas sind.

Ein Teil der globalen Methanproduktion stammt aus dem Acetatstoffwechsel von Archaeen wie Methanosarcina thermophila. Im Fermentationsweg unterliegt Essigsäure einer Decarboxylierung zu Methan und Kohlenstoffdioxid:

C H 3 C O O + H + C H 4 + C O 2 {\displaystyle \mathrm {CH_{3}COO^{-}+\ H^{+}\longrightarrow CH_{4}+CO_{2}} }

Organische Säuren wie Ameisen- und Essigsäure sind Bestandteile der globalen Troposphäre und tragen zum Ansäuern von Niederschlägen bei. Essigsäure gelangt etwa bei Waldbränden in die Atmosphäre. Ameisen- und Essigsäure repräsentieren etwa ein Viertel der atmosphärischen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe. Neben Emissionen aus Biomasse tragen photochemische Reaktionen zur Bildung von Essigsäure in der Atmosphäre bei.

Interstellares Vorkommen von Essigsäure wurde zuerst 1996 in der molekularen Wolke von Sagittarius B2 Nord, genannt die Heimat der großen Moleküle, ungefähr 390 Lichtjahre vom Milchstraßenzentrum und etwa 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, entdeckt. Unter Laborbedingungen wurde nachgewiesen, dass Kohlenstoffdioxid und Methan bereits bei 12 K unter dem Einfluss energiereicher Strahlung über einen Radikalmechanismus zu Essigsäure reagieren.

C H 4 + C O 2 C H 3 C O O H {\displaystyle \mathrm {CH_{4}+CO_{2}\longrightarrow CH_{3}COOH} }

Dieser Mechanismus könnte die Bildung der interstellaren Vorkommen erklären.

Salze der Essigsäure

Die natürlich vorkommenden, aber sehr seltenen Mineralien wie Hoganit [Cu(CH3COO)2·H2O] oder Paceit [CaCu(CH3COO)4·6 H2O] sind Beispiele für Acetatvorkommen in der unbelebten Natur. Die Mineralien entstanden vermutlich durch die Reaktion von Erzen mit Essigsäure pflanzlichen Ursprungs. Ein weiterer Vertreter der Acetatmineralien ist das Calclacit [Ca(CH3COO)Cl·5 H2O]. Dieses entsteht durch die Reaktion von calciumhaltigem Material mit Essigsäure, die aus pflanzlichem Material wie Holz freigesetzt wurde.

Organische Essigsäureverbindungen

Acetyl-Coenzym A (blau: Acetylrest)
Vereinfachte Darstellung des Citratzyklus

Acetylierte Verbindungen, das heißt Austausch von einem Wasserstoffatom durch die Acetylgruppe der Essigsäure an den funktionellen Gruppen −OH, −SH und −NH2, aber auch direkt an einer −C−H-Bindung, sind in der Natur weit verbreitet und haben vielfältige Funktionen.

  • Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA), die Acetylgruppe als Thioester an Coenzym A gebunden, ist zentral für den Stoffwechsel von Kohlenhydraten und Fetten und essenziell bei der Synthese und Oxidation von Fettsäuren und der Oxidation von Pyruvat im Citratzyklus. Die Thioesterbindung ist eine sehr reaktive Bindung, die Hydrolyse ist mit −31,5 kJ/mol exergonisch. Konrad Bloch und Feodor Lynen, dem 1951 die Isolierung aktivierter Essigsäure, Acetyl-Coenzym A, aus Hefezellen gelang, erhielten 1964 für ihre Entdeckungen, die den Acetyl-CoA- und den Fettsäuremetabolismus verknüpften, den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
  • Acetylcholin, ein Ester der Essigsäure und des Aminoalkohols Cholin, ist einer der wichtigsten Neurotransmitter in vielen Organismen, so auch im Menschen. Er spielt eine wichtige Rolle bei Lern- und Gedächtnisprozessen.
  • Die synthetische Acetylsalicylsäure (Markenname: Aspirin) und das synthetische Acetylcystein werden als Medikamente verwendet.

Bei Biopolymeren modifiziert Acetylierung die Polymereigenschaften. Peracetylierte Polymere haben eine sehr geringe Löslichkeit:

  • Chitin (Acetylglucosamin) ist das in der Natur am weitesten verbreitete Aminozucker-Polymer. Bei Pilzen ist es der Hauptbestandteil der Zellwand und bei Gliederfüßern die Hauptkomponente des Exoskeletts.

Acetylierung ist – nach Phosphorylierung – die zweithäufigste selektive, posttranslationale Modifikation in eukaryontischen Zellen. Acylierung (oder nachfolgende Deacetylierung) sorgt für biologisch unterschiedlich aktive Populationen:

  • N-Acetylierung von Lysin in Histonen reduziert die positiven Oberflächenladungen dieser Proteine und somit auch ihre Bindungen an die DNA.
  • N-terminale Acetylierung von Proteinen spielt eine wichtige Rolle bei der Synthese, Stabilität und Lokalisierung von Proteinen.
Übersicht über die Synthesewege für Essigsäure

Weltweit bestehen Produktionskapazitäten für Essigsäure in Höhe von etwa 7 Mio. Tonnen pro Jahr. Zwischen 1998 und 2006 gab es weltweit ein durchschnittliches Wachstum der Produktion von 3 % bis 4 % pro Jahr, wobei etwa 70 % der Jahresproduktion in den USA (1996: 36 %; 2006: 32 %), Westeuropa (1996: 24 %; 2006: 17 %) und Japan (1996: 16 %; 2006: 11 %) hergestellt werden. Die ostasiatische Produktion stieg im Vergleich zu diesen Regionen von 1996 mit 14 % auf etwa 18 % im Jahr 2006. Die katalytische Oxidation von Leichtbenzin sowie die Rektifikation von Holzessig wird nur noch selten genutzt. Etwa 190.000 Tonnen werden jährlich weltweit fermentativ hergestellt, wobei etwa 70 % des Weltbedarfs an Speiseessig im Submersverfahren in etwa 700 Bioreaktoren produziert werden.

Biotechnische Herstellung

Die biotechnische, fermentative Herstellung von Essigsäure ist die Oxidation („Veratmung“) von Ethanol durch Bakterien der Gattungen Acetobacter und Gluconobacter. Es handelt sich biochemisch betrachtet um eine partielle Oxidation und nicht, wie es irrtümlich beschrieben wird, um eine Gärungsform. Die Bakterien wandeln etwa durch Gärungsprozesse entstandenes Ethanol durch eine „subterminale Oxidation“ über Acetaldehyd in Essigsäure um.

C 2 H 5 O H + 1 / 2 O 2 C H 3 C H O + H 2 O {\displaystyle \mathrm {C_{2}H_{5}OH\ +1/2\ O_{2}\longrightarrow CH_{3}CHO+\ H_{2}O} }
C H 3 C H O + 1 / 2 O 2 C H 3 C O O H {\displaystyle \mathrm {CH_{3}CHO\ +\ 1/2\ O_{2}\longrightarrow CH_{3}COOH} }

Die Oxidation erfolgt durch membranassoziierte Alkoholdehydrogenasen (ADH) und Aldehyddehydrogenasen (ALDH), die als prosthetische Gruppe Pyrrolochinolinchinon (PQQ) und bei den ADH zusätzlich Häm c enthalten. Die bei der Oxidation freiwerdenden Elektronen werden über Ubichinon auf eine ebenfalls membrangebundene Oxidase übertragen.

Ausgangsstoffe für die Essigsäurebildung können Wein, Bier oder Malz sein. Dabei sind die Bakterien von einer ausreichenden Sauerstoffversorgung abhängig und reagieren auf sauerstoffarme Bedingungen sehr empfindlich. Bereits bei einer Unterbrechung der Sauerstoffversorgung von wenigen Minuten kommt es zu einer signifikanten Abnahme der Ethanoloxidation. Steht Ethanol als Substrat nicht zur Verfügung, kommt es zu einem oxidativen Abbau der Essigsäure zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Bakterien bauen Kohlenhydrate sowohl über die Glykolyse als auch über den Entner-Doudoroff-Weg zu Pyruvat ab, das im Citratzyklus weiter verstoffwechselt wird.

Manche Arten von anaeroben Bakterien, etwa einige der Gattung Clostridium, können Zucker ohne die Zwischenstufe Ethanol nach folgender chemischer Reaktionsgleichung direkt in Essigsäure umwandeln:

C 6 H 12 O 6 3 C H 3 C O O H {\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}\longrightarrow 3\ CH_{3}COOH} }

Durch den Mangel an Säureresistenz der Bakterien liegt die Konzentration der so erzeugten Essigsäure jedoch unter der Konzentration von Ethanol metabolisierenden Stämmen und macht eine Anreicherung durch Destillation notwendig. Die Essigsäuregärung von Ethanol ist daher die kostengünstigere Herstellungsform.

Butan- und Butenoxidation

Für die C4-Kohlenwasserstoffe Butan, 1-Buten und 2-Buten, die in verschiedenen Raffinerieprozessen anfallen, gab es anfangs weder Verwendung als Kraftstoff noch als Rohstoff für die chemische Industrie. Dass die Oxidation von Butan zu Essigsäure möglich ist, war lange bekannt. Verschiedene Firmen wie die Chemischen Werke Hüls entwickelten technische Prozesse zur Butan- und Butenoxidation. Ab den frühen 1950er Jahren wurden Anlagen für die Flüssigphasenoxidation von n-Butan bei etwa 170 bis 200 °C und 60 bis 80 bar im Hüls-Butan-Prozess gebaut; ein analoges Verfahren geht von Buten aus.

C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 + 5 / 2 O 2 2 C H 3 C O O H + H 2 O {\displaystyle \mathrm {CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}+5/2\ O_{2}\longrightarrow 2\ CH_{3}COOH+H_{2}O} }

Der Celanese-n-Butan-LPO-Prozess arbeitet bei 54 bar und 175 °C mit Cobaltacetat als Katalysator.

Der Anfall von Nebenprodukten wie anderen niedermolekularen Säuren, Ketonen und anderen Oxidationsprodukten erschwerte die Aufarbeitung des Reaktionsgemischs. Durch die komplexe Aufarbeitung und alternative Verwendungen für den C4-Schnitt wurde der Betrieb dieser Anlagen unwirtschaftlich.

Wacker-Hoechst-Verfahren

Hauptartikel: Wacker-Hoechst-Verfahren

Große Mengen an Essigsäure werden mittels des Wacker-Hoechst-Verfahrens über die Oxidation von Ethylen erzeugt. Dabei entsteht durch Oxidation von Ethylen in Gegenwart von Palladium(II)-chlorid als Katalysator Acetaldehyd. Der Sauerstoff der Oxidationsreaktion stammt dabei aus dem als Lösungsmittel verwendeten Wasser. Der im Verfahren verwendete Sauerstoff dient der Reoxidation des Katalysators mittels Kupfer(II)-chlorid. Die folgenden Bilanzgleichungen fassen den ablaufenden katalytischen Kreisprozess zusammen:

( a ) [ P d C l 4 ] 2 + C 2 H 4 + H 2 O C H 3 C H O + P d + 2 H C l + 2 C l {\displaystyle \mathrm {(a)\ [PdCl_{4}]^{2-}+C_{2}H_{4}+H_{2}O\rightarrow CH_{3}CHO+Pd+2\ HCl+2\ Cl^{-}} }
( b ) P d + 2 C u C l 2 + 2 C l [ P d C l 4 ] 2 + 2 C u C l {\displaystyle \mathrm {(b)\ Pd+2\ CuCl_{2}+2\ Cl^{-}\rightarrow [PdCl_{4}]^{2-}+2\ CuCl} }
( c ) 2 C u C l + 1 / 2 O 2 + 2 H C l 2 C u C l 2 + H 2 O {\displaystyle \mathrm {(c)\ 2\ CuCl+1/2\ O_{2}+2\ HCl\rightarrow 2\ CuCl_{2}+H_{2}O} }

mit der Gesamtbilanz:

C 2 H 4 + 1 / 2 O 2 C H 3 C H O {\displaystyle \mathrm {C_{2}H_{4}+1/2\ O_{2}\rightarrow CH_{3}CHO} } .

Die Teilreaktionen (a) bis (c) lassen sich als gekoppelte Reaktionen darstellen:

Der als Zwischenprodukt entstehende Acetaldehyd wird durch Oxidation mit Luft oder Sauerstoff unter Verwendung von Mangan(II)-acetat als Katalysator zur Essigsäure oxidiert. In einer Zwischenstufe entsteht Peressigsäure, die durch den Katalysator zur Essigsäure reduziert wird.

2 C H 3 C H O + O 2 2 C H 3 C O O H {\displaystyle \mathrm {2\ CH_{3}CHO+O_{2}\longrightarrow 2\ CH_{3}COOH} }

Ein älteres Verfahren gewann Acetaldehyd aus Ethylen über die säurekatalysierte Hydratisierung zum Ethanol, welches bei höheren Temperaturen im Lebedew-Prozess zu Acetaldehyd dehydriert wurde.

Monsanto- und Cativa-Prozess

Monsanto-Prozess; Herstellung von Essigsäure aus Methanol und Kohlenstoffmonoxid
Hauptartikel: Monsanto-Prozess

Neuere Anlagen für die industrielle Synthese der Essigsäure arbeiten mit der katalytischen Umsetzung von Methanol mit Kohlenmonoxid unter einem Druck von 30 bis 60 bar und bei Temperaturen von 150 bis 200 °C im Monsanto-Prozess.

C H 3 O H + C O C H 3 C O O H {\displaystyle \mathrm {CH_{3}OH+CO\longrightarrow CH_{3}COOH} }

Der Prozess verwendet einen Rhodium-Katalysator und hat eine Selektivität von über 99 % bezogen auf Methanol. Als aktive Katalysator-Spezies gilt der anionische Komplex cis-[Rh(CO)2I2]. Der Prozess ist ein Beispiel für ein homogenkatalytisches Verfahren und besteht aus mehreren Teilreaktionen.

Als Nebenreaktion wird die Wassergas-Shift-Reaktion katalysiert, wobei geringe Mengen an Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff entstehen. Weiterhin fällt durch Carbonylierung von Ethanol, das als Verunreinigung des Methanols in den Prozess gelangt, Propionsäure an.

Eine Verfahrensvariante entwickelte BP Chemicals 1966. Mittels eines Iridium(III)-iodid-Katalysator-Präkursors im Cativa-Prozess konnte ein höherer Umsatz sowie ein geringerer Kapitaleinsatz beim Bau neuer Anlagen erreicht werden; als aktive Spezies gilt der Iridium-Komplex [Ir(CO)2I2]. Im Jahr 2000 wurde die erste Anlage nach diesem Verfahren in Malaysia in Betrieb genommen.

Mesomere Grenzstrukturen der Essigsäure

Molekulare Eigenschaften

Die Bindungslänge der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung beträgt 154 pm, die der Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung 124 pm, die der Kohlenstoff-Sauerstoff-Einfachbindung 129 pm und die der intermolekularen Wasserstoffbrücke 261 pm.

Die Bindungswinkel der Carboxygruppe betragen 120°, wobei die Kohlenstoff-Sauerstoff-Einfachbindung einen partiellen π-Charakter aufweist. Die Bindung des Sauerstoffatoms der Hydroxygruppe zum Carboxykohlenstoffatom erfolgt über sp2-Orbitale. Die Struktur kann durch zwei mesomere Grenzstrukturen mit einer negativen Partialladung an einem Sauerstoffatom und einer positiven am partiell doppelgebundenen Sauerstoff der Hydroxygruppe dargestellt werden.

Physikalische Eigenschaften

Essigsäure-Kristallstruktur
Sauerstoff
Kohlenstoff
Wasserstoff
Dimerbildung durch gestrichelt gezeichnete Wasserstoffbrückenbindungen
Dampfdruckfunktion von Essigsäure

Essigsäure kristallisiert in der orthorhombischen Raumgruppe Pna21 (Raumgruppen-Nr. 33)Vorlage:Raumgruppe/33 mit den Gitterparametern a = (1332 ± 2) pm, b = (408 ± 1) pm und c = (577 ± 1) pm. Die Moleküle sind über Wasserstoffbrückenbindungen zu endlosen Ketten verbunden.

Essigsäure besitzt mit 118 °C eine relativ hohe Siedetemperatur gegenüber polaren Stoffen mit etwa gleicher molarer Masse; beispielsweise beträgt der Siedepunkt von 1-Propanol 97 °C. Die Ursache dafür ist die Fähigkeit der Essigsäure-Moleküle, über ihre Carboxygruppen Wasserstoffbrückenbindungen auszubilden. In der Flüssigphase bilden die Essigsäuremoleküle Kettenstrukturen aus. In der Gasphase stellt das Dimer aus zwei Essigsäure-Molekülen, die sich wie ein Molekül doppelter molarer Masse verhalten, die stabilste Form dar. Das Aufbrechen der Kettenstrukturen und der Übergang der Dimere in die Gasphase erfordert einen höheren Energieaufwand, erkennbar an der „erhöhten“ Siedetemperatur.

Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach der Antoine-Gleichung entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,68206, B = 1642,540 und C = −39,764 im Temperaturbereich von 290,26 bis 391,01 K.

Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der Gleichung ΔVH0=A·exp(−αTr)(1−Tr)βVH0 in kJ/mol, Tr =(T/Tc) reduzierte Temperatur) mit A = 22,84 kJ/mol, α = 0,0184, β = −0,0454 und Tc = 592,7 K im Temperaturbereich zwischen 298 und 392 K beschreiben.

Reine Essigsäure hat als potentieller Elektrolyt eine, nur auf der Autoprotolyse beruhende, sehr geringe Leitfähigkeit für elektrischen Strom. Die Leitfähigkeit reiner Essigsäure beträgt bei 25 °C 6·10−7 S·m−1. Erst bei Zugabe von Wasser tritt Dissoziation und die Erhöhung der Leitfähigkeit ein. Wasserfreie Essigsäure erstarrt schon bei 16,6 °C zu eisähnlichen Kristallen.

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften
Eigenschaft Typ Wert und Einheit Bemerkungen
Standardbildungsenthalpie ΔfH0liquid
ΔfH0gas
−484,5 kJ·mol−1
−433 kJ·mol−1
Standardentropie S0l, 1 bar
S0g
158,0 J·mol−1·K−1
282,84 J·mol−1·K−1
als Flüssigkeit
als Gas
Verbrennungsenthalpie ΔcH0liquid −875,16 kJ·mol−1
Wärmekapazität cp 123,1 J·mol−1·K−1 (25 °C)
2,05 J·g−1·K−1 (25 °C)
63,44 J·mol−1·K−1 (25 °C)
1,06 J·g−1·K−1 (25 °C)
als Flüssigkeit

als Gas
Kritische Temperatur Tc 318,8 °C
Kritischer Druck pc 57,86 bar
Azentrischer Faktor ωc 0,46652
Schmelzenthalpie ΔfH0 11,72 kJ·mol−1 am Schmelzpunkt
Schmelzentropie ΔfS0 40,5 kJ·mol−1 am Schmelzpunkt
Verdampfungsenthalpie ΔVH0
ΔVH
51,6 kJ·mol−1
23,7 kJ·mol−1

beim Normaldrucksiedepunkt

Chemische Eigenschaften

Flüssige Essigsäure ist ein polares, hydrophiles und protisches Lösungsmittel. Die Dielektrizitätskonstante ε beträgt 6,2 (bei 25 °C). Sie mischt sich leicht mit polaren und unpolaren Lösungsmitteln wie Wasser, Chloroform und Hexan. Essigsäure löst sowohl polare Verbindungen wie anorganische Salze und Zucker, als auch unpolare Verbindungen wie niedermolekulare Alkane. Mit höheren Alkanen wie Octan ist Essigsäure nicht mehr vollständig mischbar; die Mischbarkeit nimmt mit zunehmender Kettenlänge der Alkane ab.

In wässriger Lösung reagiert Essigsäure als mittelstarke Säure; der pKS-Wert beträgt 4,76. In einer protolytischen Reaktion stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Essigsäure und dem Acetat-Ion ein, das stark auf Seiten der Säure liegt. Wie bei allen Carbonsäuren ist die Carboxylatgruppe des Acetat-Ions durch Mesomerie stabilisiert, was wesentlich zur sauren Reaktion der Carbonsäuren beiträgt:

Der Dissoziationsgrad der Säure liegt in verdünnten Lösungen nur im Bereich einiger Prozente. In einer 1-molaren Lösung beträgt er nur etwa 0,5 %. Das dabei entstehende Oxoniumion (H3O+) führt zu einer sauren Lösung (pH-Wert < 7). Bei einer 30%igen Lösung, entsprechend einer 5-molaren Lösung, beträgt der pH 1,7,bei einer 40%igen Lösung 1,53 und bei einer 50%igen Lösung 1,31.

Titrationskurve von Essigsäure mit 0,1-molarer Natriumhydroxidlösung. Die farbigen Bereiche kennzeichnen die Bereiche, in denen die pH-Indikatoren Phenolphthalein und Methylorange anzeigen.

Wird der pH-Wert einer Essigsäurelösung durch Zusatz einer starken Base oder durch Zusatz von Acetaten erhöht, wird eine Pufferlösung gebildet. Ist der pH-Wert der Lösung gleich dem pKS-Wert der Essigsäure, liegen Essigsäure und Acetat-Ion in derselben Konzentration vor. Dies ist der optimale Punkt eines Essigsäure-Acetat-Puffers, an dem die Änderung des pH-Werts beim Zusatz von Säuren oder Basen maximal abgepuffert wird. Dieses im Sauren effektive Puffersystem ist bedeutend für biochemische Systeme, da es einen günstigen pKS-Wert hat und die beteiligten Komponenten die meisten Organismen und Biomoleküle nicht negativ beeinflussen. Er ist ein stabiles Puffersystem, das heißt, das konjugierte Säure-Base-Paar verbleibt in Lösung und kann nicht wie beim Hydrogencarbonatpuffer aus dem System entweichen.

Essigsäure oxidiert an der Luft vollständig unter Hitzeentwicklung zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Dies geschieht bei Raumtemperatur jedoch nur extrem langsam.

Die Salze der Essigsäure werden als Acetate bezeichnet. Es sind zumeist kristalline Salze, die in ihren Kristallgittern (Ionengittern) das Acetat-Anion (CH3COO) enthalten. Unedle Metalle wie Magnesium, Calcium, Zink oder Eisen lösen sich in verdünnter Essigsäure unter Bildung wasserlöslicher Acetate und Freisetzung von Wasserstoff auf. Mit Kupfer reagiert die Essigsäure in Gegenwart von Sauerstoff zu Kupferacetat, einem grünen, gesundheitsschädlichen Salz, das besser unter dem Namen „Grünspan“ bekannt ist. Essigsäure wird in verdünnter Form zum Kalklösen verwendet gemäß folgender Reaktionsgleichung:

2 C H 3 C O O H + C a C O 3 C a ( a q ) 2 + + 2 C H 3 C O O ( a q ) + C O 2 + H 2 O {\displaystyle \mathrm {2\ CH_{3}COOH+CaCO_{3}\longrightarrow Ca_{\ (aq)}^{2+}+2\ CH_{3}COO_{\ (aq)}^{-}+CO_{2}+H_{2}O} }

Essigsäure reagiert mit Ethanol säurekatalysiert zu Essigsäureethylester, einem vielverwendeten Lösungsmittel. Wird 1-Pentanol statt Ethanol verwendet, entsteht Essigsäureamylester, eine stark riechende Verbindung. Mit Glycerin setzt sich Essigsäure zu Triacetin um, das als Weichmacher für Lacke und Klebstoffe dient. Allylacetat findet als Riechstoff Verwendung.

Essigsäure reagiert bei 800 °C unter Dehydratisierung zu Keten. Dieses wiederum reagiert mit überschüssiger Essigsäure zu Essigsäureanhydrid.

Mit Thionylchlorid lässt sich Essigsäure in Acetylchlorid überführen, das für Veresterungsreaktionen verwendet wird. Die Chlorierung führt zu Chloressigsäure, die zur Herstellung von Carboxymethylcellulosen, Mercaptoessigsäure, Pflanzenschutzmitteln, Farbstoffen oder Arzneimitteln verwendet wird. Mit Ammoniak entsteht zunächst Ammoniumacetat, das durch Erhitzen in Acetamid überführt wird.

C H 3 C O O N H 4 C H 3 C O N H 2 + H 2 O {\displaystyle \mathrm {CH_{3}COONH_{4}\longrightarrow CH_{3}{-}CO{-}NH_{2}+H_{2}O} }

Ernährung

Essigsäure hat eine große Bedeutung als Geschmacksstoff. Essigsäure (E 260) und ihre Salze Kaliumacetat (E 261), Natriumacetat (E 262) und Calciumacetat (E 263) werden als Säuerungsmittel für Obst und Gemüse in Dosen und Gläsern (0,5–3 % Essigsäure) oder als Teigsäuerungsmittel verwendet. Die Essigsäure im Sauerteig wird durch heterofermentative Sauerteigbakterien gebildet. Außerdem wird Essigsäure bei Fisch in allen Variationen, Konserven, verschiedenen Marinaden, Feinkostsalaten, Mayonnaisen und Salatsoßen zusammen mit Sorbinsäure (E 200) oder Benzoesäure (E 210) verwendet. Sauergemüse sind Gemüse, die unter anderem durch Essigsud haltbar gemacht werden.

Auch verschiedene Milchprodukte werden unter Verwendung von Essigsäure hergestellt: Mascarpone wird aus Rahm hergestellt, der mit Essigsäure eingedickt wird, ebenso Ziger, ein Molkenkäse, der aus Molke durch Ausfällung von Resteiweiß durch Essigsäure gewonnen wird. Bleiacetat, auch als Bleizucker bekannt, wurde bis in die Neuzeit als Zuckerersatz zum Süßen von Wein genutzt, die Giftigkeit des Bleizuckers war lange Zeit nicht bekannt. Der Geruch von Wein nach Essig, der sogenannte Essigstich, gilt als Weinfehler.

Das Einlegen und Abwaschen von frischem Fleisch geschieht ebenfalls mit Hilfe von Essigsäure. Der bakterizide Effekt der Essigsäure besteht darin, dass durch den erniedrigten pH-Wert physiologische Prozesse unterbunden werden und Eiweiße denaturieren. Haushaltsessig besteht aus biogenem Essig und enthält 5 % Essigsäure.

Handelssorten des Essigs Konzentration
Speise- od. Tafelessig 3,5–5 %
Einmachessig 5 %
Weinessig 6 %
Doppelessig 7 %
Dreifachessig oder Essigspirit 10,5 %
Essigessenz 25 %

Essigessenz ist eine 25%ige Essigsäurelösung in Wasser, riecht stark stechend, und darf nur verdünnt in Speisen verwendet werden. Essigessenz wird gern als biologischer Haushaltsreiniger verwendet. Wässrige Lösungen der Essigsäure mit einem Säuregehalt größer als 15,5 % dürfen offiziell nicht mehr als Essig bezeichnet werden.

Folgeprodukte

Kleber auf Polyvinylacetatbasis

Für die stoffliche Nutzung wird fast ausschließlich großtechnisch hergestellte Essigsäure genutzt. Dabei werden mehr als 65 % der Weltproduktion für Polymere auf der Basis von Vinylacetat (43 %) und Celluloseacetat (25 %) aufgewendet. Vinylacetat ist die Grundlage für Polyvinylacetat (PVAc), das unter anderem in Farben und Klebstoffen verwendet wird, in geringerem Umfang in Vinylacetat-Copolymeren wie Ethylenvinylacetaten und Polyvinylalkohol. Celluloseacetat wird vor allem zur Produktion von Zigarettenfiltern, Folien und Kunststoffprodukten verwendet. Essigsäure dient als Lösungsmittel bei der Herstellung von Terephthalsäure mittels Flüssigphasenoxidation. Sie ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von Riechstoffen und Medikamenten.

Weitere Verwendungen umfassen verschiedene Ester wie Essigsäure-n-butylester und Essigsäureisopropylester, zusammen etwa 11 %, die als Lösungsmittel für Kosmetika und Parfüms verwendet werden. Weitere 10 % werden für die Herstellung von Essigsäureanhydrid, Acetanilid, Essigsäurechlorid und Ammoniumacetat genutzt. Salze wie Aluminiumdiacetat sind Hilfsmittel in der Textil- und Lederindustrie und dienen dort zur Imprägnierung.

Bei der Umsetzung von Organochlorsilanen wie Dichlordimethylsilan mit Essigsäure entstehen Acetoxysilane. In Reaktion mit Silanolen reagieren diese unter Kondensation und Freisetzung von Essigsäure zu Silikonen.

Essigsäure reagiert mit Wasserstoffperoxid unter Bildung von Peroxyessigsäure. Industriell entsteht sie bei der Oxidation von Acetaldehyd mit Luft. Peroxyessigsäure ist ein starkes Oxidationsmittel, das antimikrobiell wirkt und zur Desinfektion eingesetzt wird. Außerdem epoxidiert Peroxyessigsäure verschiedene Alkene zu Epoxiden.

Handelssorten der Essigsäure Konzentration
Eisessig, Acidum glaciale 99 %
Essigessenz 15–25 %
Technische Essigsäure 30–50 %
Rohe Essigsäure 40–80 %
Essigsäure DAB 7 99 %

Sonstige Verwendung

Die Liste der unentbehrlichen Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation führt Essigsäure als ein für die Behandlung von HNO-Erkrankungen des Kindesalters angewandtes Mittel.

Essigsäure wird beim Screening für die Erkennung von Gebärmutterhalskrebs in Subsahara-Afrika angewendet. Die Essigsäure wird dazu auf den Gebärmutterhals aufgetragen. Färbt sich der Bereich nach etwa einer Minute weiß, gilt der Test als positiv.

Essigsäure wird zum Ansäuern von Hygiene- und Kosmetikprodukten verwendet, etwa zum Peeling. Die Essigsäure lässt die obere Schicht abgestorbener Hautzellen abblättern und hinterlässt eine glattere Oberfläche. Der Effekt wurde schon von der ägyptischen Herrscherin Kleopatra genutzt, deren Milchbäder ebenfalls hautglättende Essigsäure enthielt.

In der Fotolaborpraxis der „nassen“ oder analogen Fotografie wird verdünnte Essigsäure (3–5 %) zur Neutralisation der Entwickler-Bäder als sogenanntes „Stoppbad“ eingesetzt. Vielfach wird die Lösung mit einem Indikatorfarbstoff versetzt, der anzeigt, wann das Stoppbad alkalisch und somit unwirksam wird.

Latex, eine Suspension von Naturkautschuk im wässrigen Medium, wird mit Essigsäure in geringer Konzentration koaguliert. Die geladenen Latexpartikel stoßen sich gegenseitig ab, durch Zugabe von Essigsäure wird diese Ladung neutralisiert und der Latex gerinnt.

Eisessig kann zur Präparation von kalkigen Fossilien in Kreide verwendet werden. Hierbei wird das Gestein mit der Säure übergossen. Eine Reaktion kann hierbei nicht stattfinden, da sich das entstehende Calciumacetat nicht lösen kann. Erst nach dem Verdünnen findet eine Reaktion im gesamten Gestein statt.

Die Einstufung und Kennzeichnung nach den Gefahrgutvorschriften hängt von der Konzentration ab. Eisessig oder Lösungen mit mehr als 80 Masse-% Säure werden der Gefahrgutklasse 8 (Ätzende Stoffe) mit der Verpackungsgruppe II (Stoffe mit mittlerer Gefahr) zugeordnet. Als Nebengefahr muss die Gefahrgutklasse 3 (Entzündbare Flüssigkeiten) mit gekennzeichnet werden (Gefahrzettel 8/3). Lösungen mit mindestens 50 Masse-% und höchstens 80 Masse-% Säure werden nur noch der Klasse 8 (Ätzende Stoffe) mit der Verpackungsgruppe II (Stoffe mit mittlerer Gefahr) zugeordnet (Gefahrzettel 8). Für Lösungen mit mehr als 10 Masse-% und weniger als 50 Masse-% Säure gilt die Klasse 8 (Ätzende Stoffe) mit der Verpackungsgruppe III (Stoffe mit geringer Gefahr) (Gefahrzettel: 8).

Reine Essigsäure gilt als entzündliche Flüssigkeit. Oberhalb des Flammpunktes können sich entzündliche Dampf-Luft-Gemische bilden. Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 38,5 °C. Der Explosionsbereich liegt zwischen 6 Vol.‑% (148 g/m³) als untere Explosionsgrenze (UEG) und 17 Vol.‑% (430 g/m³) als obere Explosionsgrenze (OEG). Der maximale Explosionsdruck beträgt 6,3 bar. Die Sauerstoffgrenzkonzentration liegt bei 200 °C bei 10,6 Vol-%. Die Grenzspaltweite wurde mit 1,69 mm bestimmt. Es resultiert damit eine Zuordnung in die Gasgruppe IIA. Die Zündtemperatur beträgt 485 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T1. Der Heizwert beträgt 14,49 MJ/kg. Die Geruchsschwelle liegt bei 8–10 ppm. Bei etwa 80%iger Konzentration entspricht die Ätzwirkung der von konzentrierter Salzsäure.

Nach dem Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) gilt Essigsäure als entzündbare Flüssigkeiten der Kategorie 3 mit Ätzwirkung auf die Haut (Kategorie 1A). Die anwendbaren H- und P-Sätze sind H314 (Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden), H226 (Flüssigkeit und Dampf entzündbar) sowie P280 (Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen), P305+P351+P338 (Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen) und P310 (Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen).

Leichte Verätzung des Unterarms durch Essigsäure

Essigsäure kann über den Verdauungstrakt, die Atemluft und die Haut aufgenommen werden. Essigsäure wird über den Citratzyklus und die Atmungskette in allen Zellen des Körpers unter Energiegewinnung zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) als letztendliche Stoffwechselprodukte veratmet. Essigsäure kann über die Lungen ausgeatmet werden. Konzentrierte Essigsäure wirkt stark reizend auf die Haut und die Schleimhäute. Nach körperlichem Kontakt mit der Säure muss daher mit angemessener Sorgfalt gehandelt werden, um Verätzungen, Augenschäden und Reizungen der Schleimhäute zu vermeiden; Hautblasen treten zum Teil erst Stunden nach der Einwirkung auf. Längerer Hautkontakt mit Eisessig führt zur Gewebezerstörung der betroffenen Partien.

Eine Exposition in der Atemluft über acht Stunden bei einer Konzentration von 10 ppm kann zu Reizungen der Augen sowie der Nasen- und Mundschleimhäute sowie Reizungen des Luftwegs im Hals führen. Konzentrationen über 1000 ppm führen zu starken Reizungen und können nicht über einen längeren Zeitraum ertragen werden. Als letale Dosis gelten 20 bis 50 Gramm Essigsäure, bei Kindern liegt der Wert bei 5 bis 10 Gramm.

Längerfristiger Kontakt mit Essigsäure entfettet die Haut und führt gegebenenfalls zu Ekzemen. Ein direkter Kontakt der Essigsäure mit den Augen, etwa durch Spritzer, führt möglicherweise zur Erblindung. Eine Sensibilisierung gegenüber Essigsäure ist selten, ist aber aufgetreten.

Essigsäure ist im Wasser leicht biologisch abbaubar und ist nicht bioakkumulativ. Als Acetat ist es nicht akut fischgiftig bis zu Konzentrationen von 1000 mg/l. Auf Insekten wie den Kupferfarbenen Buntgrabläufer wirkt es nicht toxisch bis zu einer Austragsrate von 1000 l/ha. Bei Ratten wurde als mittlere letale Dosis (LD50-Wert) 3310 mg je kg Körpergewicht festgestellt.

Essigsäure lässt sich durch den Eisenchloridtest nachweisen. Dabei bildet Essigsäure mit einer Eisen(III)-chlorid-Lösung eine intensive Rotfärbung.

Im 13C-NMR, gemessen in Deuterochloroform, liefert der Carbonylkohlenstoff einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 178,12 ppm und der Kohlenstoff der Methylgruppe einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 20,8 ppm. Im 1H-NMR, gemessen in Deuterochloroform, liefert der Wasserstoff der Säurefunktion einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 11,42 ppm und die Wasserstoffe der Methylgruppe einen Peak bei 2,098 ppm.

Gängige und quantitative Bestimmung von Essigsäure wird mittels Gaschromatographie durchgeführt.

Commons: Essigsäure – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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Essigsäure
essigsäure, ethansäure, einprotonige, carbonsäure, sprache, beobachten, bearbeiten, systematisch, ethansäure, lateinisch, acidum, aceticum, eine, farblose, ätzende, hygroskopische, brennbare, flüssigkeit, gruppe, carbonsäuren, handelt, sich, eine, einfache, ca. Essigsaure Ethansaure einprotonige Carbonsaure Sprache Beobachten Bearbeiten Essigsaure systematisch Ethansaure lateinisch acidum aceticum ist eine farblose atzende hygroskopische brennbare Flussigkeit aus der Gruppe der Carbonsauren Es handelt sich um eine einfache Carbonsaure der Zusammensetzung C2H4O2 und der Halbstrukturformel CH3COOH Sie weist einen charakteristischen sauren Geschmack und Geruch auf Sie ist eine schwache Saure die in wassriger Losung nur teilweise dissoziiert StrukturformelAllgemeinesName EssigsaureAndere Namen Ethansaure system Acetoxylsaure Acetylsaure veraltet acidum aceticum lateinisch AcOH Athansaure Eisessig hochkonzentrierte Saure 99 100 Ethoxylsaure HAc Holzsaure obsolet Methylameisensaure Methancarbonsaure Methylcarbonsaure E 260 1 Saureessig ACETIC ACID INCI 2 Summenformel C2H4O2Kurzbeschreibung stechend riechende Flussigkeit mit charakteristischem Geruch 3 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 64 19 7EG Nummer 200 580 7ECHA InfoCard 100 000 528PubChem 176ChemSpider 171DrugBank DB03166Wikidata Q47512ArzneistoffangabenATC Code G01 AD02 S02 AA10EigenschaftenMolare Masse 60 05 g mol 1Aggregatzustand flussigDichte 1 05 g cm 3 20 C 3 Schmelzpunkt 17 C 3 Siedepunkt 118 C 3 Dampfdruck 15 8 hPa 20 C 3 27 9 hPa 30 C 3 47 2 hPa 40 C 3 76 9 hPa 50 C 3 pKS Wert 4 76 4 Loslichkeit vollstandig mischbar mit Wasser 20 C 3 Dipolmoment 1 70 3 D 5 5 7 10 30 C m Brechungsindex 1 3726 20 C l 589 3 nm 6 SicherheitshinweiseBitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht fur Arzneimittel Medizinprodukte Kosmetika Lebensmittel und Futtermittel beachtenGHS Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung EG Nr 1272 2008 CLP 7 ggf erweitert 3 GefahrH und P Satze H 226 314P 210 280 301 330 331 303 361 353 305 351 338 3 MAK DFG Schweiz 10 ml m 3 bzw 25 mg m 3 3 8 Toxikologische Daten 3310 mg kg 1 LD50 Ratte oral 9 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Brechungsindex Na D Linie 20 C Essigsaure ist eine wichtige Industriechemikalie zur Herstellung von Polymeren wie Polyvinylacetat oder Celluloseacetat Der globale Bedarf betrug 2014 etwa zehn Millionen Jahrestonnen 10 Essigsaure fur industrielle Zwecke wird meist durch die Carbonylierung von Methanol oder durch die Oxidation von Acetaldehyd gewonnen Die im Haushalt verwendete Essigsaure in verdunnter wassriger Losung als Essig bezeichnet wird ausschliesslich durch Essigsauregarung von Ethanol gewonnen Als Lebensmittelzusatzstoff tragt sie die E Nummer E 260 Neben der Verwendung als Lebensmittel wird verdunnte Essigsaure als Entkalkungsmittel eingesetzt Inhaltsverzeichnis 1 Nomenklatur 2 Geschichte 2 1 Fermentation von Wein 2 2 Trockene Destillation von Holz 2 3 Industrielle Herstellung 3 Vorkommen und biologische Bedeutung 3 1 Freie Essigsaure 3 2 Salze der Essigsaure 3 3 Organische Essigsaureverbindungen 4 Herstellung 4 1 Biotechnische Herstellung 4 2 Butan und Butenoxidation 4 3 Wacker Hoechst Verfahren 4 4 Monsanto und Cativa Prozess 5 Eigenschaften 5 1 Molekulare Eigenschaften 5 2 Physikalische Eigenschaften 5 3 Chemische Eigenschaften 6 Verwendung 6 1 Ernahrung 6 2 Folgeprodukte 6 3 Sonstige Verwendung 7 Gefahrenhinweise 8 Toxikologie 9 Nachweis 10 Literatur 11 Weblinks 12 EinzelnachweiseNomenklatur BearbeitenDie International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC eine Institution die unter anderem Empfehlungen zur Nomenklatur und Terminologie von chemischen Verbindungen vergibt bevorzugt den Trivialnamen Essigsaure als Standardnamen Zugleich hat die IUPAC den Namen Ethansaure als systematischen Namen festgelegt der sich aus der substitutiven Nomenklatur ergibt 11 Der englische Namensbestandteil acetic der deutsche Name des Essigsaure Anions Acetat und die veralteten Namen Acetylsaure und Acetoxylsaure leiten sich vom lateinischen Wort fur Essig acetum ab 12 In den chemischen Kurzbezeichnungen AcOH oder HAc steht das Ac fur die Acetylgruppe respektive die Acetoxygruppe OH steht fur die OH Gruppe der Carboxygruppe und H fur das Proton der Saure Die Bezeichnung Eisessig bezieht sich auf die Eigenschaft von wasserfreier Essigsaure bei einer Temperatur von 16 6 C oder niedriger zu eisahnlichen Kristallen zu gefrieren 13 Der Name Holzessig bezieht sich auf Essigsaure die aus der trockenen Destillation von Holz gewonnen wurde Die Namen Methylameisensaure Methancarbonsaure und Methylcarbonsaure stammen aus alteren substitutiven Nomenklaturen Geschichte BearbeitenDie europaische und die asiatische Kuche nutzen Essig seit vielen Jahrhunderten als Wurzmittel zur Sauerung und zur Konservierung von Lebensmitteln Auch die Verwendung als Ingredienz kosmetischer Mittel im alten Agypten ist belegt 14 In Europa geht die Verwendung als Lebensmittel bis in die Antike zuruck Posca ein Getrank aus Essigwasser war ein nichtalkoholisches Getrank im Romischen Reich Der antibakteriell wirkende Essig erlaubte den Genuss von moglicherweise mikrobiologisch belastetem Wasser 15 Bekannt war damals bereits die chemische Verwendung der Essigsaure Im dritten Jahrhundert vor Christus beschrieb der griechische Philosoph und Naturforscher Theophrastos von Eresos die Einwirkung von Essig auf Blei zur Herstellung von Bleiweiss ein im Altertum bedeutendes Weisspigment 16 Noch zu Ende des 18 und Beginn des 19 Jahrhunderts herrschte die Meinung Essigsaure sei die einzige pflanzliche Saure und alle anderen bestanden aus ihren zusammengesetzten Formen Carl Wilhelm Scheele widerlegte dies 1786 durch die Isolierung der Gallussaure Es brauchte jedoch lange bis sich die Erkenntnis allgemein durchsetzte 17 1814 ermittelte Jons Jakob Berzelius die Zusammensetzung der Essigsaure 18 Im 18 Jahrhundert galt die Anwendung von Pestessig oder Vierrauberessig ein Krauterauszug auf Essigbasis als Schutz vor ansteckenden Krankheiten Vor dem Kontakt mit Kranken sollten damit der Mund und die Nase ausgespult und die Hande gewaschen werden 19 Fermentation von Wein Bearbeiten Aceto balsamico Rot und Weissweinessig Hauptartikel Essig Wie bei dem bekannten Aceto balsamico in der italienischen Region Modena gewannen die Hersteller den Essig traditionell aus Wein der offen stehengelassen wurde und dabei vergor Das im Mittelalter in Frankreich entwickelte Orleans Verfahren Offene Garung gewann den Essig aus Wein der in grosse und flache Bottiche gefullt und offen hingestellt wurde Taufliegen auch als Frucht oder Essigfliegen bekannt trugen Essigsaurebakterien ein die eine Kahmhaut auf der Weinoberflache bildeten die sogenannte Essigmutter 20 Nach diesem Verfahren werden heute noch hochwertige Weinessige hergestellt Eine Weiterentwicklung erfolgte im 19 Jahrhundert durch das Schuzenbach Verfahren auch Schnellessig oder Fesselverfahren genannt und dem Rundpumpverfahren mit den ersten Oberflachenfermentern Eine Weiterentwicklung war das Grossraumbildnerverfahren 21 Dabei wurde beim Fessel Generator oder Spanbildnerverfahren die wein beziehungsweise alkoholhaltige Losung durch grosse Holzgeneratoren gerieselt die beispielsweise mit Buchenspanen gefullt waren und als naturlicher Trager fur die Ansiedlung der Bakterien dienten Die von der Reaktionswarme angetriebene Luftzirkulation gewahrleistete die Sauerstoffzufuhr uber eine Beluftung am Boden der Behalter Ahnliche Verfahren zur Herstellung von Essig sind bis in die heutige Zeit im Einsatz 20 Der franzosische Wissenschaftler Louis Pasteur entdeckte 1856 die Rolle der Bakterien bei der Essigherstellung 1868 arbeitete er erstmals selektive Wachstumsbedingungen fur die Essigsaurebakterien aus und setzte diese ein Damit legte er den Grundstein fur die kontrollierte Herstellung von Essig in Form von Weinessig mit einem Essigsaureanteil von etwa 6 22 20 Das Verfahren und die Ausbeute verbesserten sich erst 1949 durch die Einfuhrung eines Submersverfahrens in Form des Frings Acetators benannt nach dem Unternehmen Heinrich Frings GmbH amp Co KG in Bonn das massgeblich an der Entwicklung beteiligt war Das Submersverfahren ist die haufigste Produktionsform fur biogene Essigsaure 20 Trockene Destillation von Holz Bearbeiten Perstorp Anlage zur Holzverkokung und Aufkonzentration von Holzessig 1884 23 Um 1800 begann die Herstellung von Essigsaure aus Holzessig nach Lowitz Dabei lieferte Buchenholz etwa 6 der Trockenmasse an Essigsaure 24 Der Holzessig der billiger herzustellen war als der durch Fermentation gewonnene Essig reagierte mit Kalk zu Calciumacetat dem Graukalk Aus diesem konnte durch Reaktion mit Mineralsauren Essigsaure in hoher Konzentration gewonnen werden die durch Destillation weiter aufkonzentriert wurde 25 Die deutsche Industrie stellte zu Beginn des 20 Jahrhunderts nach diesem Verfahren etwa 35 000 Jahrestonnen Essigsaure her 10 Industrielle Herstellung Bearbeiten Kristalline Essigsaure Dem deutschen Chemiker Hermann Kolbe gelang 1845 die Synthese von Essigsaure aus anorganischen Verbindungen Die photochemische Reaktion von Tetrachlorethen in Gegenwart von Wasser und Chlor fuhrte zu Trichloressigsaure einer starken Saure pKS Wert 0 65 die sich mit Natriumamalgam in Essigsaure uberfuhren liess Die Reaktion fand indes keine technische Anwendung 26 Die erste grosstechnische Herstellung erfolgte im Ersten Wacker Verfahren durch die Hydratisierung von Acetylen unter Quecksilbersulfat Schwefelsaure Katalyse zu Acetaldehyd Dieser wurde unter Mangankatalyse weiter zu Essigsaure oxidiert Die Wacker Chemie entwickelte dieses Verfahren 1913 Nachdem in den 1960er Jahren grosse Mengen an Ethylen zur Verfugung standen loste das Wacker Hoechst Verfahren das Erste Wacker Verfahren ab Dabei entsteht der Acetaldehyd durch Oxidation von Ethylen Die installierte Produktionskapazitat betrug in den 1970er Jahren etwa 2 6 Millionen Jahrestonnen Mit dem Ausbau der Erdolverarbeitung fielen in den Raffinerien grosse Mengen von gasformigen Kohlenwasserstoffen an die zunachst weder als Kraftstoffe noch in der chemischen Industrie verwendet wurden Das anfallende Butan und die Butene wurden ab 1952 in der Butanoxidation die bereits seit 1884 bekannt war grosstechnisch genutzt Es entstanden Essig Ameisen Propion und Buttersaure sowie neutrale Produkte wie Ketone Aldehyde Ester und Alkohole Der BASF Chemiker Walter Reppe zeigte 1941 die Wirksamkeit der Carbonyle als Katalysatoren fur die Herstellung von Carbonylverbindungen Basierend auf diesen Arbeiten entwickelte die BASF einen Prozess mit dem unter hohem Druck und Temperaturen Methanol und Kohlenstoffmonoxid zu Essigsaure umgesetzt wurden Das Methanol selbst stellte einen Rohstoff dar der nicht primar auf Erdol basierte sondern uber Synthesegas aus verschiedenen Rohstoffquellen wie Erdgas und Kohle gewonnen wurde 1960 wurde der BASF Prozess erstmals grosstechnisch in einer Anlage in Ludwigshafen am Rhein umgesetzt Die BASF steigerte die Kapazitat von anfanglich 3600 Jahrestonnen kontinuierlich auf 45 000 Jahrestonnen im Jahr 1981 1966 baute die amerikanische Borden Chemical Co eine weitere Anlage auf der Basis des BASF Prozesses mit einer Kapazitat von 45 000 Jahrestonnen in Geismar in Louisiana die bis 1981 auf 64 000 t a aufgestockt wurde 27 In den spaten 1960er Jahren entwickelte Monsanto den Monsanto Prozess in dem Essigsaure durch Carbonylierung von Methanol mit Kohlenstoffmonoxid hergestellt wird 1970 baute Monsanto die erste Anlage in Texas City mit einer Startkapazitat von 135 000 Jahrestonnen die bis 1975 auf 270 000 Jahrestonnen erhoht wurde Bereits kurze Zeit nach diesem Start wurde der BASF Prozess im Vergleich unwirtschaftlicher und konnte nicht mehr konkurrieren 1978 baute Celanese die Clear Lake Plant in Seabrook in Texas auf der Basis des Monsanto Prozesses mit einer Startkapazitat von 27 000 Jahrestonnen Prozessverbesserungen steigerten die Kapazitat auf 900 000 Jahrestonnen 27 1986 kaufte BP chemicals die Rechte am Monsanto Prozess ohne die Modifikationen von Celanese und modifizierte ihn mit einem Iridium Katalysator Dieser als Cativa Prozess bezeichnete Weg wurde in den fruhen 1990er Jahren weiterentwickelt und ersetzte und verbesserte den Prozess in der Monsanto Fabrik in Texas City 27 Vorkommen und biologische Bedeutung BearbeitenFreie Essigsaure Bearbeiten Essigsaure ist ein Bestandteil von Pflanzensaften und atherischen Olen Alkoholische Getranke die fur langere Zeit der Luft ausgesetzt sind bilden durch Oxidation des Ethanols Essigsaure Die in der Umwelt weit verbreiteten Essigsaurebakterien treten fast uberall dort auf wo Hefepilze Glucose oder andere Zucker zu Ethanol vergaren Die Bakterien oxidieren das entstehende Ethanol weiter zu Essigsaure Im Darmtrakt von Insekten die sich von Kohlenhydraten ernahren bilden Essigsaurebakterien einen Teil der Darmflora Die Assimilation der Essigsaure erganzt gegebenenfalls die Bienenernahrung 28 29 Die Herstellung von Essigsaure durch Bakterien tritt bei der Erzeugung von Silagen wie Maissilage als unerwunschte Nebenreaktion auf ein zu hoher Essigsaureanteil in der Silage macht diese fur das Vieh nicht mehr zutraglich Acetobacter aceti ein Gram negatives Bakterium sowie das Bakterium Clostridium acetobutylicum scheiden Essigsaure als Teil ihres Stoffwechsels aus Diese Mikroorganismen treten uberall dort auf wo Ethanol als Teil der Zuckerfermentation vorkommt Acetobacter aceti wachst am besten bei Temperaturen von 25 bis 30 C und einem pH Wertbereich von 5 4 bis 6 3 Essigsaure ist auch Bestandteil der Vaginalschmierung des Menschen und anderen Primaten wo es als ein mildes antibakterielles Mittel dient 30 Bei der Propionsauregarung zur Reifung von Hartkase fermentieren Streptokokken und Milchsaurebakterien Lactose zu Milchsaure im weiteren Verlauf setzen Propionsaurebakterien die Milchsaure zu Essigsaure und Propionsaure um die Komponenten des Kasearomas sind 31 Ein Teil der globalen Methanproduktion stammt aus dem Acetatstoffwechsel von Archaeen wie Methanosarcina thermophila 32 Im Fermentationsweg unterliegt Essigsaure einer Decarboxylierung zu Methan und Kohlenstoffdioxid C H 3 C O O H C H 4 C O 2 displaystyle mathrm CH 3 COO H longrightarrow CH 4 CO 2 Organische Sauren wie Ameisen und Essigsaure sind Bestandteile der globalen Troposphare und tragen zum Ansauern von Niederschlagen bei Essigsaure gelangt etwa bei Waldbranden in die Atmosphare 33 Ameisen und Essigsaure reprasentieren etwa ein Viertel der atmospharischen Nicht Methan Kohlenwasserstoffe Neben Emissionen aus Biomasse tragen photochemische Reaktionen zur Bildung von Essigsaure in der Atmosphare bei 34 Interstellares Vorkommen von Essigsaure wurde zuerst 1996 in der molekularen Wolke von Sagittarius B2 Nord genannt die Heimat der grossen Molekule ungefahr 390 Lichtjahre vom Milchstrassenzentrum und etwa 25 000 Lichtjahre von der Erde entfernt entdeckt 35 36 Unter Laborbedingungen wurde nachgewiesen dass Kohlenstoffdioxid und Methan bereits bei 12 K unter dem Einfluss energiereicher Strahlung uber einen Radikalmechanismus zu Essigsaure reagieren C H 4 C O 2 C H 3 C O O H displaystyle mathrm CH 4 CO 2 longrightarrow CH 3 COOH Dieser Mechanismus konnte die Bildung der interstellaren Vorkommen erklaren 37 Salze der Essigsaure Bearbeiten Die naturlich vorkommenden aber sehr seltenen Mineralien wie Hoganit Cu CH3COO 2 H2O oder Paceit CaCu CH3COO 4 6 H2O sind Beispiele fur Acetatvorkommen in der unbelebten Natur Die Mineralien entstanden vermutlich durch die Reaktion von Erzen mit Essigsaure pflanzlichen Ursprungs 38 Ein weiterer Vertreter der Acetatmineralien ist das Calclacit Ca CH3COO Cl 5 H2O Dieses entsteht durch die Reaktion von calciumhaltigem Material mit Essigsaure die aus pflanzlichem Material wie Holz freigesetzt wurde Organische Essigsaureverbindungen Bearbeiten Acetyl Coenzym A blau Acetylrest Vereinfachte Darstellung des Citratzyklus Acetylierte Verbindungen das heisst Austausch von einem Wasserstoffatom durch die Acetylgruppe der Essigsaure an den funktionellen Gruppen OH SH und NH2 aber auch direkt an einer C H Bindung sind in der Natur weit verbreitet und haben vielfaltige Funktionen Acetyl Coenzym A Acetyl CoA die Acetylgruppe als Thioester an Coenzym A gebunden ist zentral fur den Stoffwechsel von Kohlenhydraten und Fetten und essenziell bei der Synthese und Oxidation von Fettsauren und der Oxidation von Pyruvat im Citratzyklus Die Thioesterbindung ist eine sehr reaktive Bindung die Hydrolyse ist mit 31 5 kJ mol exergonisch Konrad Bloch und Feodor Lynen dem 1951 die Isolierung aktivierter Essigsaure Acetyl Coenzym A aus Hefezellen gelang erhielten 1964 fur ihre Entdeckungen die den Acetyl CoA und den Fettsauremetabolismus verknupften den Nobelpreis fur Physiologie oder Medizin 39 Acetylcholin ein Ester der Essigsaure und des Aminoalkohols Cholin ist einer der wichtigsten Neurotransmitter in vielen Organismen so auch im Menschen Er spielt eine wichtige Rolle bei Lern und Gedachtnisprozessen 40 Die synthetische Acetylsalicylsaure Markenname Aspirin und das synthetische Acetylcystein werden als Medikamente verwendet Bei Biopolymeren modifiziert Acetylierung die Polymereigenschaften Peracetylierte Polymere haben eine sehr geringe Loslichkeit Chitin Acetylglucosamin ist das in der Natur am weitesten verbreitete Aminozucker Polymer 41 Bei Pilzen ist es der Hauptbestandteil der Zellwand und bei Gliederfussern die Hauptkomponente des Exoskeletts 42 Acetylierung ist nach Phosphorylierung die zweithaufigste selektive posttranslationale Modifikation in eukaryontischen Zellen Acylierung oder nachfolgende Deacetylierung sorgt fur biologisch unterschiedlich aktive Populationen N Acetylierung von Lysin in Histonen reduziert die positiven Oberflachenladungen dieser Proteine und somit auch ihre Bindungen an die DNA N terminale Acetylierung von Proteinen spielt eine wichtige Rolle bei der Synthese Stabilitat und Lokalisierung von Proteinen Herstellung Bearbeiten Ubersicht uber die Synthesewege fur Essigsaure Weltweit bestehen Produktionskapazitaten fur Essigsaure in Hohe von etwa 7 Mio Tonnen pro Jahr 43 Zwischen 1998 und 2006 gab es weltweit ein durchschnittliches Wachstum der Produktion von 3 bis 4 pro Jahr wobei etwa 70 der Jahresproduktion in den USA 1996 36 2006 32 Westeuropa 1996 24 2006 17 und Japan 1996 16 2006 11 hergestellt werden Die ostasiatische Produktion stieg im Vergleich zu diesen Regionen von 1996 mit 14 auf etwa 18 im Jahr 2006 44 Die katalytische Oxidation von Leichtbenzin sowie die Rektifikation von Holzessig wird nur noch selten genutzt 24 Etwa 190 000 Tonnen werden jahrlich weltweit fermentativ hergestellt wobei etwa 70 des Weltbedarfs an Speiseessig im Submersverfahren in etwa 700 Bioreaktoren produziert werden 20 Biotechnische Herstellung Bearbeiten Die biotechnische fermentative Herstellung von Essigsaure ist die Oxidation Veratmung von Ethanol durch Bakterien der Gattungen Acetobacter und Gluconobacter Es handelt sich biochemisch betrachtet um eine partielle Oxidation und nicht wie es irrtumlich beschrieben wird um eine Garungsform Die Bakterien wandeln etwa durch Garungsprozesse entstandenes Ethanol durch eine subterminale Oxidation uber Acetaldehyd in Essigsaure um 22 C 2 H 5 O H 1 2 O 2 C H 3 C H O H 2 O displaystyle mathrm C 2 H 5 OH 1 2 O 2 longrightarrow CH 3 CHO H 2 O C H 3 C H O 1 2 O 2 C H 3 C O O H displaystyle mathrm CH 3 CHO 1 2 O 2 longrightarrow CH 3 COOH Die Oxidation erfolgt durch membranassoziierte Alkoholdehydrogenasen ADH und Aldehyddehydrogenasen ALDH die als prosthetische Gruppe Pyrrolochinolinchinon PQQ und bei den ADH zusatzlich Ham c enthalten Die bei der Oxidation freiwerdenden Elektronen werden uber Ubichinon auf eine ebenfalls membrangebundene Oxidase ubertragen 22 Ausgangsstoffe fur die Essigsaurebildung konnen Wein Bier oder Malz sein Dabei sind die Bakterien von einer ausreichenden Sauerstoffversorgung abhangig und reagieren auf sauerstoffarme Bedingungen sehr empfindlich Bereits bei einer Unterbrechung der Sauerstoffversorgung von wenigen Minuten kommt es zu einer signifikanten Abnahme der Ethanoloxidation Steht Ethanol als Substrat nicht zur Verfugung kommt es zu einem oxidativen Abbau der Essigsaure zu Kohlenstoffdioxid und Wasser 22 Die Bakterien bauen Kohlenhydrate sowohl uber die Glykolyse als auch uber den Entner Doudoroff Weg zu Pyruvat ab das im Citratzyklus weiter verstoffwechselt wird 22 Manche Arten von anaeroben Bakterien etwa einige der Gattung Clostridium konnen Zucker ohne die Zwischenstufe Ethanol nach folgender chemischer Reaktionsgleichung direkt in Essigsaure umwandeln C 6 H 12 O 6 3 C H 3 C O O H displaystyle mathrm C 6 H 12 O 6 longrightarrow 3 CH 3 COOH Durch den Mangel an Saureresistenz der Bakterien liegt die Konzentration der so erzeugten Essigsaure jedoch unter der Konzentration von Ethanol metabolisierenden Stammen und macht eine Anreicherung durch Destillation notwendig Die Essigsauregarung von Ethanol ist daher die kostengunstigere Herstellungsform 45 Butan und Butenoxidation Bearbeiten Fur die C4 Kohlenwasserstoffe Butan 1 Buten und 2 Buten die in verschiedenen Raffinerieprozessen anfallen gab es anfangs weder Verwendung als Kraftstoff noch als Rohstoff fur die chemische Industrie Dass die Oxidation von Butan zu Essigsaure moglich ist war lange bekannt Verschiedene Firmen wie die Chemischen Werke Huls entwickelten technische Prozesse zur Butan und Butenoxidation Ab den fruhen 1950er Jahren wurden Anlagen fur die Flussigphasenoxidation von n Butan bei etwa 170 bis 200 C und 60 bis 80 bar im Huls Butan Prozess gebaut ein analoges Verfahren geht von Buten aus 10 C H 3 C H 2 C H 2 C H 3 5 2 O 2 2 C H 3 C O O H H 2 O displaystyle mathrm CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 5 2 O 2 longrightarrow 2 CH 3 COOH H 2 O Der Celanese n Butan LPO Prozess arbeitet bei 54 bar und 175 C mit Cobaltacetat als Katalysator 46 Der Anfall von Nebenprodukten wie anderen niedermolekularen Sauren Ketonen und anderen Oxidationsprodukten erschwerte die Aufarbeitung des Reaktionsgemischs Durch die komplexe Aufarbeitung und alternative Verwendungen fur den C4 Schnitt wurde der Betrieb dieser Anlagen unwirtschaftlich 47 Wacker Hoechst Verfahren Bearbeiten Hauptartikel Wacker Hoechst Verfahren Grosse Mengen an Essigsaure werden mittels des Wacker Hoechst Verfahrens uber die Oxidation von Ethylen erzeugt Dabei entsteht durch Oxidation von Ethylen in Gegenwart von Palladium II chlorid als Katalysator Acetaldehyd Der Sauerstoff der Oxidationsreaktion stammt dabei aus dem als Losungsmittel verwendeten Wasser Der im Verfahren verwendete Sauerstoff dient der Reoxidation des Katalysators mittels Kupfer II chlorid Die folgenden Bilanzgleichungen fassen den ablaufenden katalytischen Kreisprozess zusammen a P d C l 4 2 C 2 H 4 H 2 O C H 3 C H O P d 2 H C l 2 C l displaystyle mathrm a PdCl 4 2 C 2 H 4 H 2 O rightarrow CH 3 CHO Pd 2 HCl 2 Cl b P d 2 C u C l 2 2 C l P d C l 4 2 2 C u C l displaystyle mathrm b Pd 2 CuCl 2 2 Cl rightarrow PdCl 4 2 2 CuCl c 2 C u C l 1 2 O 2 2 H C l 2 C u C l 2 H 2 O displaystyle mathrm c 2 CuCl 1 2 O 2 2 HCl rightarrow 2 CuCl 2 H 2 O mit der Gesamtbilanz C 2 H 4 1 2 O 2 C H 3 C H O displaystyle mathrm C 2 H 4 1 2 O 2 rightarrow CH 3 CHO Die Teilreaktionen a bis c lassen sich als gekoppelte Reaktionen darstellen 48 Der als Zwischenprodukt entstehende Acetaldehyd wird durch Oxidation mit Luft oder Sauerstoff unter Verwendung von Mangan II acetat als Katalysator zur Essigsaure oxidiert In einer Zwischenstufe entsteht Peressigsaure die durch den Katalysator zur Essigsaure reduziert wird 2 C H 3 C H O O 2 2 C H 3 C O O H displaystyle mathrm 2 CH 3 CHO O 2 longrightarrow 2 CH 3 COOH Ein alteres Verfahren gewann Acetaldehyd aus Ethylen uber die saurekatalysierte Hydratisierung zum Ethanol welches bei hoheren Temperaturen im Lebedew Prozess zu Acetaldehyd dehydriert wurde Monsanto und Cativa Prozess Bearbeiten Monsanto Prozess Herstellung von Essigsaure aus Methanol und Kohlenstoffmonoxid Hauptartikel Monsanto Prozess Neuere Anlagen fur die industrielle Synthese der Essigsaure arbeiten mit der katalytischen Umsetzung von Methanol mit Kohlenmonoxid unter einem Druck von 30 bis 60 bar und bei Temperaturen von 150 bis 200 C im Monsanto Prozess 49 C H 3 O H C O C H 3 C O O H displaystyle mathrm CH 3 OH CO longrightarrow CH 3 COOH Der Prozess verwendet einen Rhodium Katalysator und hat eine Selektivitat von uber 99 bezogen auf Methanol Als aktive Katalysator Spezies gilt der anionische Komplex cis Rh CO 2I2 Der Prozess ist ein Beispiel fur ein homogenkatalytisches Verfahren und besteht aus mehreren Teilreaktionen Als Nebenreaktion wird die Wassergas Shift Reaktion katalysiert wobei geringe Mengen an Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff entstehen Weiterhin fallt durch Carbonylierung von Ethanol das als Verunreinigung des Methanols in den Prozess gelangt Propionsaure an Eine Verfahrensvariante entwickelte BP Chemicals 1966 50 Mittels eines Iridium III iodid Katalysator Prakursors im Cativa Prozess konnte ein hoherer Umsatz sowie ein geringerer Kapitaleinsatz beim Bau neuer Anlagen erreicht werden als aktive Spezies gilt der Iridium Komplex Ir CO 2I2 Im Jahr 2000 wurde die erste Anlage nach diesem Verfahren in Malaysia in Betrieb genommen Eigenschaften Bearbeiten Mesomere Grenzstrukturen der Essigsaure 51 Molekulare Eigenschaften Bearbeiten Die Bindungslange der Kohlenstoff Kohlenstoff Bindung betragt 154 pm die der Kohlenstoff Sauerstoff Doppelbindung 124 pm die der Kohlenstoff Sauerstoff Einfachbindung 129 pm und die der intermolekularen Wasserstoffbrucke 261 pm 52 Die Bindungswinkel der Carboxygruppe betragen 120 wobei die Kohlenstoff Sauerstoff Einfachbindung einen partiellen p Charakter aufweist Die Bindung des Sauerstoffatoms der Hydroxygruppe zum Carboxykohlenstoffatom erfolgt uber sp2 Orbitale Die Struktur kann durch zwei mesomere Grenzstrukturen mit einer negativen Partialladung an einem Sauerstoffatom und einer positiven am partiell doppelgebundenen Sauerstoff der Hydroxygruppe dargestellt werden 53 Physikalische Eigenschaften Bearbeiten Essigsaure Kristallstruktur Sauerstoff Kohlenstoff Wasserstoff 54 Dimerbildung durch gestrichelt gezeichnete Wasserstoffbruckenbindungen Dampfdruckfunktion von Essigsaure Essigsaure kristallisiert in der orthorhombischen Raumgruppe Pna21 Raumgruppen Nr 33 Vorlage Raumgruppe 33 mit den Gitterparametern a 1332 2 pm b 408 1 pm und c 577 1 pm Die Molekule sind uber Wasserstoffbruckenbindungen zu endlosen Ketten verbunden 52 Essigsaure besitzt mit 118 C eine relativ hohe Siedetemperatur gegenuber polaren Stoffen mit etwa gleicher molarer Masse beispielsweise betragt der Siedepunkt von 1 Propanol 97 C Die Ursache dafur ist die Fahigkeit der Essigsaure Molekule uber ihre Carboxygruppen Wasserstoffbruckenbindungen auszubilden In der Flussigphase bilden die Essigsauremolekule Kettenstrukturen aus In der Gasphase stellt das Dimer aus zwei Essigsaure Molekulen die sich wie ein Molekul doppelter molarer Masse verhalten die stabilste Form dar 55 Das Aufbrechen der Kettenstrukturen und der Ubergang der Dimere in die Gasphase erfordert einen hoheren Energieaufwand erkennbar an der erhohten Siedetemperatur Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach der Antoine Gleichung entsprechend log10 P A B T C P in bar T in K mit A 4 68206 B 1642 540 und C 39 764 im Temperaturbereich von 290 26 bis 391 01 K 56 Die Temperaturabhangigkeit der Verdampfungsenthalpie lasst sich entsprechend der Gleichung DVH0 A exp aTr 1 Tr b DVH0 in kJ mol Tr T Tc reduzierte Temperatur mit A 22 84 kJ mol a 0 0184 b 0 0454 und Tc 592 7 K im Temperaturbereich zwischen 298 und 392 K beschreiben 57 Reine Essigsaure hat als potentieller Elektrolyt eine nur auf der Autoprotolyse beruhende sehr geringe Leitfahigkeit fur elektrischen Strom Die Leitfahigkeit reiner Essigsaure betragt bei 25 C 6 10 7 S m 1 58 Erst bei Zugabe von Wasser tritt Dissoziation und die Erhohung der Leitfahigkeit ein Wasserfreie Essigsaure erstarrt schon bei 16 6 C zu eisahnlichen Kristallen Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften Eigenschaft Typ Wert und Einheit BemerkungenStandardbildungsenthalpie DfH0liquid DfH0gas 484 5 kJ mol 1 433 kJ mol 1 59 Standardentropie S0l 1 bar S0g 158 0 J mol 1 K 1 60 282 84 J mol 1 K 1 61 als Flussigkeit als GasVerbrennungsenthalpie DcH0liquid 875 16 kJ mol 1 62 Warmekapazitat cp 123 1 J mol 1 K 1 25 C 60 2 05 J g 1 K 1 25 C 60 63 44 J mol 1 K 1 25 C 63 1 06 J g 1 K 1 25 C 63 als Flussigkeit als GasKritische Temperatur Tc 318 8 C 64 Kritischer Druck pc 57 86 bar 64 Azentrischer Faktor wc 0 46652 64 Schmelzenthalpie DfH0 11 72 kJ mol 1 60 am SchmelzpunktSchmelzentropie DfS0 40 5 kJ mol 1 60 am SchmelzpunktVerdampfungsenthalpie DVH0 DVH 51 6 kJ mol 1 57 23 7 kJ mol 1 57 beim NormaldrucksiedepunktChemische Eigenschaften Bearbeiten Flussige Essigsaure ist ein polares hydrophiles und protisches Losungsmittel Die Dielektrizitatskonstante e betragt 6 2 bei 25 C 65 Sie mischt sich leicht mit polaren und unpolaren Losungsmitteln wie Wasser Chloroform und Hexan Essigsaure lost sowohl polare Verbindungen wie anorganische Salze und Zucker als auch unpolare Verbindungen wie niedermolekulare Alkane Mit hoheren Alkanen wie Octan ist Essigsaure nicht mehr vollstandig mischbar die Mischbarkeit nimmt mit zunehmender Kettenlange der Alkane ab In wassriger Losung reagiert Essigsaure als mittelstarke Saure der pKS Wert betragt 4 76 In einer protolytischen Reaktion stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Essigsaure und dem Acetat Ion ein das stark auf Seiten der Saure liegt Wie bei allen Carbonsauren ist die Carboxylatgruppe des Acetat Ions durch Mesomerie stabilisiert was wesentlich zur sauren Reaktion der Carbonsauren beitragt Der Dissoziationsgrad der Saure liegt in verdunnten Losungen nur im Bereich einiger Prozente In einer 1 molaren Losung betragt er nur etwa 0 5 Das dabei entstehende Oxoniumion H3O fuhrt zu einer sauren Losung pH Wert lt 7 Bei einer 30 igen Losung entsprechend einer 5 molaren Losung betragt der pH 1 7 bei einer 40 igen Losung 1 53 und bei einer 50 igen Losung 1 31 Titrationskurve von Essigsaure mit 0 1 molarer Natriumhydroxidlosung Die farbigen Bereiche kennzeichnen die Bereiche in denen die pH Indikatoren Phenolphthalein und Methylorange anzeigen Wird der pH Wert einer Essigsaurelosung durch Zusatz einer starken Base oder durch Zusatz von Acetaten erhoht wird eine Pufferlosung gebildet Ist der pH Wert der Losung gleich dem pKS Wert der Essigsaure liegen Essigsaure und Acetat Ion in derselben Konzentration vor Dies ist der optimale Punkt eines Essigsaure Acetat Puffers an dem die Anderung des pH Werts beim Zusatz von Sauren oder Basen maximal abgepuffert wird Dieses im Sauren effektive Puffersystem ist bedeutend fur biochemische Systeme da es einen gunstigen pKS Wert hat und die beteiligten Komponenten die meisten Organismen und Biomolekule nicht negativ beeinflussen Er ist ein stabiles Puffersystem das heisst das konjugierte Saure Base Paar verbleibt in Losung und kann nicht wie beim Hydrogencarbonatpuffer aus dem System entweichen Essigsaure oxidiert an der Luft vollstandig unter Hitzeentwicklung zu Wasser und Kohlenstoffdioxid Dies geschieht bei Raumtemperatur jedoch nur extrem langsam Die Salze der Essigsaure werden als Acetate bezeichnet Es sind zumeist kristalline Salze die in ihren Kristallgittern Ionengittern das Acetat Anion CH3COO enthalten Unedle Metalle wie Magnesium Calcium Zink oder Eisen losen sich in verdunnter Essigsaure unter Bildung wasserloslicher Acetate und Freisetzung von Wasserstoff auf Mit Kupfer reagiert die Essigsaure in Gegenwart von Sauerstoff zu Kupferacetat einem grunen gesundheitsschadlichen Salz das besser unter dem Namen Grunspan bekannt ist Essigsaure wird in verdunnter Form zum Kalklosen verwendet gemass folgender Reaktionsgleichung 2 C H 3 C O O H C a C O 3 C a a q 2 2 C H 3 C O O a q C O 2 H 2 O displaystyle mathrm 2 CH 3 COOH CaCO 3 longrightarrow Ca aq 2 2 CH 3 COO aq CO 2 H 2 O Essigsaure reagiert mit Ethanol saurekatalysiert zu Essigsaureethylester einem vielverwendeten Losungsmittel Wird 1 Pentanol statt Ethanol verwendet entsteht Essigsaureamylester eine stark riechende Verbindung Mit Glycerin setzt sich Essigsaure zu Triacetin um das als Weichmacher fur Lacke und Klebstoffe dient 66 Allylacetat findet als Riechstoff Verwendung Essigsaure reagiert bei 800 C unter Dehydratisierung zu Keten Dieses wiederum reagiert mit uberschussiger Essigsaure zu Essigsaureanhydrid Mit Thionylchlorid lasst sich Essigsaure in Acetylchlorid uberfuhren das fur Veresterungsreaktionen verwendet wird Die Chlorierung fuhrt zu Chloressigsaure die zur Herstellung von Carboxymethylcellulosen Mercaptoessigsaure Pflanzenschutzmitteln Farbstoffen oder Arzneimitteln verwendet wird Mit Ammoniak entsteht zunachst Ammoniumacetat das durch Erhitzen in Acetamid uberfuhrt wird C H 3 C O O N H 4 C H 3 C O N H 2 H 2 O displaystyle mathrm CH 3 COONH 4 longrightarrow CH 3 CO NH 2 H 2 O Verwendung BearbeitenErnahrung Bearbeiten Essigsaure hat eine grosse Bedeutung als Geschmacksstoff Essigsaure E 260 und ihre Salze Kaliumacetat E 261 Natriumacetat E 262 und Calciumacetat E 263 werden als Sauerungsmittel fur Obst und Gemuse in Dosen und Glasern 0 5 3 Essigsaure oder als Teigsauerungsmittel verwendet Die Essigsaure im Sauerteig wird durch heterofermentative Sauerteigbakterien gebildet 67 Ausserdem wird Essigsaure bei Fisch in allen Variationen Konserven verschiedenen Marinaden Feinkostsalaten Mayonnaisen und Salatsossen zusammen mit Sorbinsaure E 200 oder Benzoesaure E 210 verwendet Sauergemuse sind Gemuse die unter anderem durch Essigsud haltbar gemacht werden Auch verschiedene Milchprodukte werden unter Verwendung von Essigsaure hergestellt Mascarpone wird aus Rahm hergestellt der mit Essigsaure eingedickt wird ebenso Ziger ein Molkenkase der aus Molke durch Ausfallung von Resteiweiss durch Essigsaure gewonnen wird Bleiacetat auch als Bleizucker bekannt wurde bis in die Neuzeit als Zuckerersatz zum Sussen von Wein genutzt die Giftigkeit des Bleizuckers war lange Zeit nicht bekannt 68 Der Geruch von Wein nach Essig der sogenannte Essigstich gilt als Weinfehler 69 Das Einlegen und Abwaschen von frischem Fleisch geschieht ebenfalls mit Hilfe von Essigsaure Der bakterizide Effekt der Essigsaure besteht darin dass durch den erniedrigten pH Wert physiologische Prozesse unterbunden werden und Eiweisse denaturieren 70 Haushaltsessig besteht aus biogenem Essig und enthalt 5 Essigsaure Handelssorten des Essigs KonzentrationSpeise od Tafelessig 3 5 5 Einmachessig 5 Weinessig 6 Doppelessig 7 Dreifachessig oder Essigspirit 10 5 Essigessenz 25 Essigessenz ist eine 25 ige Essigsaurelosung in Wasser riecht stark stechend und darf nur verdunnt in Speisen verwendet werden Essigessenz wird gern als biologischer Haushaltsreiniger verwendet Wassrige Losungen der Essigsaure mit einem Sauregehalt grosser als 15 5 durfen offiziell nicht mehr als Essig bezeichnet werden 71 Folgeprodukte Bearbeiten Kleber auf Polyvinylacetatbasis Fur die stoffliche Nutzung wird fast ausschliesslich grosstechnisch hergestellte Essigsaure genutzt Dabei werden mehr als 65 der Weltproduktion fur Polymere auf der Basis von Vinylacetat 43 und Celluloseacetat 25 aufgewendet Vinylacetat ist die Grundlage fur Polyvinylacetat PVAc das unter anderem in Farben und Klebstoffen verwendet wird in geringerem Umfang in Vinylacetat Copolymeren wie Ethylenvinylacetaten und Polyvinylalkohol 72 Celluloseacetat wird vor allem zur Produktion von Zigarettenfiltern Folien und Kunststoffprodukten verwendet Essigsaure dient als Losungsmittel bei der Herstellung von Terephthalsaure mittels Flussigphasenoxidation Sie ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung von Riechstoffen und Medikamenten 73 Weitere Verwendungen umfassen verschiedene Ester wie Essigsaure n butylester und Essigsaureisopropylester zusammen etwa 11 die als Losungsmittel fur Kosmetika und Parfums verwendet werden Weitere 10 werden fur die Herstellung von Essigsaureanhydrid Acetanilid Essigsaurechlorid und Ammoniumacetat genutzt 72 Salze wie Aluminiumdiacetat sind Hilfsmittel in der Textil und Lederindustrie und dienen dort zur Impragnierung Bei der Umsetzung von Organochlorsilanen wie Dichlordimethylsilan mit Essigsaure entstehen Acetoxysilane In Reaktion mit Silanolen reagieren diese unter Kondensation und Freisetzung von Essigsaure zu Silikonen 74 Essigsaure reagiert mit Wasserstoffperoxid unter Bildung von Peroxyessigsaure 75 Industriell entsteht sie bei der Oxidation von Acetaldehyd mit Luft Peroxyessigsaure ist ein starkes Oxidationsmittel das antimikrobiell wirkt und zur Desinfektion eingesetzt wird Ausserdem epoxidiert Peroxyessigsaure verschiedene Alkene zu Epoxiden Handelssorten der Essigsaure KonzentrationEisessig Acidum glaciale 99 Essigessenz 15 25 Technische Essigsaure 30 50 Rohe Essigsaure 40 80 Essigsaure DAB 7 99 Sonstige Verwendung Bearbeiten Die Liste der unentbehrlichen Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation fuhrt Essigsaure als ein fur die Behandlung von HNO Erkrankungen des Kindesalters angewandtes Mittel Essigsaure wird beim Screening fur die Erkennung von Gebarmutterhalskrebs in Subsahara Afrika angewendet 76 Die Essigsaure wird dazu auf den Gebarmutterhals aufgetragen Farbt sich der Bereich nach etwa einer Minute weiss gilt der Test als positiv 76 Essigsaure wird zum Ansauern von Hygiene und Kosmetikprodukten verwendet etwa zum Peeling Die Essigsaure lasst die obere Schicht abgestorbener Hautzellen abblattern und hinterlasst eine glattere Oberflache Der Effekt wurde schon von der agyptischen Herrscherin Kleopatra genutzt deren Milchbader ebenfalls hautglattende Essigsaure enthielt 14 In der Fotolaborpraxis der nassen oder analogen Fotografie wird verdunnte Essigsaure 3 5 zur Neutralisation der Entwickler Bader als sogenanntes Stoppbad eingesetzt Vielfach wird die Losung mit einem Indikatorfarbstoff versetzt der anzeigt wann das Stoppbad alkalisch und somit unwirksam wird Latex eine Suspension von Naturkautschuk im wassrigen Medium wird mit Essigsaure in geringer Konzentration koaguliert Die geladenen Latexpartikel stossen sich gegenseitig ab durch Zugabe von Essigsaure wird diese Ladung neutralisiert und der Latex gerinnt 77 Eisessig kann zur Praparation von kalkigen Fossilien in Kreide verwendet werden 78 Hierbei wird das Gestein mit der Saure ubergossen Eine Reaktion kann hierbei nicht stattfinden da sich das entstehende Calciumacetat nicht losen kann Erst nach dem Verdunnen findet eine Reaktion im gesamten Gestein statt Gefahrenhinweise BearbeitenDie Einstufung und Kennzeichnung nach den Gefahrgutvorschriften hangt von der Konzentration ab 3 Eisessig oder Losungen mit mehr als 80 Masse Saure werden der Gefahrgutklasse 8 Atzende Stoffe mit der Verpackungsgruppe II Stoffe mit mittlerer Gefahr zugeordnet Als Nebengefahr muss die Gefahrgutklasse 3 Entzundbare Flussigkeiten mit gekennzeichnet werden Gefahrzettel 8 3 Losungen mit mindestens 50 Masse und hochstens 80 Masse Saure werden nur noch der Klasse 8 Atzende Stoffe mit der Verpackungsgruppe II Stoffe mit mittlerer Gefahr zugeordnet Gefahrzettel 8 Fur Losungen mit mehr als 10 Masse und weniger als 50 Masse Saure gilt die Klasse 8 Atzende Stoffe mit der Verpackungsgruppe III Stoffe mit geringer Gefahr Gefahrzettel 8 Reine Essigsaure gilt als entzundliche Flussigkeit Oberhalb des Flammpunktes konnen sich entzundliche Dampf Luft Gemische bilden Die Verbindung hat einen Flammpunkt bei 38 5 C 3 Der Explosionsbereich liegt zwischen 6 Vol 148 g m als untere Explosionsgrenze UEG und 17 Vol 430 g m als obere Explosionsgrenze OEG 3 Der maximale Explosionsdruck betragt 6 3 bar 3 Die Sauerstoffgrenzkonzentration liegt bei 200 C bei 10 6 Vol 79 Die Grenzspaltweite wurde mit 1 69 mm bestimmt 3 Es resultiert damit eine Zuordnung in die Gasgruppe IIA 3 Die Zundtemperatur betragt 485 C 80 Der Stoff fallt somit in die Temperaturklasse T1 Der Heizwert betragt 14 49 MJ kg 81 Die Geruchsschwelle liegt bei 8 10 ppm Bei etwa 80 iger Konzentration entspricht die Atzwirkung der von konzentrierter Salzsaure Nach dem Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien GHS gilt Essigsaure als entzundbare Flussigkeiten der Kategorie 3 mit Atzwirkung auf die Haut Kategorie 1A Die anwendbaren H und P Satze sind H314 Verursacht schwere Veratzungen der Haut und schwere Augenschaden H226 Flussigkeit und Dampf entzundbar sowie P280 Schutzhandschuhe Schutzkleidung Augenschutz Gesichtsschutz tragen P305 P351 P338 Bei Kontakt mit den Augen Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spulen Vorhandene Kontaktlinsen nach Moglichkeit entfernen Weiter spulen und P310 Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt anrufen 82 Leichte Veratzung des Unterarms durch EssigsaureToxikologie BearbeitenEssigsaure kann uber den Verdauungstrakt die Atemluft und die Haut aufgenommen werden Essigsaure wird uber den Citratzyklus und die Atmungskette in allen Zellen des Korpers unter Energiegewinnung zu Kohlenstoffdioxid CO2 und Wasser H2O als letztendliche Stoffwechselprodukte veratmet Essigsaure kann uber die Lungen ausgeatmet werden Konzentrierte Essigsaure wirkt stark reizend auf die Haut und die Schleimhaute 83 Nach korperlichem Kontakt mit der Saure muss daher mit angemessener Sorgfalt gehandelt werden um Veratzungen Augenschaden und Reizungen der Schleimhaute zu vermeiden Hautblasen treten zum Teil erst Stunden nach der Einwirkung auf Langerer Hautkontakt mit Eisessig fuhrt zur Gewebezerstorung der betroffenen Partien Eine Exposition in der Atemluft uber acht Stunden bei einer Konzentration von 10 ppm kann zu Reizungen der Augen sowie der Nasen und Mundschleimhaute sowie Reizungen des Luftwegs im Hals fuhren Konzentrationen uber 1000 ppm fuhren zu starken Reizungen und konnen nicht uber einen langeren Zeitraum ertragen werden Als letale Dosis gelten 20 bis 50 Gramm Essigsaure bei Kindern liegt der Wert bei 5 bis 10 Gramm 83 Langerfristiger Kontakt mit Essigsaure entfettet die Haut und fuhrt gegebenenfalls zu Ekzemen Ein direkter Kontakt der Essigsaure mit den Augen etwa durch Spritzer fuhrt moglicherweise zur Erblindung Eine Sensibilisierung gegenuber Essigsaure ist selten ist aber aufgetreten 84 Essigsaure ist im Wasser leicht biologisch abbaubar und ist nicht bioakkumulativ Als Acetat ist es nicht akut fischgiftig bis zu Konzentrationen von 1000 mg l Auf Insekten wie den Kupferfarbenen Buntgrablaufer wirkt es nicht toxisch bis zu einer Austragsrate von 1000 l ha Bei Ratten wurde als mittlere letale Dosis LD50 Wert 3310 mg je kg Korpergewicht festgestellt 85 Nachweis BearbeitenEssigsaure lasst sich durch den Eisenchloridtest nachweisen Dabei bildet Essigsaure mit einer Eisen III chlorid Losung eine intensive Rotfarbung 86 Im 13C NMR gemessen in Deuterochloroform liefert der Carbonylkohlenstoff einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 178 12 ppm und der Kohlenstoff der Methylgruppe einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 20 8 ppm 87 Im 1H NMR gemessen in Deuterochloroform liefert der Wasserstoff der Saurefunktion einen Peak bei einer chemischen Verschiebung von 11 42 ppm und die Wasserstoffe der Methylgruppe einen Peak bei 2 098 ppm 87 Gangige und quantitative Bestimmung von Essigsaure wird mittels Gaschromatographie durchgefuhrt 88 Literatur BearbeitenHosea Cheung Robin S Tanke G Paul Torrence Acetic Acid In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2005 doi 10 1002 14356007 a01 045 Weblinks Bearbeiten Commons Essigsaure Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Wiktionary Essigsaure Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Wikisource Verordnung betreffend den Verkehr mit Essigsaure Deutschland 1908 Quellen und Volltexte Eintrag zu Acetic acid in der Spectral Database for Organic Compounds SDBS des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST Einzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu E 260 Acetic acid in der Europaischen Datenbank fur Lebensmittelzusatzstoffe abgerufen am 27 Juni 2020 Eintrag zu ACETIC ACID in der CosIng Datenbank der EU Kommission abgerufen am 16 Februar 2020 a b c d e f g h i j k l m n o p q r Eintrag zu Essigsaure in der GESTIS Stoffdatenbank des IFA abgerufen am 8 Januar 2020 JavaScript erforderlich chem wisc edu pKa Data Compiled by R Williams PDF 78 kB David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 90 Auflage Internet Version 2010 CRC Press Taylor and Francis Boca Raton FL Dipole Moments S 9 52 Myron L Bender Intermediates in the Reactions of Carboxylic Acid Derivatives II Infrared Absorption Spectra as Evidence for the Formation of Addition Compounds of Carboxylic Acid Derivatives 1 2 In Journal of the American Chemical Society Band 75 Nr 23 Dezember 1953 ISSN 0002 7863 S 5986 5990 doi 10 1021 ja01119a063 Eintrag zu Acetic acid im Classification and Labelling Inventory der Europaischen Chemikalienagentur ECHA abgerufen am 1 Februar 2016 Hersteller bzw Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern Schweizerische Unfallversicherungsanstalt Suva Grenzwerte Aktuelle MAK und BAT Werte Suche nach 64 19 7 bzw Essigsaure abgerufen am 2 November 2015 Eintrag zu Acetic acid glacial in der ChemIDplus Datenbank der United States National Library of Medicine NLM a b c Michael Roper Die Geschichte der Essigsaureproduktion auf chemanager online com IUPAC Provisional Recommendations 2004 Chapter P 12 1 PDF 346 kB S 4 Lateinische Ubersetzung von Essig auf de pons com Charles E Mortimer Ulrich Muller Chemie Das Basiswissen der Chemie Georg Thieme Verlag 2003 ISBN 3 13 484308 0 S 214 a b Carol Ann Rinzler The Encyclopedia of Cosmetic and Plastic Surgery Facts on File 2009 ISBN 978 0 8160 6285 0 S 3 Sylvia Feil Jorg Resag Kristin Riebe Chemie in der Menschheitsgeschichte Faszinierende Chemie Springer Verlag 2017 ISBN 978 3 662 49919 1 S 199 230 John Emsley Nature s Building Blocks An A Z Guide to the Elements Oxford University Press 2001 ISBN 0 19 850340 7 S 229 Edvard Hjelt Geschichte der Organischen Chemie Vieweg 1916 ISBN 978 3 663 06328 5 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Kunz Lebensmittelbiotechnologie Behr s Verlag 2016 ISBN 978 3 95468 276 8 S 42 J G Ferry Enzymology of the fermentation of acetate to methane by Methanosarcina thermophila In BioFactors Band 6 Nr 1 1997 S 25 35 PMID 9233537 Review R J Yokelson u a Emissions of formaldehyde acetic acid methanol and other trace gases from biomass fires in North Carolina measured by airborne Fourier transform infrared spectroscopy In Journal of Geophysical Research Atmospheres Band 104 1999 S 30109 30125 doi 10 1029 1999JD900817 Puja Khare N Kumar K M Kumari S S Srivastava Atmospheric formic and acetic acids An overview In Reviews of Geophysics Band 37 1999 S 227 doi 10 1029 1998RG900005 David M Mehringer Lewis E Snyder Yanti Miao Frank J Lovas Detection and Confirmation of Interstellar Acetic Acid In The Astrophysical Journal Band 480 S L71 L75 doi 10 1086 310612 Thomas Buhrke All Chemie mit dem Radioteleskop Memento vom 22 August 2017 im Internet Archive Chris J Bennett Ralf I Kaiser The Formation of 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Wiley VCH Weinheim 2005 S 1 doi 10 1002 14356007 a01 045 Abschnitt Introduction Hosea Cheung Robin S Tanke G Paul Torrence Acetic Acid In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2005 S 24 25 doi 10 1002 14356007 a01 045 Abschnitt Economic Aspects F E Fontaine W H Peterson E McCoy M J Johnson G J Ritter A New Type of Glucose Fermentation by Clostridium thermoaceticum In Journal of bacteriology Band 43 Nr 6 Juni 1942 S 701 715 PMID 16560531 PMC 373636 freier Volltext Adalbert Wollrab Organische Chemie Eine Einfuhrung fur Lehramts und Nebenfachstudenten 4 Auflage Springer 2014 ISBN 978 3 642 45143 0 S 588 R Brockhaus Katalytische Gasphasen Oxidation von Butenen zu Essigsaure In Chemie Ingenieur Technik CIT Band 38 1966 S 1039 doi 10 1002 cite 330381005 Dirk Steinborn Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse Teubner Wiesbaden 2007 ISBN 978 3 8351 0088 6 S 283 292 James F Roth The production of acetic acid In Platinum metals review Band 19 1 1975 S 12 14 Glenn J Sunley Derrick J Watson High productivity methanol carbonylation catalysis using iridium In Catalysis Today Band 58 2000 S 293 doi 10 1016 S0920 5861 00 00263 7 Eugen Muller Neuere Anschauungen der Organischen Chemie Springer Verlag 1957 ISBN 978 3 642 87592 2 S 256 a b R E Jones D H Templeton The crystal structure of acetic acid In Acta Crystallographica Band 11 1958 S 484 487 doi 10 1107 S0365110X58001341 Eberhard Breitmaier Gunther Jung Organische Chemie 5 Auflage Georg Thieme Verlag 2005 ISBN 3 13 541505 8 S 263 264 Strukturdaten von R Boese D Blaser R Latz A Baumen Acetic acid at 40K In Acta Crystallographica Band C55 1999 doi 10 1107 S0108270199099862 nur CIF Datei Minhua Zhang Lihang Chen Huaming Yang Jing Ma nTheoretical Study of Acetic Acid Association Based on Hydrogen Bonding Mechanism In The Journal of Physical Chemistry A Band 121 2017 S 4560 4568 doi 10 1021 acs jpca 7b03324 R A McDonald S A Shrader D R Stull Vapor Pressures and Freezing Points of 30 Organics In J 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Band 77 1955 S 3941 3950 doi 10 1021 ja01620a003 W V Steele R D Chirico A B Cowell S E Knipmeyer A Nguyen Thermodynamic properties and ideal gas enthalpies of formation for 2 aminoisobutyric acid 2 methylalanine acetic acid 4 methyl 3 penten 2 one 4 methylpent 1 ene 2 2 bis phenylthio propane and glycidyl phenyl ether 1 2 epoxy 3 phenoxypropane In J Chem Eng Data Band 42 1997 S 1052 1066 doi 10 1021 je970099y a b J Chao Thermodynamic properties of key organic oxygen compounds in the carbon range C1 to C4 Part 2 Ideal gas properties in J Phys Chem Ref Data 15 1986 1369 1436 a b c J Schmidt Auslegung von Sicherheitsventilen fur Mehrzweckanlagen nach ISO 4126 10 In Chem Ing Techn Band 83 2011 S 796 812 doi 10 1002 cite 201000202 Alfons Hadener Heinz Kaufmann Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie Birkhauser Verlag 2006 ISBN 3 7643 7041 6 S 119 Patent US5288318 Cellulose acetate and starch based biodegradable injection molded plastics compositions and methods of manufacture Veroffentlicht am 22 Februar 1994 Erfinder Jean M Mayer Glenn R Elion Lehrinformation Backereitechnologie Mikrobiologische Aspekte der Sauerteiggarung Regulation der Essigsaurebildung als PDF Brigitte M Gensthaler Todliches Zusammenspiel In Pharmazeutische Zeitung Band 30 2001 Werner Back Mikrobiologie der Lebensmittel Getranke Behr s Verlag 2008 ISBN 978 3 89947 360 5 S 237 M S Rhee S Y Lee R H Dougherty D H Kang Antimicrobial Effects of Mustard Flour and Acetic Acid against Escherichia coli O157 H7 Listeria monocytogenes and Salmonella enterica Serovar Typhimurium In Applied and Environmental Microbiology Band 69 2003 S 2959 2962 doi 10 1128 AEM 69 5 2959 2963 2003 Verordnung uber den Verkehr mit Essig und Essigessenz 1 Abs 1 a b Hosea Cheung Robin S Tanke G Paul Torrence Acetic Acid In Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley VCH Weinheim 2005 S 19 20 doi 10 1002 14356007 a01 045 Abschnitt Uses Fred Winter Riechstoffe und Parfumierungstechnik Verlag Julius Springer 1933 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Martinelli T E Johnson T W Root S S Stahl Experimental Limiting Oxygen Concentrations for Nine Organic Solvents at Temperatures and Pressures Relevant to Aerobic Oxidations in the Pharmaceutical Industry In Org Process Res Dev Band 19 2015 S 1537 1542 doi 10 1021 op500328f E Brandes W Moller Sicherheitstechnische Kenngrossen Band 1 Brennbare Flussigkeiten und Gase Wirtschaftsverlag NW Verlag fur neue Wissenschaft Bremerhaven 2003 Henry Portz Brand und Explosionsschutz von A Z Vieweg amp Sohn Wiesbaden 2005 ISBN 978 3 322 80198 2 S 297 GHS Einstufungkriterien Essigsaure a b Karlheinz Lohs Peter Elstner Ursula Stephan Fachlexikon Toxikologie Springer Verlag 2009 ISBN 978 3 540 27334 9 S 156 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Acetic acid Registrierungsdossier zu Acetic Acid bei der Europaischen Chemikalienagentur ECHA abgerufen am 26 Dezember 2017 Gunther Harsch Rebekka Heimann Der Estercyclus ein experimentelles Projekt zur Schulung ressourcenbewussten Denkens und Handelns PDF 2 6 MB In Chem Sch Band 41 1994 Beiheft S 7 a b Daten aus der Spectral Database for Organic Compounds Methoden der organischen Chemie Band 15 Synthese von Peptiden II 4 vollig neu gestaltete Auflage Georg Thieme Verlag 1974 ISBN 3 13 216304 X S 553 google com n Alkansauren Ameisensaure Essigsaure Propionsaure Buttersaure Valeriansaure Capronsaure Onanthsaure Caprylsaure Pelargonsaure Caprinsaure Undecansaure Laurinsaure Tridecansaure Myristinsaure Pentadecansaure Palmitinsaure Margarinsaure Stearinsaure Nonadecansaure Arachinsaure Heneicosansaure Behensaure Tricosansaure Lignocerinsaure Pentacosansaure Cerotinsaure Heptacosansaure Montansaure Nonacosansaure Melissinsaure Hentriacontansaure Laccersaure Psyllinsaure Geddinsaure Dieser Artikel wurde am 11 September 2017 in dieser Version in die Liste der exzellenten Artikel aufgenommen Normdaten Sachbegriff GND 4153052 4 OGND AKS LCCN sh85000460 NDL 01169833Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Essigsaure amp oldid 216296019, 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