חומצה פרטיקטית: מבנה, תכונות, ייצור, שימושים - כִּימִיָה - 2025

חומצת peracetic היא תרכובת אורגנית נוזלית אשר נוסח כימי הוא C ₂ H ₄ O ₃ . זהו מי חמצן של חומצה אצטית, ולכן ידוע גם כחומצה פרוקסיאטית. המולקולה שלה דומה לזו של חומצה אצטית CH ₃ COOH אך עם חמצן נוסף בקרבוקסיל.

זה שייך למעמד של פרוקסידים אורגניים, שהם מולקולות מעשה ידי אדם. תכונות ההקצנה והסטריליזציה של תמיסות המים שלה ידועות מאז 1902. ניתן לבצע פעולה זו במקרים מסוימים בריכוזים נמוכים עד 0.001%.

חומצה פרטיקטית. מחבר: מרילו סטאה.

מאפיין זה הופך אותו לשימוש נרחב במרפאות ובבתי חולים לעיקור ציוד רפואי, עם היתרון הנוסף לכך שמוצרי הפירוק שלו אינם רעילים לבני אדם.

תמיסות PAA מחמצנות חזק, מאפיין ששימש להלבנת עיסת נייר או במכבסות. הוא מיושם גם לביצוע תגובות כימיות בהן נדרש מאפיין זה, כגון אפוקסידציה והידרוקסילציה.

פעולת החמצון והחיטוי שלו משמשת לניקוי ציוד בו מעובדים מזון ומשקאות. בנוסף, הוא מאכל לכמה מתכות וכאשר הוא מאוחסן יש להרחיק אותו מתרכובות אורגניות או ניתנות לחמצון בקלות.

שימו לב שפתרונותיה המרוכזים יכולים להיות נפיצים, וזו הסיבה שכדאי להכין אותו לדילול ולאחסון במקומות קרים. כוחו המאכל מופעל גם על עור אנושי, ריריות ורקמות, ולכן יש לטפל בזהירות ובציוד מגן.

מִבְנֶה

לחומצה פרוקסיאקטית יש מולקולה הדומה מאוד לחומצה אצטית, אך עם חמצן נוסף במבנה הקבוצה -COOH, מכיוון שיש בה 3 אטומי חמצן במקום שניים.

מבנה של חומצה פרטיקטית. מחבר: Su-no-G. מקור: תוצרת עצמית. מקור: Wikipedia Commons.

מִנוּחַ

- חומצה פרטיקטית

- חומצה פרוקסיאקטית

- חומצה אתנופרוקסואית

- PAA (PeroxiAeticetic Acid).

נכסים

מצב פיזי

נוזל חסר צבע צלול עם ריח חומץ חריף.

משקל מולקולרי

76.05 גרם / מול

נקודת רתיחה

110 מעלות צלזיוס (עם פיצוץ)

נקודת רתיחה

40.5 ºC (שיטת כוס פתוחה)

טמפרטורת התלקחות

200 מעלות צלזיוס (היא הטמפרטורה בה היא שורפת באופן ספונטני)

צְפִיפוּת

1,226 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורה של 15 מעלות צלזיוס

צְמִיגוּת

3,280 cP בטמפרטורה של 25.6 מעלות צלזיוס

מדד שבירה

1.3974 בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס

מְסִיסוּת

זה לא ניתן לערבב עם מים בכל פרופורציה. זה מסיס בממסים אורגניים קוטביים, כמו אתנול. מסיסים מעט בממסים ארומטיים. מסיס מאוד באתר ובחומצה גופרתית.

pH

פחות מ 2.

מתן קבוע

pK _a = 8.20 ב 25 מעלות צלזיוס (היא חלשה יותר מחומצה אצטית שיש לה pK _a = 4.8)

תכונות כימיות

כחומצה, PAA חלשה בהרבה מהחומצה ממנה היא מגיעה, חומצה אצטית.

יש לו פוטנציאל גבוה כחומר חמצון. הוא מגיב מאוד ומקשה על האחסון וזה הגביל את השימוש בו.

תוצרי השפלה שלה הם חומצה אצטית CH ₃ COOH, O ₂ חמצן , מי חמצן H ₂ O ₂ ומים H ₂ O. H ₂ O ₂ בתורם משפילים למים וחמצן. כל התרכובות הללו בטיחותיות לסביבה.

זהו חומר אפוקסידציה והידרוקסילציה לקשרים אולפיניים (C = C כפול קשרים). המשמעות היא שהיא משתתפת באופן פעיל בהיווצרות אפוקסידים בקשרים כפולים של מולקולות אורגניות ובתוספת קבוצות -OH באלה.

PAA מאכל לכמה מתכות כמו פלדה חלקה, ברזל מגולוון, נחושת, פליז וברונזה. מתכות אחרות עמידות כמו נירוסטה, אלומיניום טהור וברזל משומר.

תוקף גומי סינטטי וטבעי ומחלץ את הפלסטאי מכמה פולימרים ויניל.

יש לו ריח חריף וחריף שמזכיר חומצה אצטית (חומצה אצטית היא המרכיב העיקרי בחומץ).

להשיג

על ידי תגובה של חומצה אצטית קרחונית (מים נטולת מים, כלומר ללא מים) עם מי חמצן H ₂ O ₂ בנוכחות חומצה מינרלית (כמו חומצה גופרתית H ₂ SO ₄ ), חלק מחומצה אצטית מתחמצן ומתקבלים תמיסות מימיות. של חומצה פרטיקטית, חומצה אצטית ו- H ₂ O ₂ .

קבלת תמיסות מימיות של חומצה פרטיקטית. מחבר: מרילו סטאה

H ₂ SO ₄ משמש כזרז או כמאיץ של התגובה. משמשים בחומרים מייצבים כמו חומצה פירידין-2,6-די-קרבוקסילית.

אם מזוקקים תמיסות אלה, ניתן להשיג ריכוז גבוה יותר של חומצה פרטיקתית.

זה יכול גם להיות מושגת על ידי חמצון של ואצטאלדהיד CH ₃ CHO עם אוזון O ₃ , או על ידי התגובה של אנהידריד אצטית (CH ₃ CO) ₂ O עם H ₂ O ₂ .

דרך נוספת להגיע למצב בו היא נדרשת היא על ידי הוספת טטרה-אצטיל-אתילנדימין (TAED) לתמיסה בסיסית של H ₂ O ₂ .

יישומים

ברפואה כסטרילילנט לציוד

הרשות משמשת כחומר חיטוי לציוד רפואי במרפאות, בתי חולים, משרדי רפואה ושיניים.

ציוד שיניים מעוקר. מחבר: דניאל פרנק. מקור: Pexels.

מקורות מסוימים מדווחים כי ניתן לסווג את פעולתו כנגד מיקרואורגניזמים באופן כללי באופן הבא: חיידקים> נגיפים> נבגי חיידקים> ציסטות פרוטוזואיות. המשמעות היא שהיא יעילה יותר כנגד חיידקים ופחות יעילה נגד ציסטות פרוטוזואיות.

במחקרים שנערכו על פעולת החיידקים של PAA ושאר חומרי חיטוי בדרגה גבוהה כנגד Staphylococcus aureus ו- Pseudomonas aeruginosa בציוד אנדוסקופי, PAA התבררה כמהירה ביותר בהשפעתה החיידקית.

Staphylococcus aureus יכול לגרום לזיהומים ברקמות רכות, דלקות בעור, דלקת ריאות ודלקת ברקמות לב. Pseudomonas aeruginosa יכול לגרום לדלקת ריאות.

חיידקים יוצרים ביו-סרטים המגנים עליהם מפני גירויים או לחץ חיצוני, דרך שכבה עבה של חלבונים חוץ-תאים, פוליסכרידים וחומצות גרעין.

ביופילמים אלה עמידים מאוד לאנטיביוטיקה וחומרי חיטוי נפוצים. בציוד כמו אנדוסקופים הם נוטים להיווצר בתעלות הצרות של אלה, בגלל שגרת ניקוי וחיטוי בלתי הולמות או לא יעילות.

הרשות הפלסטינית תוקפת ביופילומים אלה ככל הנראה על ידי חמצון של הקשרים המולקולריים הרגישים יותר של חלבונים, אנזימים ומטבוליטים אחרים. זה מוביל להתמוטטות דפנות התא של החיידקים, נבגיהם וציסטות.

יתר על כן, כאשר PAA חודר לתא הוא יכול לחמצן אנזימים חיוניים, לפגוע בהובלת מולקולות ותהליכים ביוכימיים חיוניים.

זמני החיטוי נקבעו במשך כמה שנים, אך במהלך מחקרים מסוימים נצפה כי הטיפול ב- PAA גרם לשינויים בצורת התאים לאחר 5 דקות בלבד, עם היווצרות כיסים או בליטות בדופן התא של התאים. חיידקים וקריסת המבנים התאיים של המיקרואורגניזמים לאחר 30 דקות.

אף כי הרשות הפלסטינית בלטה במהירותה, החוקרים המליצו להעריך מחדש את הזמנים שנקבעו בפרוטוקולי הניקוי והחיטוי, והגדילו אותם במרבית חומרי החיטוי ברמה הגבוהה, כדי להבטיח את יעילותם הכוללת.

אחד ההיבטים השליליים של PAA הוא שישנם כמה פתוגנים שנגדם הוא לא יעיל במיוחד, כמו ציסטות של ג'רדיה למבליה ו- Cryptosporidium parvum (טפילים שיכולים לגרום לשלשול או מצבי מעיים אחרים).

בטיפול בשפכים

השפעת החיטוי של הרשות הפלסטינית בשפכים עירוניים או תעשייתיים נחקרה כבר למעלה משלושים שנה.

מפעל לטיפול במים שיורי. מחברת: מיכל ירמולוק. מקור: Pixabay.

בין היתרונות שלה הוא הקשת הרחבה של פעילותה הנובלת מחיידקים אפילו בנוכחות חומר אורגני, כמו גם העובדה שהיא לא מייצרת מוצרים משניים המזיקים לסביבה.

נראה כי יעילות פעולתה תלויה בין גורמים בכמות החומר האורגני הקיים בשפכים, בסוג ובכמות המיקרואורגניזמים שיש לבטל, בריכוז ה- PAA במים שיש לטפל בהם, ה- pH ומשך הטיפול.

במקרים מסוימים, הוכח כי ה- PAA טוב יותר מאשר נתרן היפוכלוריט לחיטוי שפכים באקלים טרופי והיה יעיל כנגד נגיף הכולרה, בקרב פתוגנים רבים אחרים.

עם זאת, אחת הנקודות השליליות היא שבגלל החומצה האצטית שנותרה לאחר חיטוי, קולחין המים עמוס בחומר אורגני, מה שמגדיל את הסיכון לצמיחה חדשה של מיקרואורגניזמים.

מצד שני, מדובר במוצר יקר, ולכן הוא עדיין לא תחרותי במיוחד, למשל עם נתרן היפוכלוריט בגלל היבט זה.

בתעשיית המזון

מכיוון שהוא חומר חמצון חזק, הוא יעיל מאוד כנגד מיקרואורגניזמים בטמפרטורות נמוכות והדבר הוביל לשימוש נרחב כחיידק וקוטל פטריות בעיבוד מזון ומשקאות.

זה כולל מפעלי עיבוד בשר ועופות, חלב, מבשלות בירה, יקבים או יקבים, ומפעלי ייצור משקאות קלים. בכל המקומות הללו הרשות הפלסטינית מיושמת מכיוון שהיא אידיאלית לניקוי במקום (באתר).

לאנזימים שנמצאים במזונות מסוימים כמו פרוקסידאז וקטאלז, שמבצעים הפעלה של מי חמצן H ₂ O ₂ , אין השפעה מזיקה על חומצה פרטיקטית. גם שאריות חלבון לא פוגעות בזה.

בשל העובדה ש PAA במזון מתפרק לחומצה אצטית ומי חמצן, הוא נחשב בטוח לשימוש ביישומים בהם לא שוטפים מזון.

הוא משמש כחומר חיטוי וסטריליליה למכלי נירוסטה וזכוכית, צינורות ומשאיות מכלית, המשמשות להובלה ואחסון של משקאות.

מיכלי נירוסטה לאחסון בירה. מחבר: רוברטה קייקו קיטרהארה סנטנה. מקור: Unsplash.

המאפיין שלה לייצר מוצרים שאינם רעילים וכי בדילול גבוה אינם מייצרים טעמים או ריחות, הם חוסכים זמן וכסף לתעשיות אלה.

בענף העיסה והנייר

חומצה פרטיקטית היא חומר חשוב ללא כלור בטכנולוגיית ההלבנה בתעשיית עיסת הנייר.

חלק מהכותבים רואים בחומצה פרטיקית כנגזרת מופעלת של H ₂ O ₂ , שם אחד מההידרוגנים שלה הוחלף על ידי קבוצת acyl CH ₃ C (= O) -.

כתוצאה מכך, חומצה פרטיקטית מגיבה עם מצעים אורגניים במידה רבה יותר מ- H ₂ O ₂ וניתן להשתמש בה בתגובות חמצון בתנאים קלים יותר מאשר עם H ₂ O ₂ .

בתנאים ניטרליים או אלקליין בינוני, יון הפרצטט CH ₃ C (= O) OO - בהיותו נוקלאופיל חזק (הוא נמשך על ידי אטומים חסרי אלקטרונים), הוא מסיר באופן סלקטיבי כרומופורים או תרכובות צבעוניות המצויים בעיסת נייר.

זה מאפשר לתעשיות אלה לקבל אקונומיקה יעילה מאוד ושאריותיהן לא מזהמות את השפכים המימיים שלהם.

בייצור תרכובות כימיות אחרות

חומצה פרטיקטית משמשת כחומר אוקסיד להכנת תרכובות אפוקסי, כזרז לייצור שרפים מפוליאסטר ולקבלת קפרולקטם וגליצרול.

בהתאוששות פולימרים למחזור

ישנם חוקרים שהצליחו לשחזר חומרים שימושיים על ידי טיפול בפסולת פולימרית מסוימת עם פתרונות PAA.

התהליך מתבצע על ידי חמצון של פסולת פולימרית מחוזקת בסיבי פחמן מסוימים מפעילות בחלל, עם פתרונות של חומצה אצטית קרחונית וחמצן מימן.

בדרך זו נוצרת חומצה פרטיקטית באתרו, המפרקת את שרף האפוקסי ב 97%, ומשאירה את סיבי הפחמן שלמים.

לאחר מכן, על ידי זיקוק, יותר מ- 90% מחומצה אצטית מתאוששת, מה שמביא לפירוק נוסף של הפולימר שמייצר תרכובות אליפטיות ופנוליות בר השבה.

סיבי פחמן מתקבלים נקיים, ושומרים על אורך ועוצמת מתיחה שלהם בהשוואה לזו של סיבי בתולה.

סיבי פחמן. Cjp24. מקור: Wikipedia Commons.

התהליך מתבצע בתנאים קלים, ללא פליטות גזים, מה שהופך אותו לידידותי לסביבה.

במכבסות

בשל כוחה המחמצן של תרכובות צבעוניות, משתמשים בחומצה פרטיקתית בהלבנת כביסה. במקרים אלה משתמשים בתערובת הטטרה-אצטיל-אתילנדימין עם H ₂ O ₂ במדיום אלקליין במקום.

טווח היישום שלה רחב מאוד, מכיוון שהוא יכול לשמש במים קשים או כאלו המכילים שיעור גבוה של מלחי סידן ומגנזיום, בחומציות pH בין 3.0 ל 7.5 וטמפרטורות של 0 עד 40 מעלות צלזיוס.

סיכונים

חומצה פרטיקטית או PAA יכולים להיות מאכלים מאוד. זה מעצבן מאוד את העור והעיניים.

אם נבלעים בתמיסותיו, הדבר גורם לקורוזיה של ריריות הפה, הגרון, הוושט ודרכי העיכול, וגורם לכאבים וקושי בבליעה.

אם אדים נשאפים, מתרחש גירוי בדרכי הנשימה ובמידה ושאיפה ממושכת מתרחשת בצקת בריאות.

פתרונות המכילים יותר מ- 15% PAA מתחילים להפגין מידה מסוימת של חוסר יציבות ופיצוץ ויש להימנע מזעזועים או טלטולים. הם יכולים להתפרק בפיצוץ. אם ריכוז ה- PAA בתמיסה עולה על 56% הוא יכול להתפוצץ בגלל האידוי האלים של חומצה אצטית.

יש להימנע מחום. זה נחשב לנוזל דליק. פירוקו אלים עם פיצוץ 110 מעלות צלזיוס. יש לאחסן אותו במקומות קרירים, רצוי תחת קירור, או במקומות מאווררים היטב.

הוא מתחמצן מאוד, ולכן מסוכן במגע עם חומרים אורגניים. כאשר הוא מאוחסן, יש לבודד מתרכובות אחרות, בעיקר תרכובות אורגניות, דליקים, דליקים או מחמצנים. יש להפריד אותו מחומצות, אלקליות ומתכות כבדות.

כשהוא מחומם לפירוק הוא פולט אדים חדים ומרגיזים, המגרים את העיניים, האף והגרון.

אם נשפך, אסור לאפשר לזרום לנקזים שכן הם יוצרים סכנת שריפה או פיצוץ.

כאמצעי מניעה לטיפול, אנו ממליצים על כפפות גומי ובגדי מגן, מגן פנים או הגנה על העיניים (משקפי ראייה או משקפי בטיחות), הגנה על הנשימה ואסור לאכול, לשתות או לעשן בזמן העבודה עם הפתרונות שלהם.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). חומצה פרטיקטית. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Das, M. et al. (2018). שיטה יעילה למחזור פסולת CFRP באמצעות חומצה פרטיקטית. כימיה והנדסה בר קיימא של ACS. התאושש מ- pubs.acs.org.
3. Chino, T. et al. (2017). השפעות מורפולוגיות חיידקיות המהירות של חומצה פרטיקטית, חומר חיטוי ברמה גבוהה, נגד ביולוגי Staphylococcus aureus ו- Pseudomona aeruginosa בצינורות. אנטימיקרוב להתנגד לבקרת הדבקה. 2017: 6: 122. התאושש מ- ncbi.nlm.nih.gov.
4. פאן, GX ואח '. (1999). תגובתיות של חומצה Ferulic ונגזרותיה כלפי מי חמצן וחומצה פרטיקטית. ג'יי אגריק. Food Chem. 1999, 47, 3325-3331. התאושש מ- pubs.acs.org.
5. קיטיס, מהמט. (2004). חיטוי של שפכים עם חומצה פרטיקטית: סקירה. סביבה בינלאומית 30 (2004) 47-55. התאושש מ- sciencedirect.com.