Suora vastaus: Osittain liukeneva, ei täysin sekoittuva
Etyyliasetaatti (EA, CAS 141-78-6, C4H8O2, molekyylipaino 88,11 g/mol) liukenee vain osittain veteen. Tavallisissa ympäristöolosuhteissa noin 8 g etyyliasetaattia liukenee 100 ml:aan vettä, mikä vastaa noin 80 g/l eli 8 massaprosenttia. Nämä kaksi nestettä eivät siksi sekoitu kaikissa suhteissa, ja kyllästetty liuos erottuu orgaaniseksi kerrokseksi ja vesikerrokseksi. Vesi liukenee myös rajoitetusti takaisin esteriin, joten laskeutuneen seoksen jokainen faasi sisältää jonkin verran toista komponenttia.
Tämä rajallinen keskinäinen liukoisuus on käytännön etu. Se antaa formuloijan tai laitoksen käyttäjän ottaa talteen esterin yksinkertaisella faasierotuksella, ja se tekee etyyliasetaatista toimivan uuttoliuottimen vesipitoisille virroille eikä liuottimeksi, joka katoaa vesifaasiin.
Tärkeimmät fyysiset ominaisuudet
| Omaisuus | Tyypillinen arvo | Huomautus |
|---|---|---|
| CAS-numero | 141-78-6 | Etyyliasetaatti, etikkahapon etyyliesteri |
| Molekyylikaava / paino | C4H8O2 / 88,11 g/mol | Väritön, liikkuva neste |
| Tiheys 20 asteessa | noin 0,902 g/cm3 | Kelluu veden päällä |
| Kiehumispiste | noin 77,1 astetta | 101,3 kPa |
| Leimahduspiste (suljettu kuppi) | noin -4 astetta | Syttyvä neste, varastointiluokka B |
| Liukoisuus veteen 20°C:ssa | noin 8 g/100 ml | Noin 80 g/l |
| Vesi kyllästetyssä EA-kerroksessa | noin 3 massaprosenttia | Vähenee suolan lisäyksen myötä |
| EA / vesi atseotrooppi | noin 91,8 massa-% EA, kp noin 70,4 °C | Syy, miksi yksinkertainen tislaus ei voi kuivata esteriä |
Miksi napaisuusero säätelee liukoisuutta
Vesi on vahvasti polaarista ja vetysidosta. Etyyliasetaatin dipolimomentti on noin 1,78 D ja dielektrisyysvakio lähellä 6,0 25 °C:ssa, paljon alle veden arvon, eikä sen esteriryhmä voi luovuttaa vetysidoksia. Energia, joka vapautuu, kun EA-molekyyliä ympäröi vesi, on siksi liian pieni kompensoimaan vesi-vesi-vetysidoksia, jotka täytyy rikkoa. Liukoisuus pysyy alhaisena tästä syystä ja nousee lämpötilan myötä, koska endoterminen sekoitustermi on osittain kompensoitunut sekoittumisen entropian vaikutuksesta.
Lämpötila, suolaus ja vaihekäyttäytyminen
Liukoisuus kasvaa seoksen lämmetessä ja laskee jälleen jäähtyessään, mikä on lämpötilavaihteluuuton perusta. Elektrolyytin, kuten natriumkloridin tai natriumsulfaatin, lisääminen alentaa esterin liukoisuutta jyrkästi, klassista suolausvaikutusta, ja on yleinen tapa rikkoa emulsio tai parantaa faasien erotusnopeutta dekantterissa. Talteenotetun orgaanisen faasin jäännösvesi poistetaan tavallisesti kuivausaineella, kuten vedettömällä natriumsulfaatilla tai magnesiumsulfaatilla, ennen kuin liuotinta käytetään kosteusherkässä reaktiossa.
Seuraukset uutto-, kuivaus- ja kuivausaineille
Koska atseotrooppi, jossa on noin 91,8 % etyyliasetaattia, kiehuu lähellä 70,4 celsiusastetta, tavallinen märkäerän tislaus ei pysty tuottamaan kuivaa tuotetta; tisle kuljettaa vettä mukanaan. Kasvit, jotka tarvitsevat alhaisen vesipitoisuuden, joko käyttävät atseotrooppista tislausta kulholla, käyttävät molekyyliseulaa tai pervaporaatiota tai hyväksyvät kylläisen faasin jäännösvesitason. Neste-neste-uuttosarjassa vaatimaton liukoisuus on etu, mutta pieni keskinäinen liukoisuus tarkoittaa myös, että vesipitoinen raffinaatti kuljettaa liuennutta EA:ta, joka on stripattava tai otettava talteen liuotinhäviön ja COD:n hallitsemiseksi jätevedessä.
Esterin laadunvalvonta ja varastointi
Vesipitoisuus mitataan Karl Fischer -titrauksella ASTM D1364:n mukaisesti ja happamuus mitataan ASTM D1613:n mukaan, koska esteri hydrolysoituu hitaasti etikkahapoksi ja etanoliksi veden ja lämmön läsnä ollessa. Happamuus on kosteuden imeytyneen tai lämpimänä säilytetyn erän johtava indikaattori. Säilytys ruostumattomassa teräksessä, epoksilla vuoratussa hiiliteräksessä tai alkuperäisissä tynnyreissä, joissa on tiukka suljin, pitää tuotteen määritysten mukaisena; pitkäaikainen kosketus kosteuden ja korkean lämpötilan kanssa siirtää tasapainoa kohti hydrolyysiä ja voi nostaa happoarvon yli laadulle asetetun rajan.
Usein kysytyt kysymykset
Q:Onko etyyliasetaatti täysin sekoittuva veteen?
V: Ei. Se on osittain liukeneva. 20 °C:ssa noin 8 g etyyliasetaattia liukenee 100 ml:aan vettä ja loppuosa muodostaa erillisen orgaanisen kerroksen.
Q:Nouseeko vai laskeeko etyyliasetaatin liukoisuus lämpötilan myötä?
V: Se nousee lämpötilan mukana. Laskeutuneen seoksen lämmittäminen siirtää enemmän esteriä vesifaasiin ja jäähdytys kääntää vaikutuksen, mikä on lämpötilavaihteluuuton periaate.
Q:Miksi kylläinen etyyliasetaattikerros sisältää vielä vettä?
V: Vesi liukenee myös esteriin noin 3 massaprosenttiin. Näillä kahdella nesteellä on rajallinen keskinäinen liukoisuus, joten kumpikaan faasi ei ole puhdas.
Q:Miten etyyliasetaatti kuivataan ennen käyttöä kosteusherkässä reaktiossa?
V: Orgaaninen faasi ensin suolataan pois tarvittaessa, kuivataan sitten vedettömällä natriumsulfaatilla tai magnesiumsulfaatilla ja suodatetaan. Koska lähellä 70,4 astetta kiehuva atseotrooppi kuljettaa vettä yli, yksinkertaisella tislauksella ei voida saavuttaa kuivaa tuotetta.
Q:Mitkä testit vahvistavat esterin veden ja happamuuden?
V: Vesi määritetään Karl Fischerin titrauksella ASTM D1364:ään ja happamuus ASTM D1613:lla. Happamuuden nousu osoittaa hydrolyysiä etikkahapoksi ja etanoliksi.
Q:Mitkä teollisuudenalat käyttävät etyyliasetaattia liuottimena?
V: Pinnoitteet, musteet, liimat, hartsi- ja farmaseuttiset prosessit sekä maku- ja tuoksutyöt, koska se liuottaa hartseja, polymeerejä ja väriaineita, mutta pysyy vain osittain veteen liukenevana.
