حمض الإيتاكونيك (C5H6O4) هو مركب يستخدم في مختلف الصناعات. يتم إنتاجه من موارد متجددة ويجد تطبيقات في البوليمرات والمواد اللاصقة والمستحضرات الصيدلانية بسبب خصائصه الكيميائية الفريدة.
| اسم الأيوباك | حمض ميثيليدين بوتانيديويك |
| الصيغة الجزيئية | C5H6O4 |
| CAS رقم | 97-65-4 |
| المرادفات | حمض الميثيلينسوسينيك. بدل الإقامة الدائمة؛ ميدا |
| إنتشي | InChI=1S/C5H6O4/c6-3(7)1-2-4(8)5(9)10/h1-2H2,(H,6.7)(H,8.9)(H,10) |
خصائص حمض الإيتاكونيك
صيغة حمض إيتاكونيك
الصيغة الكيميائية لحمض الإيتاكونيك هي C5H6O4. ويتكون من خمس ذرات كربون وست ذرات هيدروجين وأربع ذرات أكسجين. تمثل هذه الصيغة ترتيب وأنواع الذرات الموجودة في كل جزيء من حمض الإيتاكونيك.
الكتلة المولية لحمض الإيتاكونيك
يتم حساب الكتلة المولية لحمض الميثيلينسوسينيك عن طريق إضافة الكتل الذرية لجميع الذرات المكونة له. هذا حوالي 130.10 جرامًا لكل مول. هذه القيمة مفيدة في الحسابات المختلفة التي تتضمن حمض الميثيلينسوسينيك، مثل تحديد كمية المادة الموجودة في كمية معينة.
نقطة غليان حمض الإيتاكونيك
نقطة غليان حمض الميثيلينسوسينيك هي درجة الحرارة التي يتحول عندها من سائل إلى غاز تحت الضغط الجوي القياسي. يحتوي حمض الإيتاكونيك على نقطة غليان تبلغ حوالي 185 درجة مئوية. هذه الخاصية مهمة في العمليات الصناعية التي تتطلب تحويل حمض الميثيلينسوسينيك من السائل إلى الغاز.
نقطة انصهار حمض الإيتاكونيك
نقطة انصهار حمض الميثيلينسوسينيك هي درجة الحرارة التي يتحول عندها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. يحتوي حمض الإيتاكونيك على نقطة انصهار تبلغ حوالي 168 درجة مئوية. تعتبر هذه الميزة حاسمة في التطبيقات التي يجب فيها تسخين حمض الميثيلينسوسينيك إلى درجة حرارة معينة لأغراض مختلفة.
كثافة حمض الإيتاكونيك جم/مل
كثافة حمض الميثيلينسوسينيك هي مقياس لكتلته لكل وحدة حجم. تبلغ كثافة حمض الإيتاكونيك حوالي 1.62 جرام لكل ملليلتر. هذه الخاصية مهمة في تحديد كمية حمض الميثيلينسوسينيك الموجود في حجم معين، مما يسهل عمليات الصياغة والتصنيع.
الوزن الجزيئي لحمض الإيتاكونيك
الوزن الجزيئي لحمض الميثيلينسوسينيك هو مجموع الأوزان الذرية لجميع الذرات الموجودة في الجزيء. يحتوي حمض الإيتاكونيك على وزن جزيئي يبلغ حوالي 130.10 جرامًا لكل مول. تُستخدم هذه القيمة في الحسابات المختلفة التي تتضمن حمض الميثيلينسوسينيك، مثل تحديد قياس العناصر الكيميائية والخصائص الجزيئية.
هيكل حمض الايتاكونيك
يتكون هيكل حمض الميثيلينسوسينيك من مجموعة حمض الكربوكسيل ورابطة مزدوجة بين ذرتين من ذرات الكربون. له تركيب جزيئي خطي وينتمي إلى فئة الأحماض ثنائية الكربوكسيل غير المشبعة. يحدد ترتيب الذرات في الهيكل الخواص الكيميائية والفيزيائية لحمض الميثيلينسوسينيك.
ذوبان حمض الإيتاكونيك
يمتلك حمض الميثيلينسوسينيك قابلية ذوبان محدودة في الماء، حيث تبلغ قابلية الذوبان حوالي 11 جرامًا لكل لتر في درجة حرارة الغرفة. وهو أكثر قابلية للذوبان في المذيبات العضوية مثل الإيثانول والأسيتون. تؤثر قابلية ذوبان حمض الميثيلينسوسينيك على تطبيقاته لأنها تؤثر على سهولة صياغته وحله في الوسائط المختلفة.
| مظهر | مسحوق بلوري أبيض |
| جاذبية معينة | 1.62 جم/مل |
| لون | عديم اللون إلى أصفر شاحب |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 130.10 جرام/مول |
| كثافة | 1.62 جم/مل |
| نقطة الانصهار | 168 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 185 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | 11 جرام/لتر |
| الذوبان | قابل للذوبان في المذيبات العضوية |
| ضغط البخار | غير متاح |
| كثافة بخار | غير متاح |
| pKa | 3.57 |
| الرقم الهيدروجيني | 1.0-2.0 |
سلامة ومخاطر حمض الإيتاكونيك
يشكل حمض الميثيلينسوسينيك بعض مخاطر السلامة التي يجب أخذها في الاعتبار. الاتصال المباشر بحمض الميثيلينسوسينيك قد يسبب تهيج الجلد والعين. ولذلك يُنصح بارتداء القفازات والنظارات الواقية عند التعامل مع المادة. قد يكون ابتلاع أو استنشاق حمض الميثيلينسوسينيك ضارًا أيضًا ويسبب عدم الراحة في الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي. يجب تخزين حمض الإيتاكونيك في مكان بارد وجاف، بعيدا عن المواد غير المتوافقة. في حالة الإطلاق أو التعرض العرضي، يجب ضمان التهوية الكافية ويجب تنظيف المناطق الملوثة على الفور. من الضروري اتباع بروتوكولات السلامة المناسبة وإرشادات التعامل لتقليل المخاطر المرتبطة بحمض الميثيلينسوسينيك.
| رموز الخطر | شي (مزعج) |
| وصف الأمان | تجنب ملامسة العينين والجلد، والملابس. ارتداء القفازات والنظارات الواقية. استخدام في مناطق جيدة التهوية. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | غير قابل للتطبيق |
| رمز النظام المنسق | 2917.19.9000 |
| فئة الخطر | غير مصنف |
| مجموعة التعبئة | غير مصنف |
| تسمم | سامة إلى حد ما |
طرق تصنيع حمض الإيتاكونيك
هناك عدة طرق اصطناعية لإنتاج حمض الميثيلينسوسينيك. الطريقة الشائعة الاستخدام هي عملية التخمير. ويبدأ بزراعة الكائنات الحية الدقيقة، مثل Aspergillus terreus أو Escherichia coli، التي لديها القدرة على إنتاج حمض الميثيلينسوسينيك. وتنمو هذه الكائنات الحية الدقيقة في وسط مناسب يحتوي على مصادر الكربون مثل الجلوكوز أو النشا. أثناء التخمير، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل مصادر الكربون إلى حمض ميثيلينسوسينيك من خلال المسارات الأيضية.
طريقة أخرى تنطوي على الأكسدة الحفزية لحمض الستريك. في هذه العملية، يتعرض حمض الستريك للأكسدة باستخدام محفز مناسب، مثل أملاح المنغنيز أو الكوبالت، تحت ظروف خاضعة للرقابة. يؤدي تفاعل الأكسدة إلى تكوين حمض الميثيلينسوسينيك كأحد المنتجات.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيع حمض الميثيلينسوسينيك من أنهيدريد المالئيك. يخضع أنهيدريد المالئيك لتفاعل التحلل المائي في وجود الماء أو محفز حمض مناسب لإنتاج حمض الميثيلينسوسينيك. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا في البيئات الصناعية نظرًا لتوافر أنهيدريد الماليك وتكلفته المنخفضة نسبيًا.
توفر طرق التوليف هذه طرقًا مختلفة للحصول على حمض الميثيلينسوسينيك، مما يسمح بمرونة الإنتاج اعتمادًا على المتطلبات المحددة والحجم. كل طريقة لها مزاياها واعتباراتها الخاصة من حيث المحصول، والنقاء، والأثر البيئي، وهي عوامل مهمة يجب مراعاتها عند اختيار طريق التوليف المناسب.
استخدامات حمض الإيتاكونيك
يجد حمض الميثيلينسوسينيك تطبيقات في مختلف الصناعات بسبب خصائصه الكيميائية الفريدة. فيما يلي بعض الاستخدامات الرئيسية لحمض الميثيلينسوسينيك:
- البوليمرات: يستخدم حمض الإيتاكونيك كمونومر في إنتاج البوليمرات مثل حمض البولي ميثيلينسوسينيك والبولي (ميثيل إيتاكونات). هذه البوليمرات لها تطبيقات في معالجة المياه، والتنقيب عن النفط، وكمشتتات ومكثفات في العمليات الصناعية المختلفة.
- المواد اللاصقة: يستخدم حمض الإيتاكونيك كمونمر مشترك في إنتاج التركيبات اللاصقة. إنه يحسن خصائص اللصق ويقوي قوة الروابط في تطبيقات مثل المواد اللاصقة الخشبية وشرائح الألواح وأغطية المنسوجات.
- المستحضرات الصيدلانية: تستخدم مشتقات حمض الإيتاكونيك في التركيبات الصيدلانية. إنها تعمل كوسيط في تركيب المكونات الصيدلانية النشطة (APIs) وتظهر خصائص نشطة بيولوجيًا، مما يجعلها مفيدة في تطوير الأدوية.
- منتجات العناية الشخصية: يستخدم حمض الإيتاكونيك ومشتقاته في تركيب منتجات العناية الشخصية مثل بخاخات الشعر والمواد الهلامية والكريمات. أنها توفر نسيجًا محسّنًا وخصائص تشكيل الفيلم والتحكم في الانسيابية في تركيبات مستحضرات التجميل.
- الطلاءات والدهانات: يتم دمج حمض الميثيلينسوسينيك في الطلاءات والدهانات لتحسين أدائها. إنه يحسن الالتصاق والمتانة ومقاومة الماء، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات طلاء السيارات والدهانات المعمارية والطلاءات الواقية.
- المنسوجات: يستخدم حمض الميثيلينسوسينيك في عمليات تشطيب المنسوجات لنقل خصائص مثل مقاومة التجاعيد ومثبطات اللهب وامتصاص الصبغة. إنه يحسن أداء المواد النسيجية ويوفر سمات وظيفية مرغوبة.
- الزراعة: يستخدم حمض الميثيلين سوتشينيك في الزراعة كعنصر قابل للتحلل وصديق للبيئة في منظمات نمو النباتات وتعديلات التربة. فهو يساعد على تحسين إنتاجية المحاصيل ومقاومة الأمراض وامتصاص العناصر الغذائية.
تعرض المجموعة المتنوعة من التطبيقات تنوع وفائدة حمض الميثيلينسوسينيك في مختلف الصناعات، مما يساهم في التقدم في المواد والمستحضرات الصيدلانية والممارسات الزراعية.
أسئلة:
س: ما هي آلية البلمرة الجذرية لحمض الإيتاكونيك؟
ج: يخضع حمض الميثيلينسوسينيك إلى بلمرة جذرية حرة، حيث تعمل الرابطة المزدوجة في بنيته كموقع تفاعلي لبدء وانتشار سلاسل البوليمر.
س: ما هي قيمة m/z لحمض الإيتاكونيك؟
ج: تبلغ قيمة m/z (نسبة الكتلة/الشحن) لحمض الميثيلينسوسينيك 130.1 جم/مول، وهو ما يتوافق مع وزنه الجزيئي.
س: ما مدى ثقل حمض الإيتاكونيك؟
ج: يبلغ وزن حمض الميثيلينسوسينيك حوالي 130.1 جرامًا لكل مول.
س: ما هي البوليمرات التي يمكن الحصول عليها من حمض الإيتاكونيك عن طريق التكثيف المتعدد والبلمرة التبادلية لفتح الحلقة؟
ج: يمكّن حمض الميثيلين سوتشينيك من إنتاج بوليمرات متجددة من خلال الخضوع للتكثيف المتعدد وبلمرة استبدال فتح الحلقة. تؤدي هذه العمليات إلى تصنيع مواد بوليمرية قابلة للتحلل ومستدامة.