حمض الستريك هو حمض طبيعي موجود في الحمضيات. يستخدم على نطاق واسع في الأطعمة والمشروبات كمحسن للنكهة وكمادة حافظة. كما يجد تطبيقات في منتجات التنظيف ومستحضرات التجميل.
| اسم الأيوباك | 2-هيدروكسي بروبان-1،2،3-حمض ثلاثي الكربوكسيل |
| الصيغة الجزيئية | C₆H₈O₇ |
| CAS رقم | 77-92-9 |
| المرادفات | 3-كربوكسي-3-حمض هيدروكسي جلوتاريك، 2-هيدروكسي-1،2،3-حمض بروبانيتريكاربوكسيليك، سترات، إلخ. |
| إنتشي | InChI=1S/C6H8O7/c7-3(8)1-6(13.5(11)12)2-4(9)10/h13H,1-2H2,(H,7.8)(H,9, 10)(H ،11،12) |
خصائص حامض الستريك
صيغة حمض الستريك
صيغة حمض الستريك هي C₆H₈O₇. ويتكون من ست ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين وسبع ذرات أكسجين. تمثل هذه الصيغة الكيميائية ترتيب الذرات في جزيء واحد من حمض الستريك.
حامض الستريك الكتلة المولية
تبلغ الكتلة المولية لـ C₆H₈O₇ حوالي 192.13 جرامًا لكل مول. يتم حسابه عن طريق إضافة الكتل الذرية لجميع الذرات الموجودة في مول واحد من C₆H₈O₇. يتم استخدام الكتلة المولية للتحويل بين الجرام والشامات في الحسابات الكيميائية.
نقطة غليان حامض الستريك
لا يحتوي حمض الستريك على نقطة غليان مميزة لأنه يخضع للتحلل قبل الوصول إلى درجة حرارة الغليان. ومع ذلك، عند تسخينه، يبدأ في التحلل عند حوالي 175 درجة مئوية (347 درجة فهرنهايت). يؤدي تحلل C₆H₈O₇ إلى تكوين الماء وثاني أكسيد الكربون.
نقطة انصهار حامض الستريك
يحتوي حامض الستريك على نقطة انصهار تبلغ 153 درجة مئوية (307 درجة فهرنهايت). عند درجة الحرارة هذه، يتحول الشكل الصلب لـ C₆H₈O₇ إلى سائل. من المهم ملاحظة أن C₆H₈O₇ يمكن أن يوجد أيضًا في صورة لا مائي، والتي لها نقطة انصهار أعلى، حوالي 310 درجة مئوية (590 درجة فهرنهايت).
كثافة حامض الستريك جم / مل
تبلغ كثافة C₆H₈O₇ حوالي 1.665 جرام لكل ملليلتر (جم/مل). تمثل هذه القيمة كتلة C₆H₈O₇ الموجودة في ملليلتر واحد من الحجم. غالبًا ما يتم استخدام كثافة المادة لتحديد تركيزها أو نقائها.
الوزن الجزيئي لحمض الستريك
يبلغ الوزن الجزيئي لـ C₆H₈O₇ حوالي 192.13 جرامًا لكل مول. إنه مجموع الأوزان الذرية لجميع الذرات الموجودة في جزيء C₆H₈O₇. يعد الوزن الجزيئي معلمة مهمة لمختلف الحسابات والتفاعلات الكيميائية.
هيكل حامض الستريك
يحتوي حامض الستريك على بنية حمض ثلاثي الكربوكسيل مع ثلاث مجموعات وظيفية كربوكسيل (-COOH). يحتوي على ذرة كربون مركزية مرتبطة بثلاث مجموعات كربوكسيل ومجموعة هيدروكسيل واحدة (-OH). يمنح ترتيب الذرات C₆H₈O₇ خصائصه الحمضية المميزة ويسمح له بالمشاركة في العمليات الكيميائية الحيوية المختلفة.
ذوبان حامض الستريك
حامض الستريك قابل للذوبان بشدة في الماء. يذوب بسهولة في الماء والكحول والمذيبات القطبية الأخرى. تزداد قابلية ذوبان C₆H₈O₇ مع درجة الحرارة. يستخدم عادة كمضافات غذائية ونكهات بسبب قدرته على إذابة وتعزيز النكهات في المحاليل المائية.
| مظهر | مسحوق بلوري أبيض |
| جاذبية معينة | 1,665 |
| لون | عديم اللون أو أبيض |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 192.13 جم/مول |
| كثافة | 1,665 جم/مل |
| نقطة الانصهار | 153 درجة مئوية (307 درجة فهرنهايت) |
| نقطة الغليان | ينهار قبل الغليان |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | قابل للذوبان للغاية |
| الذوبان | قابل للذوبان في الماء والكحول والمذيبات القطبية |
| ضغط البخار | غير قابل للتطبيق |
| كثافة بخار | غير قابل للتطبيق |
| pKa | pKa₁ = 3.13، pKa₂ = 4.76، pKa₃ = 6.40 |
| الرقم الهيدروجيني | الرقم الهيدروجيني = 1.8 – 3.1 (محلول 1% عند 25 درجة مئوية) |
سلامة ومخاطر حامض الستريك
من المعروف عمومًا أن حمض الستريك آمن للاستهلاك وله مستوى منخفض من السمية. ومع ذلك، فإن التعامل معها يتطلب بعض الاحتياطات. قد يتسبب ذلك في تهيج العين والجلد، لذا يوصى بارتداء القفازات والنظارات الواقية. قد يؤدي استنشاق غبار أو رذاذ C₆H₈O₇ إلى تهيج الجهاز التنفسي، لذا يُنصح بالعمل في مناطق جيدة التهوية. على الرغم من أنه غير قابل للاشتعال، إلا أن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تتسبب في تحلل C₆H₈O₇ وإطلاق أبخرة مزعجة. من المهم تخزين C₆H₈O₇ في مكان بارد وجاف، بعيدًا عن المواد غير المتوافقة. وبشكل عام، فإن تنفيذ تدابير السلامة الجيدة يضمن التعامل الآمن مع C₆H₈O₇.
| رموز الخطر | لا أحد |
| وصف الأمان | يسبب العين وتهيج في الجلد. قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي. تعامل بحذر وتجنب الاستنشاق |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | غير قابل للتطبيق |
| رمز النظام المنسق | 2918.14.00 |
| فئة الخطر | لا تصنف على أنها خطيرة |
| مجموعة التعبئة | غير قابل للتطبيق |
| تسمم | سمية منخفضة. المعترف بها عموما على أنها آمنة |
طرق تصنيع حامض الستريك
يمكن لطرق مختلفة تصنيع C₆H₈O₇.
الكائنات الحية الدقيقة مثل سلالات معينة من الفطريات Aspergillus niger أو البكتيريا الإشريكية القولونية تخمر الكربوهيدرات مثل الجلوكوز أو السكروز في وسط غني بالمغذيات لتصنيع C₆H₈O₇ كمنتج ثانوي. أنها تستقلب السكريات، وتنتج C₆H₈O₇ أثناء التخمير.
يتم في البداية عصر ثمار الحمضيات للحصول على محلول مركز، واستخلاص C₆H₈O₇ من المصادر الطبيعية. تقوم عمليات التنقية بإزالة الشوائب والجزيئات الصلبة من العصير. معالجة المحلول المركز بهيدروكسيد الكالسيوم يشكل سترات الكالسيوم، وهو ملح C₆H₈O₇. يؤدي تحمض المحلول باستخدام حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك إلى إطلاق C₆H₈O₇ على شكل راسب من هذا الملح. يؤدي جمع وغسل وتجفيف الراسب إلى إنتاج C₆H₈O₇ نقي.
تتضمن طرق التخليق الكيميائي الأكسدة التحفيزية للجلوكوز أو الكربوهيدرات الأخرى باستخدام محفزات محددة مثل البلاتين أو البلاديوم. يتم تحويل الجلوكوز إلى حمض الغلوكونيك من خلال هذه العملية، والمزيد من الأكسدة تحوله إلى C₆H₈O₇.
بشكل عام، تتيح هذه العمليات إنتاج C₆H₈O₇ على نطاق واسع لتلبية الطلب في مختلف الصناعات مثل الأغذية والمشروبات والأدوية ومستحضرات التجميل.
استخدامات حمض الستريك
يجد C₆H₈O₇ تطبيقات واسعة في مختلف الصناعات نظرًا لخصائصه المتنوعة. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة:
- صناعة الأغذية والمشروبات: تستخدم صناعة الأغذية والمشروبات على نطاق واسع C₆H₈O₇ كمحسن للنكهة ومحمض ومواد حافظة في المشروبات الغازية والمربيات والحلويات ومنتجات الألبان.
- صناعة الأدوية: تستخدم صناعة الأدوية C₆H₈O₇ كمعدل لدرجة الحموضة وعامل منكه في إنتاج الأقراص والعصائر الفوارة. كما أنه بمثابة عامل خالب في بعض الأدوية.
- منتجات التنظيف: يزيل C₆H₈O₇ الترسبات الكلسية وبقع الماء العسر والصدأ بشكل فعال، مما يجعله مكونًا شائعًا في المنظفات المنزلية ومنظفات الأطباق وعوامل إزالة الترسبات.
- مستحضرات التجميل والعناية الشخصية: يلعب C₆H₈O₇ أدوارًا متعددة في منتجات العناية بالبشرة والشعر، حيث يعمل كمعدل لدرجة الحموضة، ومقشر، ويعزز فعالية المكونات الأخرى.
- معالجة المياه: يتم تطبيق C₆H₈O₇ في عمليات معالجة المياه للتحكم في مستويات الرقم الهيدروجيني وإزالة الأيونات المعدنية. فهو يساعد على منع تكوين الجير ويمنع نمو بعض البكتيريا.
- التطبيقات الصناعية: تستخدم صناعات مختلفة C₆H₈O₇ في عمليات مثل تنظيف المعادن، وصباغة المنسوجات، وتحفيز التفاعلات الكيميائية.
- التصوير الفوتوغرافي: في التصوير الفوتوغرافي، يستخدم المطورون C₆H₈O₇ لتطوير حلول للأفلام الفوتوغرافية. فهو يساعد على التحكم في درجة الحموضة ويحسن جودة الصورة.
- النكهة وحفظ الطعام: النكهة اللاذعة لـ C₆H₈O₇ تجعله خيارًا شائعًا كعامل محمض في المنتجات الغذائية. بالإضافة إلى ذلك، فهو يعمل كمادة حافظة طبيعية، وبالتالي يطيل العمر الافتراضي لبعض الأطعمة.
تسلط هذه التطبيقات المتنوعة الضوء على أهمية C₆H₈O₇ في العديد من الصناعات، مما يجعله مركبًا قيمًا ومستخدمًا على نطاق واسع.
أسئلة:
س: ما هو حامض الستريك؟
ج: C₆H₈O₇ هو حمض طبيعي موجود في الحمضيات مثل الليمون والبرتقال، ويستخدم على نطاق واسع في مختلف التطبيقات الغذائية والصناعية.
س: هل حمض الستريك مادة حافظة طبيعية؟
ج: نعم، يُستخدم C₆H₈O₇ بشكل شائع كمادة حافظة طبيعية نظرًا لقدرته على تثبيط نمو بعض البكتيريا وإطالة العمر الافتراضي للمنتجات الغذائية.
س: هل حمض الستريك سيء بالنسبة لك؟
ج: من المعروف بشكل عام أن C₆H₈O₇ آمن للاستهلاك بكميات معتدلة، ولكن الاستهلاك المفرط قد يسبب عدم الراحة في الجهاز الهضمي أو تآكل الأسنان.
س: هل حمض الستريك وحمض الأسكوربيك متماثلان؟
ج: لا، C₆H₈O₇ وحمض الأسكوربيك (فيتامين C) مركبان مختلفان لهما هياكل وخصائص كيميائية مميزة، على الرغم من أن كلاهما موجود بشكل شائع في الفواكه.
س: هل حمض الستريك خطير؟
ج: لا يعتبر C₆H₈O₇ خطيرًا بطبيعته عند استخدامه بشكل صحيح، ولكنه يمكن أن يسبب تهيج العين والجلد، كما أن استنشاق كميات كبيرة من غبار أو رذاذ حامض الستريك يمكن أن يهيج الجهاز التنفسي.
س: أين تحدث دورة حمض الستريك؟
ج: تحدث دورة C₆H₈O₇، والمعروفة أيضًا بدورة كريبس، في ميتوكوندريا الخلايا وتلعب دورًا مركزيًا في التنفس الخلوي، وإنتاج جزيئات غنية بالطاقة.
س: أي منها يدخل في دورة حمض الستريك؟
ج: يدخل الأسيتيل CoA، وهو جزيء مشتق من تحلل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات، إلى دورة C₆H₈O₇ ليتم استقلابه بشكل أكبر وتوليد الطاقة.
س: هل حمض الستريك سيء بالنسبة لك؟
ج: يعتبر C₆H₈O₇ آمنًا بشكل عام للاستهلاك المعتدل، ولكن الاستهلاك المفرط قد يسبب آثارًا ضارة، مثل عدم الراحة في الجهاز الهضمي وتآكل مينا الأسنان.