柠檬酸是柑橘类水果中发现的天然酸。它作为增味剂和防腐剂广泛应用于食品和饮料中。它还在清洁产品和化妆品中得到应用。
| 国际纯粹和应用化学联合会名称 | 2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸 |
| 分子式 | C₆H₈O₇ |
| CAS 号 | 77-92-9 |
| 同义词 | 3-羧基-3-羟基戊二酸、2-羟基-1,2,3-丙烷三甲酸、柠檬酸盐等 |
| 乙酰胆碱 | 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) |
柠檬酸的性质
柠檬酸配方
柠檬酸的分子式为C₆H₈O₇。它由六个碳原子、八个氢原子和七个氧原子组成。该化学式表示单个柠檬酸分子中原子的排列。
柠檬酸 摩尔质量
C 6 H 8 O 7 的摩尔质量约为192.13克每摩尔。它是通过将一摩尔 C₆H₈₇ 中存在的所有原子的原子质量相加来计算的。摩尔质量用于化学计算中克和摩尔之间的转换。
柠檬酸的沸点
柠檬酸没有明显的沸点，因为它在达到沸腾温度之前会发生分解。然而，当加热时，它在 175 摄氏度（347 华氏度）左右开始降解。 C₆H₈O₇分解生成水和二氧化碳。
柠檬酸熔点
柠檬酸的熔点为 153 摄氏度（307 华氏度）。在此温度下，固体形式的C6H8O7变成液体。值得注意的是，C₆H₈O₇也可以以无水形式存在，其熔点较高，约为 310 摄氏度（590 华氏度）。
柠檬酸密度 g/mL
C6H8O₇的密度约为1.665克每毫升(g/mL)。该值表示一毫升体积中所含C₆H8O₇的质量。物质的密度通常用于确定其浓度或纯度。
柠檬酸分子量
C 6 H 8 O 7 的分子量约为192.13克/摩尔。它是 C₆H₈O₇ 分子中所有原子的原子量之和。分子量是各种化学计算和反应的重要参数。
柠檬酸的结构
柠檬酸具有带有三个羧基官能团（-COOH）的三羧酸结构。它含有一个与三个羧基和一个羟基（-OH）键合的中心碳原子。原子的排列赋予了 C₆H₈O₇ 特有的酸性，并使其能够参与各种生化过程。
柠檬酸的溶解度
柠檬酸极易溶于水。易溶于水、醇及其他极性溶剂。 C₆H₈O₇的溶解度随着温度的升高而增加。由于其在水溶液中溶解和增强风味的能力，它通常用作食品添加剂和调味剂。
| 外貌 | 白色结晶粉末 |
| 比重 | 1,665 |
| 颜色 | 无色或白色 |
| 闻 | 无味 |
| 摩尔质量 | 192.13 克/摩尔 |
| 密度 | 1,665 克/毫升 |
| 融合点 | 153°C (307°F) |
| 沸点 | 沸腾前分解 |
| 闪点 | 不适用 |
| 水中溶解度 | 非常易溶 |
| 溶解度 | 溶于水、醇和极性溶剂 |
| 蒸汽压力 | 不适用 |
| 蒸气密度 | 不适用 |
| 酸度 | pKa₁ = 3.13，pKa2 = 4.76，pKa₃ = 6.40 |
| 酸碱度 | pH = 1.8 – 3.1（1% 溶液，25°C） |
柠檬酸的安全性和危险性
柠檬酸通常被认为可以安全食用并且毒性较低。然而，其处理需要采取一些预防措施。这可能会刺激眼睛和皮肤，因此建议佩戴防护手套和护目镜。吸入C₆H₈O₇粉尘或雾气可能会刺激呼吸系统，因此建议在通风良好的地方工作。虽然它不易燃，但高温会导致 C₆H₈O₇ 分解并释放刺激性烟雾。将 C₆H₈O₇ 储存在阴凉、干燥的地方，远离不相容的物质，这一点很重要。总体而言，实施良好的安全措施可确保 C₆H₈O₇ 的安全处理。
| 危险符号 | 没有任何 |
| 安全说明 | 引起眼睛和皮肤刺激。可能会引起呼吸道刺激。小心处理并避免吸入 |
| 联合国识别号 | 不适用 |
| 海关编码 | 2918.14.00 |
| 危险等级 | 不属于危险品 |
| 包装组别 | 不适用 |
| 毒性 | 低毒；一般认为是安全的 |
柠檬酸合成方法
有多种方法可以合成C₆H₈O₇。
微生物，例如某些真菌黑曲霉菌株或大肠杆菌，在营养丰富的培养基中发酵碳水化合物，例如葡萄糖或蔗糖，合成副产物C6H8O7。它们代谢糖，在发酵过程中产生C₆H₈O₇。
柑橘类水果最初被榨汁以获得浓缩溶液，从天然来源中提取 C₆H₈O₇。纯化过程去除果汁中的杂质和固体颗粒。用氢氧化钙处理浓缩溶液形成柠檬酸钙，一种C₆H₈O₇的盐。用硫酸或盐酸酸化溶液，以盐沉淀的形式释放出C 6 H 8 O 7 。收集、洗涤并干燥沉淀物，得到纯的C 6 H 8 O 7 。
化学合成方法涉及使用铂或钯等特定催化剂催化氧化葡萄糖或其他碳水化合物。通过这个过程，葡萄糖转化为葡萄糖酸，进一步氧化将其转化为C₆H₈O₇。
总体而言，这些工艺能够大规模生产C₆H₈O₇，以满足食品和饮料、药品和化妆品等各个行业的需求。
柠檬酸的用途
C₆H₈O₇由于其多功能性而在各个行业中得到广泛应用。以下是一些常见用途：
- 食品和饮料行业：食品和饮料行业广泛使用C₆H₈O₇作为软饮料、果酱、糖果和乳制品中的增味剂、酸化剂和防腐剂。
- 制药工业：制药工业在片剂和泡腾糖浆的生产中使用C₆H₈O₇作为pH调节剂和调味剂。它还在某些药物中用作螯合剂。
- 清洁产品：C₆H₈O₇ 可有效去除水垢、硬水渍和铁锈，是家用清洁剂、餐具洗涤剂和除垢剂中的常见成分。
- 化妆品和个人护理品：C₆H₈O₇在皮肤和护发产品中发挥多种作用，充当pH调节剂、去角质剂以及增强其他成分的功效。
- 水处理：C₆H₈O₇ 在水处理过程中可用于控制 pH 值和去除金属离子。它有助于防止牙垢的形成并抑制某些细菌的生长。
- 工业应用：各种行业在清洗金属、染色纺织品和催化化学反应等过程中使用 C₆H₈O₇。
- 摄影：在摄影领域，开发人员使用 C₆H₈O₇ 开发摄影胶片的解决方案。它有助于控制 pH 值并提高图像质量。
- 风味和食品保存：C₆H₈O₇的辛辣味道使其成为食品中作为酸化剂的流行选择。此外，它还可以作为天然防腐剂，从而延长某些食品的保质期。
这些多样化的应用凸显了 C₆H₈O₇ 在许多行业中的重要性，使其成为一种有价值且广泛使用的化合物。
问题：
问：什么是柠檬酸？
答：C₆H₈O₇是一种天然酸，存在于柠檬和橙子等柑橘类水果中，广泛用于各种食品和工业应用。
问：柠檬酸是天然防腐剂吗？
答：是的，C₆H₈O₇通常用作天然防腐剂，因为它能够抑制某些细菌的生长并延长食品的保质期。
问：柠檬酸对身体有害吗？
答：C₆H₈O₇一般被认为适量食用是安全的，但过量食用可能会导致肠胃不适或牙齿腐蚀。
问：柠檬酸和抗坏血酸是一样的吗？
答：不是，C₆H₈O₇ 和抗坏血酸（维生素 C）是不同的化合物，具有不同的结构和化学性质，尽管两者都常见于水果中。
问：柠檬酸有危险吗？
答：正确使用时，C₆H₈O₇本身并无危险，但会引起眼睛和皮肤刺激，吸入大量柠檬酸粉尘或雾会刺激呼吸系统。
问：柠檬酸循环在哪里发生？
答：C₆H₈O₇循环，也称为克雷布斯循环，发生在细胞的线粒体中，在细胞呼吸中发挥核心作用，产生富含能量的分子。
问：其中哪些进入柠檬酸循环？
答：乙酰辅酶A是碳水化合物、脂肪和蛋白质分解产生的分子，进入C₆H₈O₇循环进一步代谢并产生能量。
问：柠檬酸对身体有害吗？
答：C₆H₈O₇一般适量食用是安全的，但过量食用可能会造成不良影响，例如肠胃不适、牙釉质腐蚀等。