אצטאלדהיד

אצטאלדהיד (במונחון IUPAC‏: Ethanal, אֶתַנַל) הוא תרכובת כימית שנוסחתה C₂H₄O,זהו אלדהיד חשוב הנפוץ בטבע ומיוצר בכמויות גדולות בתעשייה. אצטאלדהיד מיוצר בצמחים, מצוי במזונות כלחם, קפה ופירות. אצטאלדהיד הוא תוצר של חמצון חלקי של אתנול בכבד על ידי האנזים אלכוהול דהידרוגנז ועליית ריכוזו בדם היא מהגורמים לחמרמורת.

אצטאלדהיד
Acetaldehyde

מולקולת אצטאלדהיד
שם סיסטמטי	Ethanal
שמות נוספים	Ethyl aldehyde ,Acetic aldehyde
כתיב כימי	C₂H₄O
מסה מולרית	44.05 גרם/מול
מראה	נוזל שקוף
מספר CAS	75-07-0
צפיפות	0.784 גרם/סמ"ק
מצב צבירה	נוזל
מסיסות	מסיס במים
ממסים	אתנול, אצטון, בנזן, טולואן, קסילן, טרפנטין
טמפרטורת היתוך	123.37- °C -149.78 K
טמפרטורת רתיחה	20.2 °C 293.35 K
מקדם שבירה	1.3316
חומציות	13.57
נקודת הבזק	39- °C -234.15 K
אנתלפיית התהוות סטנדרטית	−166 קילוג'ול למול
LD50	1930 מ"ג לק"ג
NFPA 704	4 ‏ 2 2

ייצור

דרך הייצור העיקרית של אצטאלדהיד היא בתהליך Wacker חמצון אתן בקטליזה הומוגנית של פלדיום ונחושת

$2CH_{2}=CH_{2}+O_{2}\Rightarrow 2CH_{3}CHO$

המעגל הקטליטי שבו נוצר אצטאלדהיד ומשתחזרים הזרזים

1. $C_{2}H_{4}+[PdCl_{4}]^{2-}+H_{2}O\Rightarrow CH_{3}CHO+Pd+2HCl+2Cl^{-}$
2. $2CuCl_{2}+Pd+2Cl^{-}\Rightarrow 2CuCl+[PdCl_{4}]^{2-}$
3. $4CuCl+4HCl+O_{2}\Rightarrow 4CuCl_{2}+2H_{O}$

לייצור בקנה מידה קטן יותר משתמשים גם בחמצון חלקי של אתנול בקטליזה של כסף בתהליך אקסותרמי בטמפרטרות של 500-650°C $2CH_{3}CH_{2}OH+O_{2}\Rightarrow 2CH_{3}CHO+H_{2}O$
בעבר יוצר החומר על ידי דהידרוגנציה (הוצאת מימן) מאתנול בתהליך אנדותרמי $2CH_{3}CH_{2}OH\Rightarrow 2CH_{3}CHO+H_{2}$

היסטוריה

הצעה ראשונה לייצור אצטאלדהיד מאצטילן מיוחסת לפרסום של קושצרוף (Kuscheroff) משנת 1884. בשנת 1898 הציע הוגו ארדמן שיטה לייצור תעשייתי של אצטאלדהיד מאצטילן על ידי העברת האצטילן דרך חומצה גופרתית רותחת בריכוז של כ-45% מעורבב בחומצת כספית. לשיטה זאת הייתה נצילות נמוכה של כ-5%. נתן גרינשטיין זיהה שיש קשר הפוך בין הטמפרטורה הרצויה בתהליך לבין ריכוז החומצה, כאשר ככל שהריכוז יותר גבוה יש להשתמש בטמפרטורה נמוכה יותר. בתחילת 1910 הוא הגיש פטנט בו הציע להעביר את האצטילן דרך חומצה גופרתית בריכוז של כ-45%, אך בטמפרטורה נמוכה של 15–25 מעלות צלזיוס ובלחץ גבוה מהלחץ האטמוספירי, או דרך חומצה זרחתית בריכוז של כ-25%, בו מעורב זרז של מלח כספית, במקום החומצה הגפרתית. חברת Chemische Fabrik Griesheim-Elektron קיבלה את הבעלות על הפטנט וניסתה לייצר אצטאלדהיד בהתאם, אך נתקלה בקשיים רבים וייצור המוני על פי השיטה של גרינשטיין החלה בשנת 1916 ונמשכה כ-50 שנה.

כימיה

אצטאלדהיד עובר תגובת טאוטמריזציה לתת ויניל אלכוהול

$CH_{3}CHO{\overrightarrow {\leftarrow }}CH2=CHOH$

קבוע שיווי המשקל לתגובה הוא 6x10^-7 ושינוי האנתלפיה H = 42.7Kj/mol∆ ב-298K כך שבתנאים אלו רק אחוז קטן מאוד מהחומר נמצא בצורת האנול (ויניל אלכוהול). לתגובה יש אנרגיית שפעול גבוהה כך שאינה מתרחשת בטמפרטורת החדר, ניתן לבצע אותה בקטליזה פוטוכימית או בנוכחות חומצות כ HClO₄ או H₂SO₄.

שיווי המשקל בין אצטאלדהיד לויניל אלכוהול

בשל גודלה הקטן של המולקולה וזמינותה כמונומר יבש (בניגוד לפורמלין) משמש החומר כאלקטרופיל בתגובות סינתיזה אורגנית. אצטאלדהיד מגיב עם ציאניד ואמוניה לקבלת חומצת האמינו אלאנין

3 מולקולות אצטאלדהיד יכולות להדחס לקבלת פראלדהיד (Paraldehyde) - מולקולה טבעתית המכילה קשרי פחמן-חמצן יחידים

מולקולת פרלדהיד המתקבלת בדחיסת 3 מולקולות אצטאלדהיד

שימושים

בעבר שימש אצטאלדהיד בעיקר כחומר גלם לייצור חומצה אצטית. יישום זה נמצא בירידה כי ניתן להפיק את החומצה ביעילות גבוהה יותר ממתנול. אצטאלדהיד הוא חומר מוצא חשוב לנגזרות של פירידין. משתנן ואצטאלדהיד מייצרים שרפים שימושיים. מאנהידריד אצטי ואמטאלדהיד מייצרים אתילדיאן דיאצטט ממנו מפיקים ויניל אצטט - המונומר לייצור פוליויניל אצטט.

בטיחות

אצטאלדהיד רעיל בריכוזים גבוהים, חשוד כמסרטן וגורם לגירוי בעיניים ובריריות דרכי הנשימה. רמת החשיפה המרבית המותרת לעובדים היא 25ppm. חשיפה לריכוזים שמעל 1,000ppm מתבטאת בבחילה, הקאה וכאבי ראש.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אצטאלדהיד בוויקישיתוף

• גיליון בטיחות חומרים של אצטאלדהיד
• נתונים כימיים נוספים על אצטאלדהיד
• אצטאלדהיד, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)