Формула лимонной кислоты

Определение и формула лимонной кислоты

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Лимонная кислота – слабая органическая трехосновная кислота.

Химическая формула – $C_6H_8O_7$

Молярная масса равна $192,12$ г/моль.

Физические свойства – твердое вещество, растворимое в воде, образующее кристаллы белого цвета.

Имеет достаточно высокую температуру плавления $153^{\circ} C$ .

Большие количества содержатся в цитрусовых фруктах.

В биохимии, она является промежуточным продуктом в цикле лимонной кислоты, который происходит при метаболизме аэробных организмов.

Более миллиона тонн лимонной кислоты производится каждый год.

Она широко применяется в качестве благоухающего и хелатирующего агента.

Лимонная кислота была выделена в $1784$ году Шееле, который выкристаллизовал ее из лимонного сока.

Она может существовать в как в свободной форме так и в виде моногидрата.

Свободная форма выкристаллизовывается из горячей воды, а моногидрат – из холодной.

Химические свойства лимонной кислоты

Для нее характерны типичные свойства карбоновых кислот: образование эфиров, хлорангидридов, солей и т.д.
При температурном воздействии свыше $175^{\circ} C$ она превращается в аконитовую кислоту.
Подвергается декарбоксилированию (при этом выделяется вода, углекислый газ и ацетон) — продуктами являются ангидриды итаконовой и цитраконовой кислот.
В реакциях с $KMnO_4$ переходит в акриловую кислоту и этиленоксид.

Применение

Лимонная кислота находит применение в пищевой промышленности, в качестве добавок к выпечкам, мороженому.

Она применяется для чистки и как хелатирующий агент.

Используется как в косметической, так и в фармацевтической промышленности.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Рассчитайте степень диссоциации раствора лимонной кислоты $C_6H_8O_7$ по первой ступени с молярной концентрацией 1 моль/л.

Решение

Запишем уравнение диссоциации лимонной кислоты по первой ступени:

$C_6H_8O_7 \rightleftharpoons C_6H_7O_7^- + H^+$

Допустим, что $C_0$ — это начальная концентрация лимонной кислоты, $x$ — убыль концентрации $C_6H_8O_7$ .

Определим указанную выше убыль на основании константы диссоциации:

$K_1 = \frac{[C_6H_7O_7^-] \cdot [H^+]}{[C_6H_8O_7]} = \frac{x^{2}}{C_0 - x} \approx \frac{x^{2}}{C_0}$

$K_1 = 7,4 \cdot 10^{-4}$ (данные взяты из справочника Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии», стр. 300)

$x = \sqrt{C_0 \cdot K_1} = \sqrt{1 \cdot 7,4 \cdot 10^{-4}} = 0,0272$ моль/л

Найдем степень диссоциации по первой ступени:

$\alpha _1 = \frac{x}{C_0} = \frac{0,0272}{1} = 0,0272$ или $2,72 \%$

Ответ

$\alpha _1 = 2,72 \%$

ПРИМЕР 2

Задание

При $10^{\circ} C$ растворимость лимонной кислоты равна $117,43$ г на $100$ мл раствора, а при $20^{\circ} C$ равна $147,76$ г на $100$ мл раствора. Рассчитайте среднюю энтальпию растворения лимонной кислоты.

Решение

Запишем реакцию растворения и выражение для константы растворения:

$C_6H_8O_7_{(solid)} \rightleftharpoons C_6H_8O_7_{(solution)}$