乙酸

羧酸中，例如乙酸，的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pK_a=4.75（25℃），浓度为1mol/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为3-4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。

乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等酸性物质反应。乙酸还可以使蓝色石蕊试液变红。

2CH₃COOH + Na₂CO₃ ${\displaystyle \rightarrow }$ 2CH₃COONa + CO₂ + H₂O

2CH₃COOH + Cu(OH)₂ ${\displaystyle \rightarrow }$ (CH₃COO)₂Cu + 2H₂O

CH₃COOH + C₆H₅ONa ${\displaystyle \rightarrow }$ C₆H₅OH （苯酚）+ CH₃COONa

乙酸的二聚体，虚线表示氢键

乙酸的晶体结构显示[5] ，分子间通过氢键结合为二聚体（亦称二缔结物），二聚体也存在于120℃的蒸汽状态。二聚体有较高的稳定性，现在已经通过冰点降低测定分子量法以及X光衍射证明了分子量较小的羧酸如甲酸、乙酸在固态及液态，甚至气态以二聚体形式存在。当乙酸与水溶和的时候，二聚体间的氢键会很快的断裂。其它的羧酸（乃至结构相似的碳酸氢盐）也有类似的二聚现象。

${\displaystyle \Delta {}H_{m}^{\ominus }=-58.6\mathrm {kJ{\cdot }mol^{-1}} }$（两端连接H）

液态乙酸是一个亲水（极性）质子化溶剂，与乙醇和水类似。因为介电常数为6.2，它不仅能溶解极性化合物，比如无机盐和糖，也能够溶解非极性化合物，比如油类或一些元素的分子，比如硫和碘。它也能与许多极性或非极性溶剂混合，比如水，氯仿，己烷。乙酸的溶解性和可混合性使其成为了化工中广泛运用的化学品。

对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应，比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。除了醋酸铬（II），几乎所有的醋酸盐能溶于水。

Mg_(s)+ 2 CH₃COOH_(aq) → (CH₃COO)₂Mg_(aq) + H_2(g)

NaHCO_3(s) + CH₃COOH_(aq) → CH₃COONa_(aq) + CO_2(g) + H₂O_(l)

乙酸的两个典型的有机反应

乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。

同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。如乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯。

CH₃COOH + CH₃CH₂OH → CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O

440℃的高温下，乙酸分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。在甲烷菌的作用下，乙酸也可以歧化分解产生甲烷和二氧化碳[6][7]。

乙酸可以通过其气味进行鉴别。若加入氯化铁（III），生成产物“乙酸铁”为深红色并且会在酸化后消失，通过此颜色反应也能鉴别乙酸。乙酸与三氧化砷反应生成氧化二甲砷，通过产物的恶臭可以鉴别乙酸。[8]

有氧发酵

在人类历史中，以醋的形式存在的乙酸，一直是用醋杆菌属细菌制备。在氧气充足的情况下，这些细菌能够从含有酒精的食物中生产出乙酸。通常使用的是苹果酒或葡萄酒混合谷物、麦芽、米或马铃薯捣碎后发酵。有这些细菌达到的化学方程式为：

C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

做法是将醋菌属的细菌接种于稀释后的酒精溶液并保持一定温度，放置于一个通风的位置，在几个月内就能够变为醋。工业生产醋的方法通过提供氧气使得此过程加快。

现在商业化生产所用方法其中之一被称为“快速方法”或“德国方法”，因为首次成功是在1823年的德国。此方法中，发酵是在一个塞满了木屑或木炭的塔中进行。含有酒精的原料从塔的上方滴入，新鲜空气从他的下方自然进入或强制对流。改进后的空气供应使得此过程能够在几个星期内完成，大大缩短了制醋的时间。

现在的大部分醋是通过液态的细菌培养基制备的，由Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年首次提出。在此方法中，酒精在持续的搅拌中发酵为乙酸，空气通过气泡的形式被充入溶液。通过这个方法，含乙酸15%的醋能够在两至三天制备完成。

无氧发酵

部分厌氧细菌，包括梭菌属的部分成员，能够将糖类直接转化为乙酸而不需要乙醇作为中间体。总体反应方程式如下：

C₆H₁₂O₆ → 3 CH₃COOH

更令工业化学感兴趣的是，许多细菌能够从仅含单碳的化合物中生产乙酸，例如甲醇，一氧化碳或二氧化碳与氢气的混合物。

2 CO₂ + 4 H₂ → CH₃COOH + 2 H₂O

梭菌属因为有能够直接使用糖类的能力，减少了成本，这意味着这些细菌有比醋菌属细菌的乙醇氧化法生产乙酸更有效率的潜力。然而，梭菌属细菌的耐酸性不及醋菌属细菌。耐酸性最大的梭菌属细菌也只能生产不到10%的乙酸，而有的醋酸菌能够生产20%的乙酸。到现在为止，使用醋酸属细菌制醋仍然比使用梭菌属细菌制备后浓缩更经济。所以，尽管梭菌属的细菌早在1940年就已经被发现，但它的工业应用仍然被限制在一个狭小的范围。

大部分乙酸是通过甲醇羰基化合成的。此反应中，甲醇和一氧化碳反应生成乙酸，方程式如下

CH₃OH + CO → CH₃COOH

这个过程是以碘代甲烷为中间体，分三个步骤完成，并且需要一个一般由多种金属构成的催化剂（第二部中）

(1) CH₃OH + HI → CH₃I + H₂O

(2) CH₃I + CO → CH₃COI

(3) CH₃COI + H₂O → CH₃COOH + HI

通过控制反应条件，也可以通过同样的反应生成乙酸酐。因为一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料，所以甲基羰基化一直以来备受青睐。早在1925年，英国塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已经开发出第一个甲基羰基化制乙酸的试点装置。然而，由于缺少能耐高压（200atm或更高）和耐腐蚀的容器，此法一度受到抑制[13] 。直到1963年，德国巴斯夫化学公司用钴作催化剂，开发出第一个适合工业生产的办法。到了1968年，以铑为基础的催化剂的（cis−[Rh(CO)₂I₂]⁻）被发现，使得反映所需压力减到一个较低的水平并且几乎没有副产物。1970年，美国孟山都公司建造了首个使用此催化剂的设备，此后，铑催化甲基羰基化制乙酸逐渐成为支配性的孟山都法。90年代后期，英国石油成功的将Cativa催化法商业化，此法是基于铱，使用（[Ir(CO)₂I₂]⁻）[14] ，它比孟山都法更加绿色也有更高的效率，很大程度上排挤了孟山都法。

由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。

C₂H₅OH + O₂ ${\displaystyle \rightarrow }$ CH₃COOH + H₂O

可用高錳酸鉀、重鉻酸鉀等氧化。

在孟山都法商业生产之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。尽管不能与甲基羰基化相比，此法仍然是第二种工业制乙酸的方法。乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得，也可以通过乙炔水合后生成。当丁烷或轻石脑油在空气中加热，并有多种金属离子包括镁，钴，铬以及过氧根离子催化，会分解出乙酸。化学方程式如下：

2 C₄H₁₀ + 5 O₂ → 4 CH₃COOH + 2 H₂O

此反应可以在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行，一般的反应条件是150℃和55 atm。副产物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因为部分副产物也有经济价值，所以可以调整反应条件使得副产物更多的生成，不过分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。

在类似条件下，使用上述催化剂，乙醛能被空气中的氧气氧化生成乙酸

2 CH₃CHO + O₂ → 2 CH₃COOH

使用新式催化剂，此反应能获得95%以上的乙酸产率。主要的副产物为乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因为副产物的沸点都比乙酸低，所以很容易通过蒸馏除去。

由乙烯在催化剂（所用催化剂为氯化钯：PdCl₂、氯化铜：CuCl₂和乙酸锰：(CH₃COO)₂Mn）存在的条件下，与氧气发生反应生成。此反应可以看作先将乙炔氧化成乙醛，再通过乙醛氧化法制得。

丁烷氧化法又称为直接氧化法，这是用丁烷为主要原料，通过空气氧化而制得乙酸的一种方法，也是主要的乙酸合成方法。

2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂ ${\displaystyle \rightarrow }$ 4CH₃COOH + 2H₂O

除上述方法之外，还有许多制取乙酸的方法和途径。

例如：甲烷和一氧化碳或二氧化碳在催化作用下生成乙酸[15]

${\displaystyle {\rm {CH_{4}+CO+{\tfrac {1}{2}}O_{2}{\xrightarrow[{CF_{3}COOH}]{Pd/Cu}}CH_{3}COOH\,}}}$

${\displaystyle {\rm {CH_{4}+CO_{2}{\xrightarrow[{CF_{3}COOH}]{Pd/Cu,\ K_{2}S_{2}O_{3}}}CH_{3}COOH\,}}}$

${\displaystyle {\rm {CH_{4}+CO{\xrightarrow[{CF_{3}COOH}]{HF-SbF_{5}\ or\ FSO_{3}H-SbF_{5},\ H_{2}O}}CH_{3}COOH\,}}}$

乙酸的最主要用途是制备乙酸乙烯酯单体，消耗了大概40%到45%的世界乙酸产量。这个反应是通过乙烯和乙酸在钯催化下与氧气反应。

2 CH₃COOH + 2 C₂H₄ + O₂ → 2 CH₃COOC=CH₂ + 2 H₂O

乙酸乙烯酯可以聚合形成聚乙酸乙烯酯或其他聚合物，这些聚合物被使用于颜料及粘合剂。

两分子乙酸的缩合产物是乙酸酐，每年全世界生产乙酸酐消耗了大概25%-30%的乙酸。乙酸酐也可以直接通过甲醇羰基化制备。Cativa的设备也可以用来生产乙酸酐。

乙酸酐是一个很强的乙酰化试剂。因此，它的主要用途就是制乙酸纤维素酯，这个合成织物主要用于制作电影胶片。乙酸酐也用来制备阿司匹林和海洛因等其他化合物。

以醋的形式，乙酸溶液（一般含5%到18%（质量分数）的乙酸）被用作调味品，也被用来腌蔬菜和其他食物。一般来说，腌菜用的醋在浓度上比一般调味品醋浓度更大。食用醋的总量在世界乙酸年产量中只占一个很小的比例，不过在历史上，这却是一个悠久的应用。

醋的製作方法分為2種: 1.釀造法 最傳統的方法，以酒精發酵製成。 2.化學合成法 以冰醋酸稀釋後，加入香料調味而成。此方法成本低廉，但風味較差，也容易為不良商人使用。

冰醋酸是一个良好的极性质子溶剂，常常被用来作为重结晶提纯有机化合物的溶剂。纯的溶融状态的乙酸是生产对苯二甲酸的溶液，对苯二甲酸是制备聚对苯二甲酸乙二酯的重要原料。尽管现在仅有5%-10%的乙酸作此用途，不过据预测，它在今后几十年内将有显著的增长，因为聚对苯二甲酸乙二酯的产量正在增加。

在有碳正离子参与的反应中，常常使用乙酸作为溶液，例如傅-克反应。

冰醋酸在分析化学上被用来与弱碱反应，比如有机氨基化合物。冰醋酸比水的酸性更强而碱性更弱，因此氨基化合物在中间过程中类似于强碱，可以被溶于乙酸中的强酸滴定，比如溶于乙酸的高氯酸；而在水中为强酸的氢卤酸在冰醋酸中只能部分电离，从而体现出其酸性的差别。

稀释的醋酸溶液因为它温和的酸性也常常被用来作为一种除锈的试剂。它的酸性也被用来治疗被立方水母纲水母刺伤，如果使用及时，可以通过使水母的刺细胞失去效果达到防止严重受伤甚至死亡的效果。也可以用来为使用Vosol治疗外耳炎做准备。同样，乙酸也被用来做成喷射防腐剂，抑制细菌和真菌的生长。

几种用乙酸制备的有机或无机盐：

• 乙酸钠：用于纺织业和食品防腐剂（E262）。
• 乙酸铜：用于色素和抗真菌剂。
• 乙酸铝和乙酸亚铁：用于媒染剂和染料
• 乙酸钯：用于有机反应的催化剂，例如Heck反应
• 乙酸鉛：油漆顏料，俗稱鉛白。

乙酸的取代产物：

• 氯乙酸：二氯乙酸（通常被认为是副产物）及三氯乙酸，被用来生产靛青染料。
• 溴乙酸：酯化后生成溴乙酸乙酯。
• 三氟乙酸：一种有机合成中常用试剂。