過酢酸：構造、特性、製造、用途 - 化学 - 2025

過酢酸は、その化学式Cで液体の有機化合物である₂ H ₄ O ₃。これは酢酸の過酸化物であるため、ペルオキシ酢酸とも呼ばれます。その分子は酢酸CH ₃ COOHの分子に似ていますが、カルボキシルに酸素が追加されています。

それは人工分子である有機過酸化物のクラスに属しています。その水溶液の殺菌および殺菌特性は1902年以来知られています。この作用は、場合によっては、0.001％という低い濃度で発揮されます。

過酢酸。著者：マリル・ステア。

この特性により、医療機器を滅菌するために診療所や病院で広く使用されていますが、その分解生成物は人体に毒性がないという利点もあります。

PAA溶液は強力に酸化します。これは、紙パルプの漂白やランドリーで使用されている特性です。また、エポキシ化やヒドロキシル化など、この特性が要求される化学反応を実行するために適用されます。

その酸化および消毒作用は、食品および飲料が処理される洗浄装置で使用されます。さらに、一部の金属に対して腐食性があり、保管する場合は、有機化合物や酸化しやすい化合物から遠ざける必要があります。

その濃縮溶液は爆発性である可能性があることに注意してください。そのため、それは好ましくは希釈して調製し、冷所で保管する必要があります。その腐食力は、人間の皮膚、粘膜、組織にも適用されるため、注意して保護具を使用して取り扱う必要があります。

構造

ペルオキシ酢酸は、酢酸と非常によく似た分子を持っていますが、-COOHグループの構造に酸素が2つではなく3つあるため、酸素が追加されています。

過酢酸の構造。著者：スノG。出典：自作。出典：ウィキペディアコモンズ。

命名法

-過酢酸

-ペルオキシ酢酸

-エタノペルオキソ酸

-PAA（ペルオキシ酢酸）。

プロパティ

体調

辛味のある酢の臭いがする無色透明の液体。

分子量

76.05 g / mol

沸点

110ºC（爆発あり）

引火点

40.5ºC（オープンカップ方式）

自然発火温度

200ºC（自然燃焼する温度）

密度

1226グラム/ cmの³ 15でºC

粘度

25.6°Cで3,280 cP

屈折率

20974Cで1.3974

溶解度

それはあらゆる比率で水と混和します。エタノールなどの極性有機溶媒に可溶です。芳香族溶媒にわずかに溶ける。エーテルおよび硫酸に非常によく溶ける。

pH

2未満。

解離定数

25°CでpK _a = 8.20（pK _a = 4.8の酢酸よりも弱い）

化学的特性

酸として、PAAはそれが由来する酸である酢酸よりもはるかに弱いです。

酸化剤としてのポテンシャルが高い。それは非常に反応性が高く、保存が困難であり、これはその使用を制限しています。

その分解生成物は、酢酸CHで₃ COOH、酸素O ₂、過酸化水素H ₂ O ₂及び水H ₂ OのH ₂ O ₂を水と酸素にターンが低下します。これらの化合物はすべて環境的に安全です。

これは、オレフィン結合（C = C二重結合）のエポキシ化およびヒドロキシル化剤です。これは、有機分子の二重結合におけるエポキシドの形成、およびこれらの-OH基の付加に積極的に関与することを意味します。

PAAは、平滑鋼、亜鉛めっき鉄、銅、真鍮、青銅などの一部の金属に対して腐食性があります。他の金属は、ステンレス鋼、純アルミニウム、錫メッキ鉄などの耐性があります。

合成ゴムおよび天然ゴムを攻撃し、一部のビニルポリマーから可塑剤を抽出します。

酢酸を連想させる辛味と辛味の匂いがあります（酢酸は酢の主成分です）。

入手

鉱酸（硫酸H ₂ SO _4など）の存在下で氷酢酸（無水、つまり水なし）を過酸化水素H ₂ O ₂と反応させることにより、酢酸の一部が酸化され、水溶液が得られます過酢酸、酢酸およびH ₂ O _2の。

過酢酸の水溶液を得ること。作成者：MarilúStea

H ₂ SO ₄は、反応の触媒または促進剤として機能します。ピリジン-2,6-ジカルボン酸などの安定剤が使用されます。

これらの溶液を蒸留すると、高濃度の過酢酸を得ることができます。

また、アセトアルデヒドCH ₃ CHOをオゾンO ₃で酸化するか、無水酢酸（CH ₃ CO）₂ OとH ₂ O _2を反応させることでも得られます。

それが必要な場所で正しくする別の方法は、テトラアセチルエチレンジアミン（TAED）をH ₂ O _2のアルカリ性溶液に加えることです。

用途

医療機器の滅菌剤として

PAAは、クリニック、病院、診療所、歯科医院の医療機器の消毒剤として機能します。

滅菌された歯科用機器。著者：ダニエル・フランク。出典：Pexels。

いくつかの情報源は、微生物に対するその作用は、次のように一般的な方法で分類できると報告している：バクテリア＞ウイルス＞バクテリア胞子＞原生動物のシスト。これは、それが細菌に対してより効果的であり、原生動物の嚢胞に対してあまり効果的でないことを意味します。

内視鏡検査装置での黄色ブドウ球菌および緑膿菌に対するPAAおよびその他の高レベル消毒剤の殺菌作用について実施された研究では、PAAが最も速い殺菌効果を示しました。

黄色ブドウ球菌は、軟部組織感染症、皮膚感染症、肺炎、心臓組織感染症を引き起こす可能性があります。緑膿菌は肺炎を引き起こす可能性があります。

細菌は、細胞外タンパク質、多糖類、および核酸の厚い層を通して、外部刺激またはストレスから細菌を保護するバイオフィルムを形成します。

これらのバイオフィルムは、一般的な抗生物質や消毒剤に対して非常に耐性があります。内視鏡などの機器では、洗浄や消毒の手順が不適切または無効であるため、これらの狭いチャネルに形成される傾向があります。

PAAは、おそらくタンパク質、酵素、その他の代謝産物のより敏感な分子結合の酸化によって、これらのバイオフィルムを攻撃します。これは、細菌、それらの胞子および嚢胞の細胞壁の破壊につながります。

さらに、PAAが細胞内に浸透すると、必須酵素を酸化し、分子の輸送や重要な生化学プロセスを損なう可能性があります。

消毒時間は数年に渡って確立されていますが、特定の研究では、PAAによる処理がわずか5分後に細胞の形状に変化を引き起こし、細胞の細胞壁にポケットや膨らみが形成されることが観察されました。細菌、および30分後の微生物の細胞構造の崩壊。

PAAはその速さで際立っていましたが、研究者たちは洗浄と消毒のプロトコルで確立された時間を再評価し、高レベルの防腐剤のほとんどで時間を増やして、全体的な効果を確認することを推奨しています。

PAAの否定的な側面の1つは、Giardia lambliaの嚢胞やCryptosporidium parvum（下痢や他の腸の状態を引き起こす可能性のある寄生虫）など、それに対してあまり効果的でないいくつかの病原体があることです。

廃水処理で

地方自治体または産業排水のPAAの消毒効果は30年以上にわたって調査されています。

残留水処理プラント。作成者：Michal Jarmoluk。出典：Pixabay。

その利点には、有機物が存在していても殺菌作用が広範囲に及ぶこと、および環境に有害な二次生成物を生成しないという事実があります。

その作用の有効性は、他の要因の中でも、排水中に存在する有機物の量、除去される微生物の種類と量、処理される水中のPAAの濃度、pH、および処理時間に依存するようです。

いくつかのケースでは、PAAは熱帯気候の廃水を消毒するために次亜塩素酸ナトリウムよりも優れていることが示され、他の多くの病原体の中でもコレラウイルスに対して効果的でした。

ただし、欠点の1つは、消毒後に酢酸が残っているため、排水に有機物が含まれ、微生物が新たに増殖するリスクが高まることです。

一方、それは高価な製品であるため、この側面のため、たとえば次亜塩素酸ナトリウムとの競争力はまだ十分ではありません。

食品業界では

強力な酸化剤であるため、低温での微生物に対して非常に有効であり、食品や飲料の加工における殺菌剤や殺菌剤として広く使用されています。

これには、肉および家禽の加工工場、乳製品、醸造所、ワイナリーまたはワイナリー、および清涼飲料製造工場が含まれます。これらすべての場所でPAAが適用されます。これは、現場（現場）での洗浄に最適であるためです。

過酸化水素H ₂ O ₂を不活性化するペルオキシダーゼやカタラーゼなどの一部の食品に含まれる酵素は、過酢酸に有害な影響を与えません。タンパク質の残留物もそれを傷つけません。

食品中のPAAは酢酸と過酸化水素に分解されるため、食品がすすがれていないアプリケーションでの使用は安全と考えられています。

それは、飲料の輸送と貯蔵に役立つステンレス鋼とガラスのタンク、パイプとタンカートラックの消毒剤と殺菌剤として機能します。

ビールを貯蔵するステンレスタンク。著者：ロベルタ恵子北原サンタナ。出典：Unsplash。

非毒性の製品を生成するというその特徴と、高希釈ではフレーバーや臭いを生成しないという特徴により、これらの産業の時間と費用を節約できます。

紙パルプ業界では

過酢酸は、紙パルプ産業の漂白技術における塩素を含まない重要な薬剤です。

一部の著者は、過酢酸をH ₂ O _2の活性化誘導体と見なしており、その水素の1つがアシル基CH ₃ C（= O）-で置き換えられています。

この結果、過酢酸Hよりも大きな程度に有機基質と反応する₂ O ₂と、それはHよりも穏やかな条件の下で酸化反応に使用することができる₂ O ₂。

中性または中程度のアルカリ性の条件下では、過酢酸イオンCH ₃ C（= O）OO-は強力な求核試薬（電子不足の原子に引き付けられる）であり、紙パルプに存在する発色団または着色化合物を選択的に除去します。

これにより、これらの産業は非常に効果的な漂白剤を使用でき、その残留物は水性廃水を汚染しません。

他の化学物質の生産において

過酢酸は、エポキシ化合物を調製するための酸化剤として、ポリエステル樹脂を製造し、カプロラクタムとグリセロールを得るための触媒として機能します。

リサイクル用ポリマーの回収に

一部の研究者は、特定のポリマー廃棄物をPAA溶液で処理することにより、有用な物質を回収することに成功しました。

このプロセスは、氷酢酸と過酸化水素の溶液で、航空宇宙活動からの特定の炭素繊維強化ポリマー廃棄物の酸化によって実行されます。

このようにして、過酢酸がその場で生成され、エポキシ樹脂が97％分解され、炭素繊維はそのまま残ります。

次に、蒸留により90％以上の酢酸が回収され、ポリマーがさらに分解されて、回収可能な脂肪族およびフェノール化合物が生成されます。

炭素繊維はきれいに得られ、その長さと引張強度はバージン繊維に匹敵します。

カーボンファイバー。Cjp24。出典：ウィキペディアコモンズ。

このプロセスは、温和な条件下で行われ、ガス状排出物がないため、環境にやさしい方法です。

洗濯物

有色化合物の酸化力により、過酢酸は洗濯漂白に使用されます。これらの場合、アルカリ性媒体中のテトラアセチルエチレンジアミンとH ₂ O ₂の混合物を使用して、現場でそれを得る。

その適用範囲は非常に広く、pH 3.0〜7.5、温度0〜40℃で、硬水またはカルシウムとマグネシウム塩の比率が高いもので使用できます。

リスク

過酢酸またはPAAは腐食性が高い場合があります。皮膚や目を強く刺激します。

その溶液が摂取されると、口、喉、食道、消化管の粘膜の腐食を引き起こし、痛みを引き起こし、嚥下を困難にします。

その蒸気が吸入されると、気道の炎症が起こり、吸入が長引くと、肺の浮腫が起こります。

15％を超えるPAAを含む溶液は、ある程度の不安定性と爆発性を示し始めます。衝撃や振動は避けてください。彼らは爆発的に分解することができます。溶液中のPAA濃度が56％を超えると、酢酸の激しい蒸発により爆発する可能性があります。

熱は避けてください。可燃性液体と見なされます。その分解は激しく、110℃で爆発する。涼しい場所、できれば冷蔵保管するか、換気の良い場所に保管してください。

強力に酸化するため、有機物と接触すると危険です。保管する場合は、他の化合物、特に有機化合物、可燃性、引火性、または酸化性化合物から隔離する必要があります。酸、アルカリ、重金属から分離する必要があります。

分解するまで加熱すると、刺激的で刺激性のフュームを放出し、目、鼻、喉を刺激します。

こぼれた場合は、火災や爆発の危険をもたらすため、排水溝に流さないでください。

取り扱いの予防策として、ゴム手袋と防護服、顔面シールドまたは眼の保護具（ゴーグルまたは安全眼鏡）、呼吸保護具をお勧めします。また、溶液での作業中は、飲食、喫煙をしないでください。

参考文献

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