L'acide éthanoïque ou acide acétique est un acide carboxylique avec une chaîne carbonée théorique en C2, analogue à l'éthane, de formule semi-développée CH3-CO-OH ou courte AcOH, où Ac signifie « CH3CO »., du groupe acétyle. L'adjectif du nom courant provient du latin , signifiant vinaigre. En effet, l'acide acétique représente le principal constituant du vinaigre après l'eau, puisqu'il lui donne son goût acide et son odeur piquante détectable à partir d'.
La distillation du vinaigre, attestée dès l'époque médiévale en Europe, a permis d'obtenir l'acide acétique pur, liquide combustible incolore à forte odeur de vinaigre, de masse volumique de l'ordre d' à qui se solidifie par simple immersion dans un bain eau-glaceLa température de fusion avoisine . Sa température d'ébullition est légèrement inférieure à . Le produit est inflammable avec un point éclair inférieur à alors que le point d'auto-inflammation s'élève à .. Il est encore connu sous le nom d'acide acétique glacial ou autrefois de vinaigre fort. C'est le premier acide industriel connu.
Ce liquide très faiblement conducteur, incolore, inflammable et hygroscopique représente à température ambiante un des plus simples acides monocarboxyliques, avec l'acide formique. Son acidité caractérisée en solution aqueuse par un p = 4,76 vient de sa capacité à perdre temporairement le proton de sa fonction carboxylique, le transformant ainsi en ion acétate CH3COO−. C'est un acide faible.
Cet acide coagule le latex et a des propriétés bactériostatiques, ce qui permet de l'utiliser comme désinfectant. Il est également utilisé comme composant d'insecticides et d'agent de nettoyage pour la fabrication de semi-conducteursINRS, Fiche toxicologique, Plaquette de 8 pp Ref FT 24, version 2019.. Il est corrosif et ses vapeurs sont irritantes pour le nez et les yeux.
Très corrosif vis-à-vis des tissus organiques et vivants, il doit être manipulé avec soin. Bien qu'il n'ait pas été jugé cancérogène ou dangereux pour l'environnement, il peut causer des brûlures ainsi que des dommages permanents à la bouche, au nez, à la gorge et aux poumons. À certaines doses et en co-exposition chronique avec un produit cancérogène, son caractère irritant en fait un promoteur tumoral de tumeurs (bénignes et malignes). Ceci a été démontré expérimentalement chez le rat.
Dans le corps humain, l'acide acétique est normalement produit après la consommation d'alcool : l'éthanol est converti en acétaldéhyde qui est alors converti en acide acétique sous l'influence de l'enzyme acétaldéhyde déshydrogénase et ensuite en acétyl-coA par la ligase acétate-CoA.
Production La demande mondiale d'acide acétique est d'environ 6,5 millions de tonnes par an (Mt/an). Industriellement, il est produit par l'oxydation en phase liquide du n-butane, ou il est récupéré dans la production d'acétate de cellulose ou d'alcool polyvinylique.
Usages C'est un réactif très utilisé dans l'industrie ou les laboratoires, notamment : comme solvant : miscible à l'eau et à divers solvants organiques tels l'éthanol, l'éther diéthylique, le glycérol mais insoluble dans le disulfure de carbone, c'est aussi un bon solvant des gommes, résines, du phosphore, du soufre et d'acides halogénohydriques ? ; dans la production d'anhydride acétique, acétate de cellulose, d'acétate de vinyle monomère, et d'autres acétates, ainsi que de médicaments, pesticides, colorants, la fabrication de produits photographiques ; dans l'alimentation (production de vinaigres de fruit…), additif alimentaire ; les textiles ; comme agent de nettoyage (de semi-conducteurs) ; coagulant (du latex naturel) ; bactériostatique (en solution) ; dans la fabrication de plastiques tels le polytéréphtalate d'éthylène (PET) ou l'acétate de cellulose, utile à la production d'acétate de vinyle (peintures, adhésifs) et de solvants organiques ; comme additif dans les produits dérivés du tabac (arôme) ; mordançage lors de colorations de coupes histologiques ( coloration au carmino-vert) ; processus d'hydrolyse, de condensationKhelifi, L., Ghorbel, A., Garbowski, E. et Primet, M. (1997), « Préparation par voie sol-gel de catalyseurs Pt/ pour la combustion catalytique », Journal de chimie physique, 94, 2016-2026. et/ou de gélification pour la fabrication de catalyseur ou lors du procédé sol-gelRezgui, S., Ghorbel, A. et Gates, B. C. (1995), Contrôle de la préparation de catalyseurs oxydes mixtes de chrome et d'aluminium par procédés sol-gel, Journal de chimie physique, 92, 1576-1588, résumé. ; antibactérien et acidification gastrique dans l'élevage notamment porcin.
Nomenclature Le nom trivial ancien, acide acétique, dérive dacetum, mot latin qui désigne le vinaigre ou aceti-vinum. Il est encore le plus utilisé dans l'espace francophone et anglophone mais l'IUPAC a normalisé le terme acide éthanoïque, à la place de l'ancien nom chimique français acide éthylique. Plus tolérant que la nomenclature IUPAC en 1960, les Chemical Abstracts ont conservé néanmoins les noms courants pour les deux premiers acides carboxyliques en C1 et C2, soit l'acide formique et l'acide acétique.
Acide acétique glacial reste aussi un nom trivial qui désigne communément l'acide acétique pur au laboratoire. Similaire au nom allemand « Eisessig » (littéralement : vinaigre glacé), ce nom s'explique par les cristaux d'acide acétique semblables à de la glace qui se forment à une température légèrement inférieure à la température ambiante (à moins de , température de fusion de l'acide acétique pur).
L'abréviation la plus courante pour l'acide acétique est AcOH ou HOAc, Ac désignant le groupe fonctionnel acétyle CH3−CO−.
La formule brute de l'acide acétique est C2H4O2. On l'écrit également souvent CH3COOH ou CH3CO2H afin de mieux traduire sa structure. L'ion résultant de la perte du proton H+ porte le nom d'acétate. Acétate peut également faire référence à un sel contenant cet anion ou à un ester de l'acide acétique.
Historique
Le vinaigre fort est connu en Mésopotamie il y a plus de . Les bactéries acétiques produisant l'acide acétique à partir du vin et d'oxygène ont été décrites par le chimiste Louis Pasteur. Elles sont présentes à l'état endémique dans le monde entier, en particulier sur certains insectes et sécrétions de plantes, et toute culture pratiquant le brassage de la bière ou du vin a inévitablement découvert le vinaigre, résultat naturel de l'évolution de ces boissons alcoolisées laissées à l'air libre.
L'usage de l'acide acétique en chimie remonte à l'Antiquité. Au , le philosophe grec Théophraste décrit comment le vinaigre agit sur le métal et produit ainsi des pigments utiles pour l'art, incluant le plomb blanc (carbonate de plomb) et vert-de-gris, un mélange vert de sels de cuivre incluant l'acétate de cuivre II (tous produits toxiques). Les anciens Romains faisaient bouillir le « vin aigre » dans des récipients de plomb pour produire un sirop très sucré appelé sapa. Le sapa était riche en , une substance sucrée appelée sucre de plomb ou sucre de Saturne, et qui provoqua de nombreux empoisonnements au plomb dans l'aristocratie romaine, la maladie correspondant à une intoxication aiguë ou chronique par le plomb est notamment nommée saturnisme. L'alchimiste perse Jabir Ibn Hayyan (Geber) concentra l'acide acétique à partir du vinaigre par distillation.
Durant la Renaissance, l'acide acétique « glacial » était préparé par distillation sèche d'acétates de métal. Au , l'alchimiste allemand Andreas Libavius en décrivit la procédure, et compara l'acide pur ainsi produit au vinaigre. La présence d'eau dans le vinaigre a tant d'influence sur les propriétés de l'acide acétique que pendant des siècles de nombreux chimistes ont cru que l'acide acétique glacial et l'acide présent dans le vinaigre étaient deux substances différentes. C'est le chimiste français Pierre Auguste Adet qui prouva qu'ils étaient le même composé chimique.
En 1847, le chimiste allemand Hermann Kolbe synthétisa l'acide acétique à partir de matières inorganiques pour la première fois. La séquence de cette réaction consistait en la chloration de disulfure de carbone en tétrachlorométhane, suivie d'une pyrolyse en tétrachloroéthylène, puis d'une chloration aqueuse en acide trichloroacétique, et enfin conclure par une réduction par électrolyse pour obtenir l'acide acétiqueGoldwhite, Harold (2003). New Haven Sect. Bull. Am. Chem. Soc. (September 2003)..
Vers 1910, la majorité de lacide acétique glacial était obtenue à partir de la « liqueur pyroligneuse » issue de la distillation du bois. L'acide acétique était isolé grâce à un traitement à l'hydroxyde de calcium, et l'acétate de calcium ainsi obtenu était alors acidifié par un ajout d'acide sulfurique pour reformer l'acide acétique. L'Allemagne en produisait à l'époque par an, dont 30 % était utilisé pour la production de colorant indigoMartin, Geoffrey (1917). Industrial and Manufacturing Chemistry, Part 1, Organic. Londres, Crosby Lockwood, .Schweppe, Helmut (1979), Identification of dyes on old textiles, J. Am. Inst. Conservation, 19 (1/3), 14–23..
Propriétés physico-chimiques Acidité L'atome d'hydrogène (H) du groupe carboxyle (–COOH) des acides carboxyliques tels que l'acide acétique peut être libéré sous forme d'ion H+ (proton). C'est la capacité à libérer ce proton qui lui confère son acidité. L'acide acétique est un acide faible, mono-protonique en solution aqueuse, avec un pa d'environ 4,8 à . Une solution à (concentration du vinaigre domestique) a un pH de 2,4, ce qui signifie que 0,4 % des molécules d'acide acétique sont dissociées.
375px|class=skin-invert-image|équilibre acido-basique de l'acide acétique dans l'eau.
Dimère cyclique
Il a été conjecturé dès 1937 que l'acide acétique s'associait à l'état liquide par groupe de deux molécules liées entre elles par des ponts hydrogène ; c'est pour ce cas qu'a été inventé le mot allemand , qu'on traduit par supermolécule. Ces dimères ont été confirmés à l'état solide par la structure cristalline de l'acide acétiqueJones, R.E. et Templeton, D.H. (1958), The crystal structure of acetic acid, Acta Crystallogr., 11 (7), 484–87. qui montre que les molécules se mettent par deux en dimères connectés par des liaisons hydrogène. Ces dimères peuvent aussi être observés sous forme gazeuse à . Ils sont probablement également présents dans la phase liquide de l'acide acétique pur, mais sont rapidement brisés à la moindre présence d'eau. Cette dimérisation existe chez d'autres acides carboxyliques. Elle a également lieu en solution aqueuse avec une constante d'association dont la valeur est proche de 1J. Chen, C. L. Brooks et H. Sherega, « Revisiting the Carboxylic Acid Dimers in Aqueous Solution », J. Phys. Chem. B, 112, 242-249, 2008..
Solvant L'acide acétique liquide est un solvant protique hydrophile (polaire), similaire à l'éthanol et l'eau. Avec une constante diélectrique moyenne de 6,2, il peut dissoudre non seulement les composés polaires tels que les sels inorganiques et les sucres, mais aussi les composés non polaires tels que les huiles, ou des corps purs comme le soufre et le diiode. Il se mélange facilement avec de nombreux autres solvants polaires ou non polaires tels que l'eau, le chloroforme ou l'. Ces propriétés de solvant et la miscibilité de l'acide acétique font qu'il est largement utilisé dans l'industrie chimique.
Réactions chimiques