简介：醋酸钠三水合物，亦称为“醋酸钠三水合物”，是一种重要的化工原料，具有广泛的应用和重要性。它主要用作融化剂、凝固剂和抗结剂，能够稳定pH值并调节酸碱度。醋酸钠三水合物还具有许多功能和用途，例如在化学领域，可以用于制备和配制缓冲溶液，以及作为防腐剂和酸洗剂，其作用可以帮助食品保持特定pH值，阻止有害细菌生长。在医药领域，它是一种重要的药物辅料，被广泛用于口腔护理、洗涤剂生产等领域。此外，在口腔保健中，醋酸钠三水合物能有效防止龋齿，清洁口腔，去污，消毒等，在烟花制作、食品添加剂等领域也有广泛的应用。
1. 什么是醋酸钠三水合物？
三水合乙酸钠，通常缩写为SAT，是一种化学式为CH3COONa?3H2O的结晶化合物。它是由乙酸钠分子和三个水分子结合而成，因此被称为“三水合物”。
1.1 成分:
三水合乙酸钠由钠离子(Na+)、醋酸离子(CH3COO))和水分子(H2O)组成。钠离子充当阳离子，而醋酸离子充当阴离子，形成稳定的离子化合物。
1.2 属性:
（1）晶体结构:SAT通常形成透明、无色的晶体，具有典型的晶体结构。
（2）溶解度:它极易溶于水，适用于各种应用。
（3）pH值:SAT溶液呈微碱性pH值，有助于其在某些化学过程中的效用。
（4）吸湿性:由于其吸湿性，SAT具有从周围环境中吸收水分的能力。
（5）熔点:化合物具有相对较低的熔点，使其在特定条件下容易发生相变。
（6）吸热特性:SAT可以进行吸热反应，从周围环境中吸收热量，从而形成“热冰”。
三水合乙酸钠在各行各业都有广泛的应用，包括作为药品的缓冲剂、食品添加剂、热敷组件，以及制作热冰演示的关键成分。其独特的性质使其成为科学实验和实际应用的宝贵物质。
2. 如何制备三水醋酸钠
目前，国内外采用的三水合醋酸钠技术工艺路线按采用的碱原料不同分为两类：一类是以氢氧化钠为原料，另一类是以碳酸钠为原料。按采用的醋酸不同分为纯醋酸和回收的稀醋酸。三水合乙酸钠(SAT)的生产过程包括几个复杂的步骤，以确保生产高质量的晶体。下面，我们将深入研究在工业规模上合成SAT所需的复杂程序:
（1）原料准备:
醋酸:醋酸是SAT生产的关键前体。氢氧化钠(NaOH):氢氧化钠，也被称为苛性钠，是另一种重要的原料。
（2）中和反应:
醋酸与氢氧化钠在受控环境中小心混合，产生乙酸钠和水。密切监测反应，以确保适当的化学计量平衡和pH水平。
（3）结晶工艺:
从中和反应得到的醋酸钠溶液然后进行结晶。结晶可以通过各种方法诱导，如冷却、蒸发或播种，这取决于具体的制造设置。控制条件，包括温度、压力和搅拌，对于促进高质量SAT晶体的形成至关重要。
（4）分离纯化:
结晶完成后，所得醋酸钠晶体从母液中分离出来。分离技术可能包括过滤、离心或滗析，以从液相中分离固体SAT晶体。分离的晶体经过洗涤和干燥过程，以去除杂质和多余的水分，确保产品的纯度和稳定性。
（5）包装与配送:
然后将纯化的三水合乙酸钠晶体包装成适当的容器，如袋或桶，分发给最终用户。正确的标签和文件是必要的，以符合法规标准，并确保在运输和储存过程中的安全处理。
3. 如何在家制作乙酸钠三水合物
在家里制造三水合乙酸钠(SAT)是一个有趣的实验，可以用现成的家庭用品来完成。下面是一个详细的指南，概述了逐步的过程:
（1）收集必要的材料:
白醋(醋酸)
小苏打(碳酸氢钠)
耐热容器(玻璃或不锈钢)
灶台或电热板
蒸馏水
滤纸或咖啡滤纸
勺子或搅拌棒
结晶容器(玻璃盘或玻璃瓶)
（2）配制醋酸钠溶液:
将量好的白醋倒入耐热容器中。确切的数量将取决于需要生产的SAT数量。
在不断搅拌的同时逐渐向醋中加入小苏打。醋酸和碳酸氢钠反应会产生乙酸钠溶液、水和二氧化碳气体。搅拌直到没有更多的气泡形成。
（3）蒸发溶液:
将盛有醋酸钠溶液的耐热容器放在灶台或电热板上。用小火到中火轻轻地加热溶液，让水慢慢蒸发。偶尔搅拌一下溶液，防止不均匀蒸发。
（4）结晶过程:
继续加热，直到接近沸腾的温度，但要避免剧烈沸腾。一旦大部分的水蒸发了，把容器从火上移开，让它稍微冷却一下。当溶液冷却时，三水合乙酸钠晶体将开始形成。可以观察到晶核或种子晶体的形成。
（5）过滤和干燥晶体:
一旦溶液冷却到室温，用滤纸或咖啡过滤器过滤混合物，将晶体从剩余的液体中分离出来。将过滤后的晶体转移到干净的表面上，让它们完全风干。在干燥过程中避免暴露在湿气中。
（6）储存三水合醋酸钠晶体:
干燥后，将SAT晶体储存在密封容器中，以防止从周围环境中吸收水分。在容器上贴上生产日期和正确的操作说明。
按照这些简单的步骤，你可以成功地在家里制备醋酸三水合物钠。
4. 如何生产三水醋酸钠？
本文将介绍如何利用对苯二甲酸氧化残渣中的醋酸制三水合醋酸钠的方法，具体步骤如下：
（1）稀醋酸的提纯
将从PTA氧化残渣回收车间取回的除钴锰母液投入蒸馏釜内，在搅拌和减压的条件下进行蒸馏使醋酸馏出，搅拌速度为60转/分钟～80转/分钟，真空度为-0.04～-0.09Mpa，釜内温度为60～85℃；该步骤的目的是，由于使用的稀醋酸原料为PTA氧化残渣中回收而得，其中含有大量的苯甲酸，如果直接合成三水合醋酸钠，则会使产品中含有苯甲酸钠杂质，影响产品纯度，因此，稀醋酸的提纯成为整个醋酸钠合成过程中的先决条件。在此分离过程中，非常重要的关键技术正是从提纯稀醋酸出发，即将PTA氧化残渣分出不溶性有机酸后，在高真空度(-0.085Mpa以上)下，即釜温不超过65℃条件下完成，避免了苯甲酸的升华。此外，利用苯甲酸在低浓度稀醋酸下溶解度低的特点，将获得的稀醋酸降至常温后再进行进一步的分离，从而获得高纯度的稀醋酸。
（2）中和
将提纯后的稀醋酸投入反应釜内，在搅拌和水冷却的条件下慢慢地加入碱进行中合，搅拌速度为60转/分钟～80转/分钟，反应温度为60～70℃，终点PH控制为9.5～11.5，加完碱后保温1～1.5小时；该步骤的目的是，醋酸与碱的反应是酸碱中合反应，同时伴有大量的生成热产生，从而导致温度升高，温度越高则反应越激烈。控制过低的反应温度，不利于反应的进行，从而造成在一定时间内反应不完全，少量醋酸在蒸馏过程中被蒸出，而导致馏份COD值的升高。此外，醋酸钠属于强碱弱酸，具有高温水解电离的特性，因此，过高的反应温度反而会促进醋酸钠的水解电离出醋酸根离子，导致蒸出馏份COD值的升高，其中60～70℃之间的反应温度更适合反应的进行，且馏份COD值也较低，从产品纯度上看，60～70℃的反应所合成的产品纯度也较高。综合以上分析及耗能最低原则，反应温度控制在60～70℃之间为宜。
（3）蒸发
将中合后的醋酸钠反应液投入蒸馏釜内，在搅拌和减压的条件下进行加热蒸发，搅拌速度为60转/分钟～80转/分钟，真空度为-0.05～-0.08Mpa，釜内温度为65～80℃，当醋酸浓度达到80％时，测量溶液的PH值，当PH值超过9时，对醋酸钠反应液补酸直至最终PH值为7.5～9；
（4）除杂
将蒸发浓缩后的反应液冷却降温至70～80℃，然后将其倒入抽滤器中进行过滤，滤液进入反应釜内，滤饼为苯甲酸钠；该步骤的目的是，由于在减压浓缩后的反应液中含有微量的苯甲酸钠杂质，因此在一次结晶除杂过程中充分利用了三水合醋酸钠与苯甲酸钠在一定温度下溶解度的差异以及它们结晶上的差异等原理来有效地分离，即当反应液减压浓缩至80～85％浓度，温在70～80℃过程中杂质苯甲酸会逐渐地析出，而醋酸钠在未加晶种的情况下由于溶解度过大而不能析出的特点，在此情况进行热过滤，如果过滤温度过低，则会出现醋酸钠的过饱和浓度过大，溶液状态很不稳定，稍一振动或进行摩擦，就会诱导析出结晶，过滤出的苯甲酸钠含有大量的醋酸钠，而导致分离失败。因此，在此除杂的过程中，溶液的过饱和浓度以及过滤的温度是进行醋酸钠和醋酸钠有效分离的关键条件。
（5）结晶
将反应釜内的滤液进行搅拌降温，当温度降至53～57℃时，向滤液内加入理论醋酸钠总量的1％晶种，作为结晶诱导，降温时间控制在4～5小时，降温至常温后将其倒入抽滤器中进行过滤，直至抽干为止，经过滤的母液返回蒸馏釜内使用，滤饼为湿的三水合醋酸钠；
（6）干燥
将湿的三水合醋酸钠投入真空干燥器内进行真空干燥，真空度为-0.085～-0.09Mpa，温度为35～40℃，待干燥至恒定后，得到产品。
5. 如何用三水醋酸钠制作热冰
三水合乙酸钠(SAT)具有非凡的转化能力，可以转化成热冰，可以用来制造令人着迷的表演。下面，我们将探讨利用SAT生产热冰的过程:
（1）醋酸钠溶液的制备:
首先将三水合乙酸钠晶体溶解在蒸馏水中，形成饱和溶液。确保将溶液加热到略低于沸点的温度，以最大限度地提高溶解度。
（2）结晶触发:
在热醋酸钠溶液中加入成核剂，引发结晶。这可以通过添加一个小的SAT晶体，种子晶体，或通过小心地刮擦容器的表面来实现。
（3）热冰的形成:
当溶液冷却时，乙酸钠分子开始重新组装成固体晶体结构。这个过程释放出潜热，使溶液迅速凝固成一团透明的结晶物质。
（4）放热反应:
三水合乙酸钠的结晶是一个放热过程，这意味着它会释放热能。当热冰形成时，它会产生明显的温度升高，这也是它名字的由来。
（5）雕刻和操作:
热冰一旦形成，就可以用工具或模具将其加工成各种形状和结构。热冰的延展性允许创造性的实验和艺术表达。
6. 醋酸钠三水合物的安全措施和操作提示
醋酸钠三水合物是一种容易溶解于水的化学品，但同时又易风化，需要进行密封干燥保存。这意味着我们在储存和转移醋酸钠三水合物时，需要采取一定的防护措施。例如，使用密封的容器或包装材料，避免暴露在空气中，以防止其风化。在操作时，我们也需要佩戴适当的防护用具，例如手套、护目镜等，以避免受到化学物质的直接接触。
醋酸钠三水合物还是一种易燃易爆物质，在存储和运输过程中，需要严格遵守相关的安全规定。例如，不得与易燃易爆物品同时存放或运输，需要保证储存地点干燥、通风良好，远离火源和易燃材料，同时要注意防静电。
7. 常见问题解答
（1）如何在家里制作三水合醋酸钠?
三水合醋酸钠可以在家里用醋(醋酸)和小苏打(碳酸氢钠)很容易地制成。简单地将醋和小苏打混合，开始中和反应，然后蒸发溶液，使晶体形成。
（2）三水合乙酸钠生成热冰的过程是什么?
要制造热冰，首先在蒸馏水中准备饱和的三水合乙酸钠溶液。将溶液加热至接近沸点，然后加入成核剂开始结晶。当溶液冷却时，它会凝固成热冰，在这个过程中释放热量。
（3）热冰可以用于实际用途吗?
虽然热冰主要以其视觉吸引力和教育价值而闻名，但它也有实际应用。它可以用作暖手器，可重复使用的热敷包，甚至在某些需要控制热量释放的化学反应中使用。
（4）处理三水合醋酸钠和热冰安全吗?
三水合醋酸钠和热冰一般都是安全的。但是，在制作和操作过程中，应小心使用热液体和尖锐物体。确保适当的通风和使用耐热容器，以防止烧伤或伤害。
8. 结论
三水合醋酸钠是一种用途广泛的化学物质。从家用的衣物洗涤剂到食品添加剂，再到医疗领域的抗生素辅料和生物修复材料，醋酸钠都有其身影。三水合乙酸钠打开了通往无限可能性和创造性探索世界的大门。从一种简单的化合物开始，到它在制造热冰方面的变革特性，SAT提供了一段进入化学和艺术领域的迷人旅程。
因此，无论是在实验科学还是日常生活中，醋酸钠三水合物都将继续成为我们探索未知的重要工具，充分发挥其化学性质和反应的神奇能力。让我们以大胆的态度和创造力来探索这个领域，释放你的潜能，用醋酸钠三水合物创造出更多可能。
参考：
[1]CN200810229404.2
[2]王钦政.三水合醋酸钠过冷及循环稳定性研究[D].华中科技大学,2021.DOI:10.27157/d.cnki.ghzku.2021.001874.
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