What Was Used to Falsify Acetone? - Chemistry and Chemists № 2 2025

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Falsified Acetone and Sodium Hydroxide Solution - Part 1
Что было использовано для фальсификации ацетона?
Фальсифицированный ацетон и раствор едкого натра - часть 1

After a long absence from stores, acetone - whose sale has been prohibited in our country for a long time - has finally reappeared. I was delighted, as acetone is an important solvent and reagent for many chemical applications. However, my excitement was short-lived. It turned out that the solvent being sold as "acetone" contained very little actual acetone (hereinafter this liquid is referred to as "falsified acetone").

While pure acetone is infinitely soluble in water, falsified acetone was only partially soluble (approximately 1/5 to 1/4 of its volume dissolved). The remaining portion formed a separate layer on the surface of the water, emitting a strong smell of petroleum products. It was logical to assume that technical-grade acetone had been diluted with petroleum products and that this mixture was being sold as acetone. The reason behind this could be that the ban on acetone sales remains in effect, while the mentioned "substitute" is not subject to the same restrictions.

One reader suggested that the acetone being sold was heavily diluted with methyl acetate. According to him, the mixture contained very little actual acetone - just enough to "create the smell of acetone." I have not personally worked with methyl acetate, but according to the literature, this substance has a fruity odor. However, the falsified acetone I purchased did not smell fruity at all; instead, it had a strong odor of acetone mixed with petroleum products. There is no contradiction between these observations, as different manufacturers may falsify acetone in different ways. Some might add petroleum products, while others may dilute it with methyl acetate or any other cheap, readily available solvent. Some manufacturers might even mix whatever they have on hand and sell the resulting liquid as "acetone."

To identify petroleum products and esters in the mixture, chromatographic analysis would be required, which necessitates specialized equipment (such as a gas or liquid chromatograph). Since smell alone is not a strict criterion for identifying substances in mixtures, a simple chemical test can help distinguish esters from petroleum products. Under alkaline conditions, esters undergo hydrolysis. In the case of methyl acetate, hydrolysis produces methyl alcohol and sodium acetate, both of which are highly soluble in water. Petroleum products, on the other hand, do not dissolve in either water or aqueous alkali solutions.

To perform this test, pour a measured volume of falsified acetone into a graduated cylinder, then add an excess of sodium hydroxide (or potassium hydroxide) solution. Seal the cylinder tightly to prevent evaporation, shake it thoroughly, and allow the liquids to separate. Measure the volume of the upper organic phase. Repeat the shaking and separation process periodically, recording the volume of the organic phase each time.

If acetone is diluted with petroleum products, shaking it with a sodium hydroxide solution will initially cause the volume of the organic phase to decrease, as some of the acetone transitions into the aqueous phase. However, with further shaking, the volume of the organic phase will remain unchanged, since hydrocarbons do not dissolve in water.

If acetone is diluted with methyl acetate (or similar esters), the volume of the organic phase will steadily decrease over time until it disappears completely due to the complete hydrolysis of the ester.

A combination of both scenarios is also possible - where acetone is diluted with both hydrocarbons and esters. In this case, acetone will first dissolve into the water, then the volume of the organic phase will gradually decrease as the esters undergo hydrolysis. Once hydrolysis is complete, the volume of the organic phase will stop changing, leaving only the undissolved hydrocarbons.

Experiment

I dissolved 17.6 g of sodium hydroxide in 50 ml of water, preparing a 26% solution. Then, I poured 28 ml of falsified acetone into a graduated cylinder and added the sodium hydroxide solution. After sealing the cylinder tightly, I shook it vigorously multiple times. This resulted in the formation of an emulsion, which gradually separated into two distinct layers: a lower layer of sodium hydroxide solution and an upper layer of a lighter organic solvent. The volume of the organic layer was measured at 25 ml.

The reduction in the volume of the organic phase after shaking with the sodium hydroxide solution was:

28 - 25 = 3 ml (11%)

Initially, I did not realize that the decrease in the organic phase volume was actually smaller than when shaking the falsified acetone with distilled water alone, where the reduction was approximately 20-25%.

I left the graduated cylinder for 12 hours. The volume of the liquid phase did not change during this time.

Since the majority of the falsified acetone did not dissolve in excess sodium hydroxide, methyl acetate (or other esters) were not used in its production. Instead, the results suggest that this batch of falsified acetone was most likely diluted with hydrocarbons (petroleum products).

Photos/Video

Что было использовано для фальсификации ацетона?
Фальсифицированный ацетон и раствор едкого натра - часть 1

После долгого отсутствия в магазинах появился ацетон, продажа которого в нашей стране была долгое время запрещена. Я обрадовался, поскольку ацетон - важный растворитель и реагент для многих химических работ. Однако, радость была преждевременной. Оказалось, что жидкость, которая продается под названием "ацетон", содержит мало ацетона (далее она будет обозначаться в тексте как "фальсифицированный ацетон").

В то время как чистый ацетон неограниченно растворим в воде, фальсифицированный ацетон растворялся в воде лишь частично (примерно 1/5 - 1/4 часть от первоначального объема). Остальная часть фальсифицированного ацетона образовывала над поверхностью воды отдельный слой, который по запаху напоминал нефтепродукты. Логичным было предположить, что ацетон технической чистоты разбавили нефтепродуктами и продают эту смесь вместо ацетона. Дело в том, что запрет на продажу ацетона продолжает действовать, зато упомянутый суррогат под ограничения не попадает.

Один из читателей отметил, что продажный ацетон сильно разбавляют метилацетатом. По его словам, ацетона в этой смеси мало, его добавляют только "чтобы был запах ацетона". С метилацетатом я дела не имел, в литературе пишут, что данное вещество имеет фруктовый запах. Фальсифицированный ацетон, который я приобрел, пах явно не фруктами, но ацетоном и нефтепродуктами. Между данными утверждениями нет противоречия, поскольку разные производители могут фальсифицировать ацетон разными способами. В одних случаях в ацетон могут добавлять нефтепродукты, в других случаях ацетон могут разбавить метилацетатом или любым дешевым растворителем, который есть в наличии. Некоторые производители могут "намешать все, что попало" и продавать эту жидкость под названием "ацетон".

Чтобы идентифицировать нефтепродукты и сложные эфиры, необходим хроматографический анализ, который требует наличия соответствующих приборов (газовый или жидкостный хроматограф). Запах - не слишком строгий критерий для идентификации веществ в смесях. Однако существует простой способ отличить сложные эфиры от нефтепродуктов. Под действием щелочей сложные эфиры подвергаются гидролизу. В случае метилацетата образуется метиловый спирт и ацетат натрия: оба эти вещества хорошо растворимы в воде. С другой стороны, нефтепродукты не растворяются ни в воде, ни в водных растворах щелочей.

Таким образом, нужно налить определенный объем фальсифицированного ацетона в мерный цилиндр, добавить к нему избыток раствора гидроксида натрия (или гидроксида калия) и герметично закрыть цилиндр (чтобы не было испарения). Затем следует встряхнуть цилиндр, дать жидкостям разделиться и измерить объем верхней органической фазы. Встряхивание и расслоение периодически повторяют, каждый раз измеряя объем органической фазы.

Если ацетон разбавлен нефтепродуктами, то при встряхивании его с раствором едкого натра объем органической фазы уменьшится за счет перехода части ацетона в водный раствор. При дальнейших встряхиваниях объем органической фазы останется неизменным во времени. Углеводороды не будут переходить в водный раствор.

Если ацетон разбавлен метилацетатом (или аналогичными сложными эфирами), то объем органической фазы будет уменьшаться со временем, пока вся органическая фаза не исчезнет за счет полного гидролиза сложного эфира.

Возможна и комбинация обоих вариантов: когда ацетон разбавлен углеводородами и сложными эфирами одновременно. В этом случае сначала ацетон перейдет в воду, затем объем органической фазы будет постепенно уменьшаться по мере гидролиза сложных эфиров щелочью. Когда гидролиз закончится, объем органической фазы перестанет изменяться во времени (останутся углеводороды).

Эксперимент

В 50 мл воды растворил 17.6 г гидроксида натрия (концентрация раствора была 26%). Налил в мерный цилиндр 28 мл фальсифицированного ацетона, добавил к нему раствор едкого натра. Цилиндр герметично закрыл и много раз встряхнул. Образовалась эмульсия, которая постепенно разделилась на два слоя: снизу был слой раствора гидроксида натрия, над которым находился слой более легкого органического растворителя. Объем органического слоя был равен 25 мл. Уменьшение объема органической фазы при встряхивании с раствором едкого натра составило:

28 - 25 = 3 мл (11%).

Я не сразу осознал, что уменьшение объема органической фазы при обработке раствором щелочи было даже меньшим, чем при встряхивании фальсифицированного ацетона с дистиллированной водой. В последнем случае уменьшение объема составляло примерно 20-25%.

Оставил мерный цилиндр на 12 часов. Объем жидкой фазы за это время не изменился.

Большая часть фальсифицированного ацетона не растворилась в избытке гидроксида натрия. Таким образом, для приготовления данной партии фальсифицированного ацетона не были использованы метилацетат или другие сложные эфиры. Вероятнее всего, ацетон разбавили углеводородами (нефтепродуктами).

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Ethyl Acetate and Sodium Hydroxide Solution - Part 2
Этилацетат и раствор гидроксида натрия - часть 2

In the previous experiment, falsified acetone was treated with a sodium hydroxide solution to test the assumption that the counterfeit acetone was primarily composed of methyl acetate (methyl ester of acetic acid). Upon shaking with the alkali solution, only a slight decrease in the volume of the organic phase was observed. This indicated that the falsified acetone did not contain significant amounts of methyl acetate or other esters.

To visualize this result, a comparison experiment was needed: treating pure methyl acetate with an alkali solution. Unfortunately, methyl acetate was not available. At the time of writing this article, I had never worked with methyl acetate or even seen this compound. However, this was not an obstacle, as ethyl acetate (ethyl ester of acetic acid) was readily available. Ethyl acetate is an analogue of methyl acetate - both undergo hydrolysis in acidic or alkaline solutions.

I was unsure how quickly the hydrolysis would occur. In the literature, I found a description of a laboratory experiment for students in which ethyl acetate was dissolved in alcohol and then added to an alkali solution. The mixture was maintained at a specific temperature, and the concentration of the alkali was analyzed by titration at set intervals. By knowing the initial alkali concentration and tracking its decrease over time, the reaction rate constant was determined.

In our case, a quantitative chemical analysis was unnecessary. The goal was simpler: to demonstrate that ethyl acetate undergoes hydrolysis when treated with alkali, with the reaction products dissolving in the aqueous phase. As a result, the organic solvent layer completely disappears.This procedure allows us to distinguish between acetone falsified with methyl acetate and acetone diluted with petroleum products.

Experiment

After the previous experiment, a sodium hydroxide solution remained, with a layer of the organic solvent floating above it. I transferred the liquids into a separatory funnel and drained the lower alkaline layer into a beaker for reuse in this experiment.

I measured 30 mL of ethyl acetate in a graduated cylinder and added the sodium hydroxide solution. Initially, an emulsion formed in the aqueous phase. It was noticeable that this emulsion was more transparent (less turbid) than the one observed in the experiment with falsified acetone. This suggested that the refractive indices of ethyl acetate and the sodium hydroxide solution were similar. The emulsion quickly separated into two layers: the sodium hydroxide solution at the bottom and ethyl acetate on top.

I attempted to mix the liquids with a glass rod, but this was ineffective. I then sealed the cylinder tightly with a stopper and shook it vigorously, forming an emulsion. When left to stand, the liquids gradually separated again, as ethyl acetate droplets coalesced and rose to form the upper layer. After repeated shaking, the emulsion initially formed but then broke down.

At the time of the experiment, the laboratory temperature was 5°C. However, during shaking, the cylinder became noticeably warm. This indicated that ethyl acetate was hydrolyzing, forming acetic acid. The acetic acid then reacted with sodium hydroxide, releasing heat, as a neutralization reaction between an acid and a base is exothermic.

CH₃COOC₂H₅ + H₂O <=> CH₃COOH + C₂H₅OH
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O + Q

Heating was not the only change I observed. Soon, I noticed a curious phenomenon: during the breaking of the emulsion, gas bubbles formed. However, the release of gas stopped once the emulsion fully separated into two distinct liquid layers. A probable explanation for this phenomenon is the local overheating of ethyl acetate, causing it to boil.

As is well known, the rate of heterogeneous reactions increases with a greater contact surface between the reactants. When the liquids were shaken, an emulsion of ethyl acetate in an aqueous sodium hydroxide solution formed, and this process led to a significant increase in the contact surface between the phases. Consequently, the reaction rate increased as well. This acceleration led to greater heat release, which in turn caused localized boiling of ethyl acetate. Once the ethyl acetate droplets coalesced into a continuous layer, the contact surface decreased, slowing the reaction, reducing heat generation, and stopping the boiling.

As the shaking and separation cycles continued, the volume of ethyl acetate gradually decreased to 10 mL. To speed up the hydrolysis, I added 5.6 g of solid sodium hydroxide to the cylinder, sealed it, and shook the contents. This time, after shaking, the emulsion completely converted into a clear solution - no separate ethyl acetate layer remained when the liquid was left to stand.

Thus, all the ethyl acetate had hydrolyzed into sodium acetate and ethanol, both of which dissolved in the aqueous phase. If acetone had been adulterated with ethyl acetate (or methyl acetate), such a falsified product would also completely dissolve in an alkali solution.

Photos/Video

Этилацетат и раствор гидроксида натрия - часть 2

В прошлом эксперименте фальсифицированный ацетон был обработан раствором гидроксида натрия, чтобы проверить предположение, что основу контрафактного ацетона составляет метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты). При встряхивании с раствором щелочи произошло лишь небольшое уменьшение объема органической фазы. Следовательно, фальсифицированный ацетон не содержал значительные количества метилацетата или других сложных эфиров.

Для наглядности следует провести эксперимент сравнения: чистый метилацетат обработать раствором щелочи. К сожалению, метилацетата не было под рукой. На момент, когда я пишу данную статью, я никогда не работал с метилацетатом и даже ни разу его не видел. К счастью, данный факт не является препятствием для проведения эксперимента сравнения, поскольку в наличии есть этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты). Этилацетат является аналогом метилацетата - оба вещества подвергаются гидролизу в кислых или щелочных растворах.

С какой скоростью будет происходить гидролиз, я не знал. Нашел в литературе описание лабораторных работ для студентов, во время которых этилацетат растворяли в спирте, а потом добавляли его в раствор щелочи. Затем смесь выдерживали при заданной температуре и через определенные промежутки времени анализировали концентрацию щелочи титрованием. Зная начальную концентрацию щелочи и определив уменьшение ее концентрации со временем, рассчитывали константу скорости химической реакции.

В нашем случае не было потребности проводить количественный химический анализ. Задача стояла более простая: продемонстрировать, что этилацетат подвергается гидролизу при обработке щелочью, а продукты реакции переходят в водный раствор. В результате слой органического растворителя полностью исчезает. Данная процедура позволяет отличить ацетон, фальсифицированный с помощью метилацетата, от ацетона, разбавленного нефтепродуктами.

Эксперимент

После предыдущего эксперимента остался раствор гидроксида натрия, над которым находился слой органического растворителя. Перелил жидкости в делительную воронку и слил нижний слой щелочи в стакан, чтобы использовать его повторно в данном эксперименте.

Налил 30 мл этилацетата в мерный цилиндр, добавил раствор гидроксида натрия. Сначала в водной фазе образовалась эмульсия. Было заметно, что данная эмульсия более прозрачная (менее мутная), чем аналогичная эмульсия, которая образовалась в эксперименте с фальсифицированным ацетоном. Это свидетельствовало, что показатели преломления этилацетата и раствора гидроксида натрия были близки. Эмульсия быстро разделилась. Образовалось два слоя: снизу находился раствор гидроксида натрия, сверху был этилацетат.

Попробовал перемешать жидкости с помощью стеклянной палочки, но это оказалось малоэффективно. Герметично закрыл цилиндр пробкой, сильно его встряхнул - образовалась эмульсия. При стоянии цилиндра жидкости постепенно разделялись: капельки этилацетата объединялись и всплывали, образуя верхний слой. Несколько раз повторил встряхивание, в результате эмульсия сначала образовывалась, затем разрушалась.

На момент эксперимента температура в лаборатории была 5°С, однако в ходе встряхивания цилиндр стал теплым. Это означало, что этилацетат подвергался гидролизу, образуя уксусную кислоту; уксусная кислота реагировала с гидроксидом натрия, выделяя теплоту (реакция нейтрализации между кислотой и щелочью является экзотермической).

CH₃COOC₂H₅ + H₂O <=> CH₃COOH + C₂H₅OH
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O + Q

Одним только нагревом жидкости дело не ограничилось. Вскоре я заметил любопытное явление: в процессе разрушения эмульсии образуются пузырьки газа, выделение которых прекращается после разделения эмульсии на два отдельных слоя жидкости. Вероятное объяснение данного явление - кипение этилацетата из-за локального перегрева.

Как известно, скорость гетерогенных реакций возрастает с увеличением поверхности соприкосновения реагирующих веществ. После встряхивания жидкостей образуется эмульсия этилацетата в водном растворе гидроксида натрия, в результате чего поверхность соприкосновения жидкостей увеличивается. Следовательно, скорость реакции также возрастает. Ускорение реакции приводит к увеличению выделения тепла и локальному кипению этилацетата. Когда капельки этилацетата объединяются в сплошной слой, поверхность соприкосновения жидкостей сокращается, следовательно, реакция замедляется, выделение тепла ослабевает и кипение прекращается.

По мере циклов встряхивания - разделения жидкостей объем этилацетата уменьшился до 10 мл. Чтобы ускорить гидролиз, добавил в цилиндр 5.6 г твердого гидроксида натрия. Герметично закрыл цилиндр и встряхнул содержимое. После некоторых встряхиваний эмульсия превратилась в раствор: слой этилацетата больше не образовывался при стоянии жидкости.

Таким образом, весь этилацетат превратился в ацетат натрия и этанол, которые перешли в раствор: гидролиз сложного эфира прошел полностью. Если бы ацетон был разбавлен с помощью этилацетата (или метилацетата), такой фальсифицированный продукт также должен полностью растворяться в щелочи.