Karboksylsyrer: fysiske egenskaper. S alter av karboksylsyrer

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:37

Nesten alle har eddik hjemme. Og de fleste vet at basen er eddiksyre. Men hva er det fra et kjemisk synspunkt? Hvilke andre organiske forbindelser i denne serien finnes og hva er deres egenskaper? La oss prøve å forstå dette problemet og studere de begrensende monobasiske karboksylsyrene. Dessuten brukes ikke bare eddiksyre i hverdagen, men også noen andre, og derivatene av disse syrene er generelt hyppige gjester i alle hjem.

Klasse karboksylsyrer: generelle egenskaper

Fra kjemivitenskapens synspunkt inkluderer denne klassen av forbindelser oksygenholdige molekyler som har en spesiell gruppe atomer - en karboksylfunksjonell gruppe. Det ser ut som -COOH. Derfor er den generelle formelen som alle mettede monobasiske karboksylsyrer har: R-COOH, hvor R er en radikalpartikkel som kan inkludere et hvilket som helst antall karbonatomer.

I følge dette kan definisjonen av denne klassen av forbindelser gis som følger. Karboksylsyrer er organiske oksygenholdige molekyler, som inkluderer en eller flere funksjonelle grupper -COOH - karboksylgrupper.

At disse stoffene spesifikt tilhører syrer, forklares med mobiliteten til hydrogenatomet i karboksylen. Elektrontettheten er ujevnt fordelt, siden oksygen er det mest elektronegative i gruppen. Fra dette blir OH-bindingen sterkt polarisert, og hydrogenatomet blir ekstremt sårbart. Den splittes lett av, og inngår kjemiske interaksjoner. Derfor gir syrene i de tilsvarende indikatorene en lignende reaksjon:

• fenolftalein - fargeløs;
• litmus - rød;
• universal - red;
• metyloransje - rød og andre.

På grunn av hydrogenatomet har karboksylsyrer oksiderende egenskaper. Tilstedeværelsen av andre atomer gjør det imidlertid mulig for dem å komme seg, å delta i mange andre interaksjoner.

klassifisering

Det er flere hovedtrekk ved at karboksylsyrer deles inn i grupper. Den første av disse er radikalens natur. I henhold til denne faktoren skiller de:

• Alisylsyrer. Eksempel: cinchona.
• Aromatisk. Eksempel: benzoic.
• Alifatisk. Eksempel: eddiksyre, akryl, oksalsyre og andre.
• Heterosyklisk. Eksempel: nikotin.

Hvis vi snakker om bindinger i et molekyl, kan vi også skille to grupper av syrer:

• marginal - kun alle tilkoblingersingel;
• ubegrenset – tilgjengelig dobbelt, enkelt eller flere.

Antallet funksjonelle grupper kan også tjene som et tegn på klassifisering. Følgende kategorier skilles altså.

1. Single-basic - bare én -COOH-gruppe. Eksempel: maursyre, stearinsyre, butan, valerina og andre.
2. Dibasic - henholdsvis to grupper -COOH. Eksempel: oksalsyre, malonsyre og andre.
3. Multibasic - sitron, melk og andre.

Videre i denne artikkelen vil vi bare diskutere de begrensende monobasiske karboksylsyrene i den alifatiske serien.

Oppdagelseshistorikk

Vinproduksjon har blomstret siden antikken. Og, som du vet, er et av produktene eddiksyre. Derfor går historien om populariteten til denne klassen av forbindelser tilbake til tiden til Robert Boyle og Johann Glauber. Imidlertid var det i lang tid ikke mulig å belyse den kjemiske naturen til disse molekylene.

Vitalistenes synspunkter dominerte tross alt lenge, og nektet for muligheten for dannelse av organiske stoffer uten levende vesener. Men allerede i 1670 klarte D. Ray å få tak i den aller første representanten - metan eller maursyre. Han gjorde dette ved å varme opp levende maur i en kolbe.

Senere viste arbeidet til forskerne Berzelius og Kolbe muligheten for å syntetisere disse forbindelsene fra uorganiske stoffer (ved destillasjon av trekull). Resultatet ble eddiksyre. Dermed ble karboksylsyrer (fysiske egenskaper, struktur) studert og begynnelsen ble lagt for oppdagelsen av alleandre representanter for en rekke alifatiske forbindelser.

Fysiske egenskaper

I dag har alle deres representanter blitt studert i detalj. For hver av dem kan du finne en egenskap på alle måter, inkludert bruk i industrien og å være i naturen. Vi skal se på hva karboksylsyrer er, deres fysiske egenskaper og andre parametere.

Så, det er flere hovedkarakteristiske parametere.

1. Hvis antallet karbonatomer i kjeden ikke overstiger fem, så er dette skarpt luktende, mobile og flyktige væsker. Over fem - tunge oljeholdige stoffer, enda mer - fast, parafinlignende.
2. Tettheten til de to første representantene overstiger én. Alt annet er lettere enn vann.
3. Kokepunkt: jo større kjede, jo høyere verdi. Jo mer forgrenet strukturen er, jo lavere.
4. Smeltepunkt: avhenger av jevnheten til antall karbonatomer i kjeden. Selv de har det høyere, odde har det lavere.
5. Løser seg veldig godt i vann.
6. Kunne danne sterke hydrogenbindinger.

Slike trekk forklares av strukturens symmetri, og derav strukturen til krystallgitteret, dets styrke. Jo enklere og mer strukturerte molekyler, jo høyere ytelse gir karboksylsyrer. De fysiske egenskapene til disse forbindelsene gjør det mulig å bestemme områdene og måtene å bruke dem på i industrien.

Kjemiske egenskaper

Som vi allerede har antydet ovenfor, kan disse syrene ha forskjellige egenskaper. Reaksjoner medderes deltakelse er viktig for industriell syntese av mange forbindelser. La oss betegne de viktigste kjemiske egenskapene som en monobasisk karboksylsyre kan utvise.

1. Dissosiasjon: R-COOH=RCOO^- + H⁺.
2. Viser sure egenskaper, det vil si at den samhandler med basiske oksider, så vel som deres hydroksyder. Den samhandler med enkle metaller i henhold til standardskjemaet (det vil si bare med de som står foran hydrogen i en serie spenninger).
3. Oppfører seg som en base med sterkere syrer (uorganisk).
4. Kan reduseres til primær alkohol.
5. Spesiell reaksjon - esterifisering. Dette er en interaksjon med alkoholer for å danne et komplekst produkt - en eter.
6. Reaksjonen av dekarboksylering, det vil si fjerning av et karbondioksidmolekyl fra en forbindelse.
7. Kunne samhandle med halogenider av elementer som fosfor og svovel.

Det er tydelig hvor allsidige karboksylsyrer er. Fysiske egenskaper, så vel som kjemiske, er ganske forskjellige. I tillegg skal det sies at generelt, når det gjelder styrke som syrer, er alle organiske molekyler ganske svake sammenlignet med deres uorganiske motstykker. Deres dissosiasjonskonstanter overstiger ikke 4, 8.

Få fremgangsmåter

Det er flere hovedmåter som mettede karboksylsyrer kan oppnås på.

1. I laboratoriet gjøres dette ved oksidasjon:

• alcohols;
• aldehyder;
• alkynes;
• alkylbenzener;
• ødeleggelse av alkener.

2. Hydrolyse:

• estere;
• nitriles;
• amides;
• trihaloalkaner.

3. Dekarboksylering – fjerning av et CO-molekyl ₂.

4. I industrien utføres syntese ved oksidasjon av hydrokarboner med et stort antall karbonatomer i kjeden. Prosessen utføres i flere stadier med frigjøring av mange biprodukter.

5. Noen individuelle syrer (maursyre, eddiksyre, smørsyre, valeriansyre og andre) oppnås på spesifikke måter ved bruk av naturlige ingredienser.

Basisforbindelser av mettede karboksylsyrer: s alter

S alter av karboksylsyrer er viktige forbindelser som brukes i industrien. De oppnås som et resultat av interaksjonen mellom sistnevnte med:

• metaller;
• basiske oksider;
• amfoteriske oksider;
• alkali;
• amfoteriske hydroksyder.

Av spesiell betydning blant dem er de som dannes mellom alkalimetallene natrium og kalium og de høyeste mettede syrene - palmitinsyre, stearinsyre. Tross alt er produktene av en slik interaksjon såper, flytende og faste.

Såper

Så, hvis vi snakker om en lignende reaksjon: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, det resulterende produktet - natriumstearat - er i sin natur den vanlige vaskesåpen som brukes til å vaske klær.

Hvis du bytter ut syren medpalmitic, og metallet til kalium, får du kaliumpalmitat - flytende såpe for håndvask. Derfor kan man med sikkerhet slå fast at s alter av karboksylsyrer faktisk er viktige forbindelser av organisk karakter. Deres industrielle produksjon og bruk er rett og slett kolossal i sin skala. Hvis du forestiller deg hvor mye såpe hver person på jorden bruker, er det lett å forestille seg disse vektene.

estere av karboksylsyrer

En spesiell gruppe forbindelser som har sin plass i klassifiseringen av organiske stoffer. Dette er en klasse av estere. De dannes ved reaksjon av karboksylsyrer med alkoholer. Navnet på slike interaksjoner er forestringsreaksjoner. Det generelle synet kan representeres av ligningen:

R, -COOH + R"-OH=R, -COOR" + H_{2 O.}

Produktet med to radikaler er en ester. Åpenbart, som et resultat av reaksjonen, har karboksylsyren, alkoholen, esteren og vannet gjennomgått betydelige endringer. Så hydrogen forlater syremolekylet i form av et kation og møter en hydroksogruppe som har splittet seg fra alkohol. Resultatet er et vannmolekyl. Gruppen som er igjen fra syren fester radikalet fra alkoholen til seg selv, og danner et estermolekyl.

Hvorfor er disse reaksjonene så viktige, og hvilken industriell betydning har produktene deres? Saken er at estere brukes som:

• mattilsetningsstoffer;
• aromatics;
• komponent av parfyme;
• solvents;
• komponenter av lakk, maling, plast;
• drugs og mer.

Det er tydelig at deres bruksområde er brede nok til å rettferdiggjøre produksjonsvolumet i industrien.

Etansyre (eddiksyre)

Dette er en begrensende monobasisk karboksylsyre i den alifatiske serien, som er en av de vanligste når det gjelder produksjonsvolumer over hele verden. Formelen er CH₃COOH. Slik utbredelse skyldes dens egenskaper. Tross alt er bruksområdene ekstremt brede.

1. Det er et kosttilskudd under koden E-260.
2. Brukes i næringsmiddelindustrien for konservering.
3. Brukes i medisin for syntese av narkotika.
4. Ingrediens når du lager duftblandinger.
5. Solvent.
6. Deltaker i prosessen med trykking, farging av stoffer.
7. En nødvendig komponent i reaksjonene ved kjemisk syntese av mange stoffer.

I hverdagen kalles dens 80 %-løsning vanligvis eddikessens, og hvis du fortynner den til 15 %, får du bare eddik. Ren 100 % syre kalles iseddik.

maursyre

Den aller første og enkleste representanten for denne klassen. Formel - NCOON. Det er også et tilsetningsstoff under koden E-236. Hennes naturlige kilder:

• maur og bier;
• nesle;
• nåler;
• frukt.

Hovedbruk:

• for konservering og tilberedning av dyrefôr;
• brukes til å kontrollere parasitter;
• for farging av stoffer, farging av detaljer;
• hvordanløsemiddel;
• bleach;
• i medisin - for desinfeksjon av instrumenter og utstyr;
• for å skaffe karbonmonoksid i laboratoriet.

Også i kirurgi brukes løsninger av denne syren som antiseptika.