Carboxylsyrer: fysiske egenskaber. S alte af carboxylsyrer

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

Næsten alle har eddike derhjemme. Og de fleste ved, at dens base er eddikesyre. Men hvad er det ud fra et kemisk synspunkt? Hvilke andre organiske forbindelser i denne serie findes, og hvad er deres egenskaber? Lad os prøve at forstå dette problem og studere de begrænsende monobasiske carboxylsyrer. Desuden bruges ikke kun eddikesyre i hverdagen, men også nogle andre, og derivaterne af disse syrer er generelt hyppige gæster i ethvert hjem.

Klasse af carboxylsyrer: generelle karakteristika

Fra kemividenskabens synspunkt inkluderer denne klasse af forbindelser oxygenholdige molekyler, der har en speciel gruppe af atomer - en carboxylfunktionel gruppe. Det ligner -COOH. Den generelle formel, som alle mættede monobasiske carboxylsyrer har, er således: R-COOH, hvor R er en radikalpartikel, der kan omfatte et hvilket som helst antal carbonatomer.

Ifølge dette kan definitionen af denne klasse af forbindelser gives som følger. Carboxylsyrer er organiske oxygenholdige molekyler, som omfatter en eller flere funktionelle grupper -COOH - carboxylgrupper.

Den kendsgerning, at disse stoffer specifikt tilhører syrer, forklares af hydrogenatomets mobilitet i carboxylen. Elektrondensiteten er ujævnt fordelt, da oxygen er den mest elektronegative i gruppen. Herfra er O-H-bindingen stærkt polariseret, og brintatomet bliver ekstremt sårbart. Det sp altes let af og indgår i kemiske interaktioner. Derfor giver syrerne i de tilsvarende indikatorer en lignende reaktion:

• phenolphtalein - farveløs;
• lakmus - rød;
• universal - rød;
• methylorange - rød og andre.

På grund af hydrogenatomet udviser carboxylsyrer oxiderende egenskaber. Men tilstedeværelsen af andre atomer giver dem mulighed for at komme sig og deltage i mange andre interaktioner.

Klassificering

Der er flere hovedtræk, hvorved carboxylsyrer inddeles i grupper. Den første af disse er den radikales natur. Ifølge denne faktor skelner de mellem:

• Alicykliske syrer. Eksempel: cinchona.
• Aromatisk. Eksempel: benzoic.
• Alifatisk. Eksempel: eddikesyre, akryl, oxalsyre og andre.
• Heterocyklisk. Eksempel: nikotin.

Hvis vi taler om bindinger i et molekyle, så kan vi også skelne mellem to grupper af syrer:

• marginal - kun alle forbindelsersingle;
• ubegrænset - tilgængelig dobbelt, enkelt eller flere.

Antallet af funktionelle grupper kan også tjene som et tegn på klassificering. Så der skelnes mellem følgende kategorier.

1. Single-basic - kun én -COOH-gruppe. Eksempel: myresyre, stearinsyre, butan, baldriansyre og andre.
2. Dibasic - henholdsvis to grupper -COOH. Eksempel: oxalsyre, malonsyre og andre.
3. Multibasic - citron, mælk og andre.

Længere i denne artikel vil vi kun diskutere de begrænsende monobasiske carboxylsyrer i den alifatiske serie.

Opdagelseshistorik

Vinfremstilling har blomstret siden antikken. Og som du ved, er et af dets produkter eddikesyre. Derfor går historien om populariteten af denne klasse af forbindelser tilbage til tiden for Robert Boyle og Johann Glauber. Men i lang tid var det ikke muligt at belyse den kemiske natur af disse molekyler.

Vitalisters synspunkter dominerede trods alt i lang tid og nægtede muligheden for dannelsen af organiske stoffer uden levende væsener. Men allerede i 1670 lykkedes det D. Ray at få den allerførste repræsentant - metan eller myresyre. Det gjorde han ved at opvarme levende myrer i en kolbe.

Senere viste videnskabsmænd Berzelius og Kolbes arbejde muligheden for at syntetisere disse forbindelser ud fra uorganiske stoffer (ved destillation af trækul). Resultatet blev eddikesyre. Således blev carboxylsyrer (fysiske egenskaber, struktur) undersøgt, og begyndelsen blev lagt til opdagelsen af alleandre repræsentanter for en række alifatiske forbindelser.

Fysiske egenskaber

I dag er alle deres repræsentanter blevet undersøgt i detaljer. For hver af dem kan du finde en egenskab i alle henseender, herunder anvendelse i industrien og at være i naturen. Vi vil se på, hvad carboxylsyrer er, deres fysiske egenskaber og andre parametre.

Så der er flere karakteristiske hovedparametre.

1. Hvis antallet af kulstofatomer i kæden ikke overstiger fem, så er disse skarpt-lugtende, mobile og flygtige væsker. Over fem - tunge olieagtige stoffer, endnu mere - fast, paraffinlignende.
2. Tætheden af de to første repræsentanter overstiger én. Alt andet er lettere end vand.
3. Kogepunkt: Jo større kæde, jo højere værdi. Jo mere forgrenet strukturen er, jo lavere.
4. Smeltepunkt: afhænger af jævnheden af antallet af kulstofatomer i kæden. Selv dem har det højere, ulige har det lavere.
5. Opløses meget godt i vand.
6. Kan danne stærke hydrogenbindinger.

Sådanne træk forklares af strukturens symmetri og dermed krystalgitterets struktur, dets styrke. Jo enklere og mere strukturerede molekyler, jo højere ydeevne giver carboxylsyrer. Disse forbindelsers fysiske egenskaber gør det muligt at bestemme områder og måder at bruge dem på i industrien.

Kemiske egenskaber

Som vi allerede har angivet ovenfor, kan disse syrer udvise forskellige egenskaber. Reaktioner medderes deltagelse er vigtig for den industrielle syntese af mange forbindelser. Lad os betegne de vigtigste kemiske egenskaber, som en monobasisk carboxylsyre kan udvise.

1. Dissociation: R-COOH=RCOO^- + H⁺.
2. Viser sure egenskaber, det vil sige, at det interagerer med basiske oxider såvel som deres hydroxider. Det interagerer med simple metaller i henhold til standardskemaet (det vil sige kun med dem, der står foran brint i en række spændinger).
3. Opfører sig som en base med stærkere syrer (uorganisk).
4. Kan reduceres til primær alkohol.
5. Særlig reaktion - esterificering. Dette er en interaktion med alkoholer for at danne et komplekst produkt - en æter.
6. Reaktionen ved decarboxylering, det vil sige fjernelse af et kuldioxidmolekyle fra en forbindelse.
7. Kan interagere med halogenider af grundstoffer såsom fosfor og svovl.

Det er tydeligt, hvor alsidige carboxylsyrer er. Fysiske egenskaber, såvel som kemiske, er ret forskellige. Derudover skal det siges, at generelt, hvad angår styrke som syrer, er alle organiske molekyler ret svage sammenlignet med deres uorganiske modstykker. Deres dissociationskonstanter overstiger ikke 4, 8.

Metoder til at opnå

Der er flere hovedmåder, hvorpå mættede carboxylsyrer kan opnås.

1. I laboratoriet sker dette ved oxidation:

• alkoholer;
• aldehyder;
• alkyner;
• alkylbenzener;
• destruktion af alkener.

2. Hydrolyse:

• estere;
• nitriler;
• amider;
• trihaloalkaner.

3. Decarboxylering - fjernelse af et CO-molekyle ₂.

4. I industrien udføres syntese ved oxidation af kulbrinter med et stort antal kulstofatomer i kæden. Processen udføres i flere trin med frigivelse af mange biprodukter.

5. Nogle individuelle syrer (myresyre, eddikesyre, smørsyre, baldriansyre og andre) opnås på specifikke måder ved hjælp af naturlige ingredienser.

Basisforbindelser af mættede carboxylsyrer: s alte

S alte af carboxylsyrer er vigtige forbindelser, der bruges i industrien. De opnås som et resultat af sidstnævntes interaktion med:

• metaller;
• basiske oxider;
• amfotere oxider;
• alkali;
• amfotere hydroxider.

Af særlig betydning blandt dem er dem, der dannes mellem alkalimetallerne natrium og kalium og de højeste mættede syrer - palmitinsyre, stearinsyre. Produkterne af en sådan interaktion er jo sæber, flydende og faste.

Sæber

Så, hvis vi taler om en lignende reaktion: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, det resulterende produkt - natriumstearat - er i sagens natur den sædvanlige vaskesæbe, der bruges til at vaske tøj.

Hvis du erstatter syren medpalmitin, og metallet til kalium, får du kaliumpalmitat - flydende sæbe til håndvask. Derfor kan det med sikkerhed fastslås, at s alte af carboxylsyrer i virkeligheden er vigtige forbindelser af organisk karakter. Deres industrielle produktion og anvendelse er simpelthen kolossal i sin skala. Hvis du forestiller dig, hvor meget sæbe hver person på Jorden bruger, så er det nemt at forestille dig disse vægte.

estere af carboxylsyrer

En særlig gruppe af forbindelser, der har sin plads i klassificeringen af organiske stoffer. Dette er en klasse af estere. De dannes ved omsætning af carboxylsyrer med alkoholer. Navnet på sådanne interaktioner er esterificeringsreaktioner. Den generelle visning kan repræsenteres af ligningen:

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

Produktet med to radikaler er en ester. Det er klart, at carboxylsyren, alkoholen, esteren og vandet har undergået betydelige ændringer som et resultat af reaktionen. Så brint forlader syremolekylet i form af en kation og mødes med en hydroxogruppe, der er sp altet fra alkohol. Resultatet er et vandmolekyle. Gruppen tilbage fra syren binder radikalet fra alkoholen til sig selv og danner et estermolekyle.

Hvorfor er disse reaktioner så vigtige, og hvad er den industrielle betydning af deres produkter? Sagen er, at estere bruges som:

• tilsætningsstoffer til fødevarer;
• aromatics;
• komponent af parfume;
• opløsningsmidler;
• komponenter af lak, maling, plast;
• stoffer og mere.

Det er klart, at deres anvendelsesområder er brede nok til at retfærdiggøre mængden af produktion i industrien.

Etansyre (eddikesyre)

Dette er en begrænsende monobasisk carboxylsyre af den alifatiske serie, som er en af de mest almindelige med hensyn til produktionsmængder over hele verden. Dens formel er CH₃COOH. En sådan udbredelse skyldes dens egenskaber. Når alt kommer til alt er anvendelsesområderne ekstremt brede.

1. Det er et kosttilskud under koden E-260.
2. Bruges i fødevareindustrien til konservering.
3. Bruges i medicin til syntese af stoffer.
4. Ingrediens ved fremstilling af duftblandinger.
5. Opløsningsmiddel.
6. Deltager i gang med trykning, farvning af stoffer.
7. En nødvendig komponent i reaktionerne ved kemisk syntese af mange stoffer.

I hverdagen kaldes dens 80 % opløsning norm alt for eddikeessens, og hvis du fortynder den til 15 %, får du kun eddike. Ren 100 % syre kaldes iseddikesyre.

Myresyre

Den allerførste og enkleste repræsentant for denne klasse. Formel - NCOON. Det er også et fødevaretilsætningsstof under koden E-236. Hendes naturlige kilder:

• myrer og bier;
• nælde;
• nåle;
• frugter.

Vigtigste anvendelser:

• til konservering og tilberedning af dyrefoder;
• bruges til at kontrollere parasitter;
• til farvning af stoffer, farvning af detaljer;
• hvordanopløsningsmiddel;
• bleach;
• i medicin - til desinfektion af instrumenter og udstyr;
• for at få kulilte i laboratoriet.

Også i kirurgi bruges opløsninger af denne syre som antiseptiske midler.