Et af de mest almindelige kemiske grundstoffer, der indgår i langt de fleste kemikalier, er oxygen. Oxider, syrer, baser, alkoholer, phenoler og andre oxygenholdige forbindelser studeres i løbet af uorganisk og organisk kemi. I vores artikel vil vi studere egenskaberne, samt give eksempler på deres anvendelse i industri, landbrug og medicin.
Oxider
De mest enkle i strukturen er binære forbindelser af metaller og ikke-metaller med oxygen. Klassificeringen af oxider omfatter følgende grupper: sure, basiske, amfotere og indifferente. Hovedkriteriet for opdelingen af alle disse stoffer er, hvilket grundstof der kombineres med ilt. Hvis det er metal, så er de grundlæggende. For eksempel: CuO, MgO, Na2O - oxider af kobber, magnesium, natrium. Deres vigtigste kemiske egenskab er reaktionen med syrer. Så kobberoxid reagerer med chloridsyre:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
Tilstedeværelsen af atomer af ikke-metalliske grundstoffer i molekylerne af binære forbindelser indikerer deres tilhørsforhold til sure oxider, for eksempel hydrogenoxid H2O, kuldioxid CO 2, phosphorpentoxid P2O5. Sådanne stoffers evne til at reagere med alkalier er deres vigtigste kemiske egenskab.
Som et resultat af reaktionen kan der dannes s alte af to typer: sure eller medium. Dette vil afhænge af, hvor mange mol alkali der reagerer:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
En anden gruppe iltholdige forbindelser, som omfatter sådanne kemiske grundstoffer som zink eller aluminium, omtales som amfotere oxider. I deres egenskaber er der en tendens til kemisk interaktion med både syrer og baser. Produkterne af vekselvirkningen mellem syreoxider og vand er syrer. For eksempel dannes sulfatsyre ved reaktionen af svovlsyreanhydrid og vand. Syrer er en af de vigtigste klasser af oxygenholdige forbindelser.
Syrer og deres egenskaber
Forbindelser bestående af hydrogenatomer forbundet med komplekse ioner af syrerester er syrer. Konventionelt kan de opdeles i uorganiske, for eksempel kulsyre, sulfat, nitrat og organiske forbindelser. Sidstnævnte omfatter eddikesyre, myresyre, oliesyre. Begge grupper af stoffer har lignende egenskaber. Så de indgår i en neutraliseringsreaktion med baser, reagerer med s alte ogbasiske oxider. Næsten alle oxygenholdige syrer i vandige opløsninger dissocieres til ioner, idet de er ledere af den anden slags. Det er muligt at bestemme den sure natur af deres miljø på grund af den overdrevne tilstedeværelse af hydrogenioner ved hjælp af indikatorer. For eksempel bliver lilla lakmus rød, når den tilsættes til en sur opløsning. En typisk repræsentant for organiske forbindelser er eddikesyre indeholdende en carboxylgruppe. Det indeholder et brintatom, som bestemmer stoffets sure egenskaber. Det er en farveløs væske med en specifik skarp lugt, der krystalliserer ved temperaturer under 17 °C. CH3COOH er ligesom andre oxygenholdige syrer perfekt opløseligt i vand i alle forhold. Dens 3 - 5% opløsning er kendt i hverdagen under navnet eddike, som bruges i madlavning som krydderi. Stoffet har også fundet sin anvendelse i produktionen af acetatsilke, farvestoffer, plastik og nogle lægemidler.
Organiske forbindelser, der indeholder oxygen
I kemi kan man skelne en stor gruppe af stoffer, der udover kulstof og brint også indeholder iltpartikler. Disse er carboxylsyrer, estere, aldehyder, alkoholer og phenoler. Alle deres kemiske egenskaber bestemmes af tilstedeværelsen i molekylerne af specielle komplekser - funktionelle grupper. For eksempel er den generelle kemiske formel for en alkohol, der kun indeholder begrænsende bindinger mellem atomer, ROH, hvor R er en kulbrintegruppe. Disse forbindelser betragtes norm alt som derivater af alkaner, hvor enhydrogenatomet er erstattet af en hydroxogruppe.
Alkoholers fysiske og kemiske egenskaber
Aggregeret tilstand af alkoholer er væsker eller faste forbindelser. Der er ingen gasformige stoffer blandt alkoholer, hvilket kan forklares ved dannelsen af associerede grupper - grupper bestående af flere molekyler forbundet med svage brintbindinger. Dette faktum bestemmer også den gode opløselighed af lavere alkoholer i vand. Men i vandige opløsninger dissocierer oxygenholdige organiske stoffer - alkoholer ikke til ioner, ændrer ikke farven på indikatorer, det vil sige, de har en neutral reaktion. Hydrogenatomet i den funktionelle gruppe er svagt bundet til andre partikler, derfor er det i kemiske interaktioner i stand til at forlade molekylet. På samme sted med fri valens erstattes det af andre atomer, for eksempel i reaktioner med aktive metaller eller med alkalier - af metalatomer. I nærvær af katalysatorer såsom platinnet eller kobber oxideres alkoholer af kraftige oxidationsmidler, kaliumbichromat eller kaliumpermanganat, til aldehyder.
Esterificeringsreaktion
En af de vigtigste kemiske egenskaber ved oxygenholdige organiske stoffer: alkoholer og syrer er en reaktion, der fører til produktion af estere. Det er af stor praktisk betydning og bruges i industrien til udvinding af estere, der anvendes som opløsningsmidler i fødevareindustrien (i form af frugtessenser). Inden for medicin bruges nogle af esterne som krampestillende midler, f.eks. udvider ethylnitrit perifere blodkar, ogisoamylnitrit er en beskytter af kranspulsårer. Esterificeringsreaktionsligningen er som følger:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
I den er CH3COOH eddikesyre, og C2H5OH er den kemiske formel for alkohol ethanol.
aldehyder
Hvis en forbindelse indeholder en –COH funktionel gruppe, så tilhører den aldehyder. De præsenteres som produkter af yderligere oxidation af alkoholer, for eksempel med oxidationsmidler såsom kobberoxid.
Tilstedeværelsen af et carbonylkompleks i molekylerne af myresyre eller acetaldehyd bestemmer deres evne til at polymerisere og binde atomer af andre kemiske grundstoffer. Kvalitative reaktioner, der kan bruges til at bevise tilstedeværelsen af en carbonylgruppe og et stofs tilhørsforhold til aldehyder, er sølvspejlreaktionen og interaktionen med kobberhydroxid ved opvarmning:
Acetaldehyd, som bruges i industrien til at fremstille eddikesyre, har fået den største brug - et stort tonnageprodukt af organisk syntese.
Egenskaber af oxygenholdige organiske forbindelser - carboxylsyrer
Tilstedeværelsen af en carboxylgruppe - en eller flere - er et kendetegn for carboxylsyrer. På grund af strukturen af den funktionelle gruppe kan dimerer dannes i sure opløsninger. De er forbundet med hydrogenbindinger. Forbindelserne dissocieres til hydrogenkationer og syrerestanioner og er svage elektrolytter. En undtagelse er den første repræsentant for en række begrænsendemonobasiske syrer - myresyre eller metan, som er en leder af den anden slags medium styrke. Tilstedeværelsen af kun simple sigma-bindinger i molekyler angiver grænsen, men hvis stoffer har dobbelt pi-bindinger i deres sammensætning, er disse umættede stoffer. Den første gruppe omfatter sådanne syrer som methan, eddikesyre, smørsyre. Den anden er repræsenteret af forbindelser, der er en del af flydende fedtstoffer - olier, for eksempel oliesyre. De kemiske egenskaber af oxygenholdige forbindelser: organiske og uorganiske syrer er stort set ens. Så de kan interagere med aktive metaller, deres oxider, med alkalier og også med alkoholer. For eksempel reagerer eddikesyre med natrium, oxid og kaustisk soda og danner et s alt - natriumacetat:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
En særlig plads er optaget af forbindelser af højere carboxylsyrer, oxygenholdige syrer: stearinsyre og palmitinsyre, med en trivalent mættet alkohol - glycerin. De tilhører estere og kaldes fedtstoffer. De samme syrer er en del af natrium- og kaliums altene som en sur rest, der danner sæber.
Fedtstoffer og sæber
Vigtige organiske forbindelser, der er vidt udbredt i dyrelivet og spiller en ledende rolle som det mest energikrævende stof, er fedtstoffer. De er ikke en individuel forbindelse, men en blanding af heterogene glycerider. Disse er forbindelser af den begrænsende polyvalente alkohol - glycerin, der ligesom methanol og phenol indeholder hydroxylfunktionelle grupper. Fedtstoffer kan hydrolyseresopvarmning med vand i nærvær af katalysatorer: alkalier, syrer, zinkoxider, magnesium. Produkterne fra reaktionen vil være glycerol og forskellige carboxylsyrer, der yderligere anvendes til fremstilling af sæbe. For ikke at bruge dyre naturlige spiselige fedtstoffer i denne proces, opnås de nødvendige carboxylsyrer ved at oxidere paraffin.
Fenoler
Når vi kommer med klasserne af iltholdige forbindelser, så lad os fokusere på phenoler. De er repræsenteret af phenylgruppen -C6H5, forbundet til en eller flere funktionelle hydroxylgrupper. Den enkleste repræsentant for denne klasse er carbolsyre eller phenol. Som en meget svag syre kan den interagere med alkalier og aktive metaller - natrium, kalium. Et stof med udt alte bakteriedræbende egenskaber - phenol bruges i medicin, såvel som til fremstilling af farvestoffer og phenol-formaldehyd-harpikser.
I vores artikel undersøgte vi hovedklasserne af oxygenholdige forbindelser og overvejede også deres kemiske egenskaber.
