Karboxylové kyseliny: fyzikální vlastnosti. Soli karboxylových kyselin

Prakticky všechny domy mají ocot. A většina lidí ví, že je to jejich základ kyselina octová.

Třída karboxylových kyselin: obecná charakteristika

Z hlediska chemie vědy zahrnuje tato třída sloučenin molekuly obsahující kyslík, které mají zvláštní skupinu atomů - karboxylovou funkční skupinu. Má formu -COOH. Takže obecný vzorec, který má všechny omezující monobázické karboxylové kyseliny, je následující: R-COOH, kde R je radikálová částice, která může obsahovat libovolný počet atomů uhlíku.

Podle toho lze definovat tuto třídu sloučenin. Kyseliny uhličité jsou organické molekuly obsahující kyslík, které obsahují jednu nebo více funkčních skupin -COOH-karboxylové skupiny.

Skutečnost, že tyto látky patří specificky k kyselinám, je vysvětlována pohyblivostí atomu vodíku v karboxylové skupině. Hustota elektronů je rozložena nerovnoměrně, protože kyslík je ve skupině nejvíce elektro-negativní. Z tohoto důvodu je vazba O-H silně polarizovaná a vodíkový atom se stává extrémně zranitelným. Je snadno odštěpeno, vstupuje do chemických interakcí. Proto mají kyseliny v příslušných indikátorech podobnou reakci:

• fenolftalein - bezbarvý;
• litmus - červená;
• univerzální - červená;
• methyl oranžová - červená a další.

  

Vzhledem k atomu vodíku mají karboxylové kyseliny oxidační vlastnosti. Nicméně přítomnost jiných atomů jim umožňuje zotavit se, účastnit se mnoha dalších interakcí.

Klasifikace

Je možné rozlišit několik základních rysů, podle kterých jsou karboxylové kyseliny rozděleny do skupin. Prvním z nich je povaha radikálu. Pro tento faktor jsou vytyčeny následující faktory:

• Alicyklické kyseliny. Příklad: cynický.
• Aromatická. Příklad: benzoová.
• Aliphatic. Příklad: kyselina octová, akrylová, šťavelová a další.
• Heterocyklická. Příklad: nikotinové.

Když mluvíme o vazbách v molekule, můžeme také rozlišovat dvě skupiny kyselin:

• omezení - všechna připojení jsou pouze jedna;
• Neomezené - za přítomnosti dvojitého, jednoho nebo více.

  

Také počet funkčních skupin může sloužit jako znak klasifikace. Jsou tedy rozlišeny následující kategorie.

1. Monobasic - pouze jedna skupina -COOH. Příklad: formic, stearic, butan, valerian a další.
2. Dibasic - dvěma skupinami -COOH. Příklad: šťavelová, malonová a další.
3. Multi-základní - citron, mléčné výrobky a další.

Dále v tomto článku budeme diskutovat pouze omezující monobázické karboxylové kyseliny alifatické řady.

Historie objevu

Vinařství vzkvétalo od starověku. A jak víte, jedním z jeho produktů je kyselina octová. Historie slávy této třídy sloučenin má proto kořeny od dob Roberta Boylea a Johanna Glaubera. Nicméně chemická povaha těchto molekul nebyla dlouhou dobu objasněna.

Dlouho převládaly názory vitality, které popřely možnost tvorby organických látek bez živých bytostí. Ale již v roce 1670 se doktorovi Rayovi podařilo získat prvního zástupce - methanu nebo kyseliny mravenčí. Udělal to zahřátím v baňce živých mravenců.

Později práce vědců Berzeliuse a Kolbe ukázala možnost syntézy těchto sloučenin z anorganických látek (destilace uhlím). Výsledkem bylo získání kyseliny octové. Byly tedy studovány karboxylové kyseliny (fyzikální vlastnosti, struktura) a počátek byl zahájen pro objev všech ostatních zástupců řady alifatických sloučenin.

Fyzikální vlastnosti

Dnes jsou podrobně studováni všichni jejich zástupci. Pro každý z nich najdete charakteristiku všech parametrů, včetně použití v průmyslu a hledání v přírodě. Budeme zvažovat, jaké jsou karboxylové kyseliny, fyzikální vlastnosti jejich a dalších parametrů.

Takže můžeme rozlišit několik základních charakteristických parametrů.

1. Pokud počet atomů uhlíku v řetězci nepřesahuje pět, pak je to vůně, pohybující se a těkavá kapalina. Nad pěti - těžké mastné látky, ještě víc - pevné, parafinické.
2. Hustota prvních dvou zástupců je větší než jedna. Všechny ostatní jsou lehčí než voda.
3. Bod varu: čím větší je řetězec, tím vyšší je hodnota. Rozvětvenější struktura, tím nižší.
4. Teplota tání: závisí na paritě počtu atomů uhlíku v řetězci. V rovnovážném stavu je vyšší, v podivných je nižší.
5. Velmi dobře se rozpouštějí ve vodě.
6. Jsou schopné vytvářet silné vodíkové vazby.

Takové rysy jsou vysvětleny symetrií struktury, a tudíž i strukturou krystalové mřížky, její síla. Čím jednodušší a strukturovanější molekuly, tím vyšší jsou hodnoty, které poskytují karboxylové kyseliny. Fyzikální vlastnosti těchto sloučenin nám umožňují určit oblasti a způsoby jejich použití v průmyslu.

Chemické vlastnosti

Jak již bylo uvedeno výše, tyto kyseliny mohou vykazovat různé vlastnosti. Reakce s jejich účastí jsou důležité pro průmyslovou syntézu mnoha sloučenin. Vyznačují se nejdůležitějšími chemickými vlastnostmi, které mohou mít monobázická karboxylová kyselina.

1. Disociace: R-COOH = RCOO^- + H⁺.
   
2. Je to kyselinové vlastnosti, to znamená, že interaguje se základními oxidy, stejně jako jejich hydroxidy. Jednoduché kovy reagují podle standardního schématu (to znamená jen ty, které stojí před vodíkem v řadě namáhání).
3. S silnějšími kyselinami (anorganickými) se chová jako základ.
4. Schopné se zotavit na primární alkohol.
5. Zvláštní reakcí je esterifikace. Tato interakce s alkoholy za vzniku komplexního produktu - etheru.
6. Dekarboxylační reakce, tj. Štěpení ze sloučeniny molekuly oxidu uhličitého.
7. Je schopen interagovat s halogenidy prvků, jako je fosfor a síra.

Samozřejmě, kolik jsou karboxylové kyseliny. Fyzikální vlastnosti, jako chemické, jsou poměrně rozmanité. Navíc je třeba říci, že obecně, v síle jako kyseliny, všechny organické molekuly jsou dostatečně slabé ve srovnání s jejich anorganickými protějšky. Jejich disociační konstanty nepřesahují 4,8.

Metody získání

Existuje několik základních způsobů, jak lze dosáhnout omezení karboxylových kyselin.

1. V laboratoři se to dělá oxidací:

• alkoholy;
• aldehydy;
• alkiny;
• alkylbenzeny;
• zničení alkenů.

2. Hydrolýza:

• estery;
• nitrily;
• amidy;
• trihalogenalkany.

3. Decarboxylace - štěpení molekuly CO₂.

4. V průmyslu se syntéza provádí oxidací uhlovodíků s velkým počtem atomů uhlíku v řetězci. Proces se provádí v několika fázích s uvolněním mnoha vedlejších produktů.

5. Některé jednotlivé kyseliny (mravenčí, octové, olejnaté, valerijské a jiné) se vyrábějí specifickými metodami s použitím přírodních složek.

Základní sloučeniny omezujících karboxylových kyselin: soli

Soli karboxylových kyselin jsou důležité sloučeniny používané v průmyslu. Získávají se v důsledku vzájemného působení těchto látek s:

• kovy;
• základní oxidy;
• amfoterní oxidy;
• alkálie;
• amfoterní hydroxidy.

Zvláště důležité jsou ty, které vznikají mezi alkalickými kovy, sodíkem a draslíkem a vyššími limitujícími kyselinami - palmitovými, stearovými. Koneckonců, produkty takové interakce jsou mýdlo, tekuté a pevné.

Mýdlo

Takže pokud mluvíme o podobné reakci: 2C_{17. místo}H₃₅-COOH + 2Na = 2C_{17. místo}H₃₅COONa + H₂,

pak výsledný produkt - stearát sodný - je přirozeně normálním mycím prádlem používaným k praní prádla.

Pokud nahradíte kyselinu kyselinou palmitovou a kovem draslíkem, dostanete palmitát draselný - tekuté mýdlo na mytí rukou. Proto lze s jistotou konstatovat, že soli karboxylových kyselin jsou ve skutečnosti důležité sloučeniny organické povahy. Jejich průmyslová výroba a používání jsou prostě kolosální. Pokud si představíte, kolik mýdla každý člověk tráví na Zemi, pak je snadné si představit tyto váhy.

Estery karboxylových kyselin

Zvláštní skupina sloučenin, která má své místo v klasifikaci organických látek. Tato třída estery. Vznikají při reakci karboxylových kyselin s alkoholy. Název těchto interakcí je esterifikační reakce. Obecná forma může být reprezentována rovnicí:

R^,-COOH + R "-OH = R^,-COOR "+ H₂O.

Produkt se dvěma zbytky je ester. Je zřejmé, že v důsledku reakce došlo k významným změnám karboxylové kyseliny, alkoholu, esteru a vody. Takže vodík z molekuly kyseliny jde ve formě kationtu a splňuje hydroxylovou skupinu oddělenou od alkoholu. Výsledkem je vytvoření molekuly vody. Skupina zbývající z kyseliny přidává radikál z alkoholu za vzniku molekuly esteru.

Co je s těmito reakcemi tak důležité a jaký je průmyslový význam jejich produktů? Věc je, že estery jsou používány, jako:

• potravinářské přísady;
• aromatické přísady;
• součást parfému;
• rozpouštědla;
• komponenty laků, barev, plastů;
• léky a tak dále.

Je zřejmé, že jejich využití je dostatečně široké, aby ospravedlnily výrobu v průmyslu.

Kyselina ethanová (kyselina octová)

Jedná se o omezující monobazickou karboxylovou kyselinu alifatické série, která je jedním z nejrozšířenějších výrobních celosvětově. Jeho vzorec je CH₃COOH. Tato prevalence je způsobena jejími vlastnostmi. Koneckonců, oblasti jeho použití jsou velmi široké.

1. Jedná se o potravinářskou přídatnou látku kódem E-260.
2. Používá se v potravinářském průmyslu k ochraně.
3. Používá se v medicíně pro syntézu léků.
4. Složka při přípravě vonných látek.
5. Rozpouštědlo.
6. Účastník procesu tisku, barvení látek.
7. Nezbytnou složkou v reakcích chemických syntéz mnoha látek.

V každodenním životě se jeho 80 procentní řešení nazývá acetová esence a pokud jej zředíte na 15%, dostanete jen ocet. Čistá 100% kyselina se nazývá ledová kyselina octová.

Kyselina mravenčí

První a nejjednodušší zástupce této třídy. Vzorec je UNSO. Je to také potravinářská přídatná látka pod kódem E-236. Jeho přírodní zdroje:

• mravenci a včely;
• kopřiva;
• jehly;
• ovoce.

Hlavní oblasti použití:

• pro konzervaci a přípravu krmiva pro zvířata;
• se používá k potlačování parazitů;
• pro barvení tkanin, leptání dílů;
• jako rozpouštědla;
• bělidlo;
• v lékařství - pro dezinfekci nástrojů a zařízení;
• pro získání oxidu uhelnatého v laboratoři.

Také v chirurgii se roztoky této kyseliny používají jako antiseptické látky.