Sloučeniny obsahující kyslík: příklady, vlastnosti, vzorce

Jedním z nejběžnějších chemických prvků v drtivé většině chemikálií je kyslík. V průběhu anorganické a organické chemie jsou studovány oxidy, kyseliny, báze, alkoholy, fenoly a další sloučeniny obsahující kyslík. V tomto článku budeme studovat vlastnosti a také ukážeme jejich použití v průmyslu, zemědělství a medicíně.

Oxidy

Nejjednodušší struktury jsou binární sloučeniny kovů a nekovů s kyslíkem. Klasifikace oxidů zahrnuje následující skupiny: kyselé, základní, amfoterní a lhostejné. Hlavním kritériem pro rozdělení všech těchto látek je, jaký prvek je kombinován s kyslíkem. Jsou-li kovové, pak jsou základní. Například: CuO, MgO, Na₂O - oxid mědi, hořčíku, sodíku. Jejich hlavní chemická vlastnost je reakce s kyselinami. Oxid mědi reaguje s chloridovou kyselinou:

CuO + 2HCl -> CuCl2 + H20 + 63,3 kJ.

Přítomnost atomů nekovových prvků v molekulách binárních sloučenin svědčí o jejich příslušnosti k kyselým oxidům, jako je například oxid vodíku H₂O, oxid uhličitý CO₂, oxid fosforečný₂O₅. Schopnost těchto látek reagovat s alkalickými látkami je jejich hlavní chemická charakteristika.

Výsledkem reakce mohou být soli dvou typů: kyselé nebo střední. To bude záviset na tom, kolik molů alkalických kovů reaguje:

• CO2 + KOH => KHCO3-
• CO2 + 2KOH => K2CO3 + H2O.

Další skupina sloučenin obsahujících kyslík, která obsahují takové chemické prvky, jako je zinek nebo hliník, jsou označovány jako amfoterní oxidy. Ve svých vlastnostech existuje tendence k chemické interakci s kyselinami i zásadami. Výrobky interakce kyselých oxidů s vodou jsou kyseliny. Například při reakci anhydridu kyseliny sírové a vody, sulfátová kyselina. Kyseliny jsou jednou z nejdůležitějších tříd sloučenin obsahujících kyslík.

Kyseliny a jejich vlastnosti

Sloučeniny sestávající z atomů vodíku spojené s komplexními ionty kyselých zbytků jsou kyseliny. Obvykle mohou být rozděleny na anorganické, například karbonátové, sulfátové, nitrátové a organické sloučeniny. Ta druhá patří do kyseliny octové, kyseliny mravenčí, kyseliny olejové. Obě skupiny látek mají podobné vlastnosti. Proto vstupují do neutralizační reakce s bázemi, reagují se solemi a zásaditými oxidy. Téměř všechny kyseliny obsahující kyslík ve vodných roztocích se oddělují od iontů, což jsou vodiče druhého druhu. Určete kyselinovou povahu prostředí, kvůli nadměrné přítomnosti iontů vodíku pomocí indikátorů. Například fialová lakta, když je přidána do roztoku kyseliny, se stává červená. Typickým představitelem organických sloučenin je kyselina octová obsahující karboxylovou skupinu. Zahrnuje atom vodíku, který určuje vlastnosti kyseliny látky. Jedná se o bezbarvou kapalinu se specifickým štiplavým zápachem, která krystalizuje při teplotě pod 17 ° C. CH₃COOH, podobně jako ostatní kyseliny obsahující kyslík, je dokonale rozpustný ve vodě v jakémkoliv poměru. Její 3 - 5% roztok je znám v domácnosti pod názvem ocet, který se používá při vaření jako koření. Látka našla svou aplikaci také při výrobě acetátového hedvábí, barviv, plastů a některých léků.

Organické sloučeniny obsahující kyslík

V chemii můžeme identifikovat velkou skupinu látek obsahujících kromě uhlíku a vodíku i částice kyslíku. Jedná se o karboxylové kyseliny, estery, aldehydy, alkoholy a fenoly. Všechny jejich chemické vlastnosti jsou determinovány přítomností specifických komplexů - funkčních skupin v molekulách. Například obecný chemický vzorec alkoholu obsahující pouze konečné vazby mezi atomy - ROH, kde R je uhlovodíkový radikál. Tyto sloučeniny jsou obecně považovány za deriváty alkanů, ve kterých je jeden atom vodíku nahrazen hydroxylovou skupinou.

Fyzikální a chemické vlastnosti alkoholů

Agregátní stav alkoholu je tekutina nebo pevná látka. Mezi alkoholy neexistují žádné plynné látky, což lze vysvětlit tvorbou asociovaných skupin - skupin sestávajících z několika molekul spojených slabými vodíkovými vazbami. Tato skutečnost určuje dobrou rozpustnost nižších alkoholů ve vodě. Ve vodných roztocích však organické látky obsahující kyslík - alkoholy neoddělují ionty, nemění barvu indikátorů, to znamená, že mají neutrální reakci. Atom vodíku funkční skupiny je slabě vázán na jiné částice, takže při chemických interakcích je schopen opustit hranice molekuly. Místo volné valence je nahrazena jinými atomy, například v reakcích s aktivním kovem nebo alkalickými látkami - na atomu kovu. V přítomnosti katalyzátorů, jako je platinové pletiva nebo mědi, alkoholy oxidovaných energetické oxidační činidla - manganistanu draselného nebo dvojchromanu, na aldehydy.

Esterifikační reakce

Jednou z nejdůležitějších chemických vlastností organických látek obsahujících kyslík: alkoholy a kyseliny jsou reakce vedoucí k výrobě esterů. Má velký praktický význam a používá se v průmyslu k výrobě esterů používaných jako rozpouštědla v potravinářském průmyslu (ve formě ovocných esencí). V medicíně, některé estery použity jako spazmolytika, např ethylnitrile rozšíření periferních cév, a isoamyl nitrit je běhounu spasmy koronárních tepen. Rovnice pro esterifikační reakci je následující:

CH3COOH + C2H5OH<- (H2S04) -> CH3COOC2H5 + H20

V tom, CH₃COOH je kyselina octová a C₂H₅OH je chemický vzorec ethanolu.

Aldehydy

Pokud sloučenina obsahuje funkční skupinu -COH, potom se jedná o aldehydy. Jsou představovány jako produkty další oxidace alkoholů, například oxidačními činidly, jako je oxid mědi.

Přítomnost karbonylového komplexu v molekulách aldehydu kyseliny mravenčí nebo octové způsobuje jejich schopnost polymerovat a připojovat atomy jiných chemických prvků. Kvalitativní reakce, kterou je možno prokázat přítomnost karbonylové skupiny, jakož i látky, které patří do aldehydy jsou stříbrné zrcadlo reakce a interakce s hydroxidem mědi za zahřívání:

Největší využití bylo dosaženo u acetaldehydu, který se v průmyslu používá k výrobě kyseliny octové - množství tonáže produktu organické syntézy.

Vlastnosti organických sloučenin obsahujících kyslík - karboxylové kyseliny

Přítomnost karboxylové skupiny - jedné nebo více - je charakteristickým znakem karboxylových kyselin. Vzhledem ke struktuře funkční skupiny mohou být dimery vytvořeny v kyselých roztocích. Jsou spojeny vodíkovými vazbami. Sloučeniny se disociují na kationty vodíku a anionty zbytku kyseliny a jsou slabými elektrolyty. Výjimkou je první zástupce řady omezujících monobázických kyselin - mravenčí nebo metan, který je vodičem druhého druhu střední síly. Přítomnost pouze jednoduchých sigma-vazeb v molekulách naznačuje limit, pokud mají látky ve svém složení dvojité vazby pi - to jsou nenasycené látky. První skupina zahrnuje takové kyseliny jako metan, octan, butyric. Druhou látkou jsou sloučeniny, které jsou součástí kapalných tuků - olejů, například kyseliny olejové. Chemické vlastnosti sloučenin obsahujících kyslík: organické a anorganické kyseliny jsou v mnoha ohledech podobné. Tak mohou reagovat s aktivními kovy, jejich oxidy, alkalickými látkami a alkoholy. Například kyselina octová reaguje s sodíkem, oxidem a hydroxidem sodným za vzniku soli octanu sodného:

NaOH + CH3COOH → NaCH3COO + H20

Zvláštní místo zaujímají sloučeniny vyšších kyselin obsahujících karboxylový kyslík: kyseliny stearové a kyseliny palmitové s triatomem omezujícím alkoholem a glycerinem. Jsou estery a jsou nazývány tuky. Tyto stejné kyseliny jsou součástí sodné a draselné soli jako kyselé zbytky, tvořící mýdla.

Tuky a mýdla

Důležité organické sloučeniny, které jsou široce distribuovány ve volné přírodě a hrají vedoucí úlohu jako nejvíce energeticky náročná látka, jsou tuky. Nejsou to jednotlivé sloučeniny, ale směs heterogenních glyceridů. Jedná se o sloučeniny omezující vícesytný alkohol - glycerin, který jako methanol a fenol obsahuje hydroxylové funkční skupiny. Tuky je možné podrobit hydrolýze - zahřívání vodou za přítomnosti katalyzátorů: zásad, kyselin, oxidů zinečnatých, hořčíku. Reakčními produkty budou glycerin a různé karboxylové kyseliny, které se dále používají k výrobě mýdla. Aby se v tomto procesu nepoužívaly drahé přírodní jedlé tuky, získávají se nezbytné karboxylové kyseliny oxidací parafinu.

Fenoly

Při uzavření tříd sloučenin obsahujících kyslík se budeme zabývat fenoly. Jsou představovány radikálem fenyl-C_6.H₅, spojené s jednou nebo více funkčními hydroxylovými skupinami. Nejjednodušším zástupcem této třídy je kyselina karbolová nebo fenol. Jako velmi slabá kyselina může interagovat s alkalickými a aktivními kovy - sodíkem, draslíkem. Látka s výraznými baktericidními vlastnostmi - fenolem se používá v medicíně, stejně jako při výrobě barviv a fenol-formaldehydových pryskyřic.

V našem článku jsme studovali hlavní třídy sloučenin obsahujících kyslík a také zkoumali jejich chemické vlastnosti.