Карбоксилни киселини: физични свойства. Соли на карбоксилни киселини

Почти всички къщи имат оцет. И повечето хора знаят, че това е основата оцетна киселина.

Клас на карбоксилни киселини: обща характеристика

От гледна точка на науката за химия, този клас съединения включва кислородсъдържащи молекули, които имат специално групиране на атоми - карбоксилна функционална група. Той има формата -COOH. По този начин, общата формула, която всички ограничаващи еднобазични карбоксилни киселини имат, е както следва: R-COOH, където R е радикална частица, която може да включва произволен брой въглеродни атоми.

Съгласно това, може да се даде определение на този клас съединения. Карбоновите киселини са органични съдържащи кислород молекули, които съдържат една или повече функционални групи -СООН-карбоксилни групи.

Фактът, че тези вещества принадлежат специфично към киселините, се обяснява с подвижността на водородния атом в карбоксила. Електронната плътност се разпределя неравномерно, тъй като кислородът е най-електронегретив в групата. От това О-Н връзката е силно поляризирана и водородният атом става изключително уязвим. Лесно се откъсва, влиза в химични взаимодействия. Следователно, киселините в съответните индикатори дават подобна реакция:

• фенолфталеин - безцветен;
• лакмус - червен;
• универсално - червено;
• метъл оранжев - червен и др.

  

Поради водородния атом, карбоксилните киселини проявяват окислителни свойства. Въпреки това, присъствието на други атоми им позволява да се възстановят, да участват в много други взаимодействия.

класификация

Възможно е да се разграничат няколко основни характеристики, според които карбоксилните киселини са разделени на групи. Първият от тях е естеството на радикала. За този фактор са изброени следните фактори:

• Алициклични киселини. Пример: циничен.
• Ароматен. Пример: бензоена.
• Алифатни. Пример: оцетна, акрилова, оксалова и други.
• Хетероциклени. Пример: никотинова.

Ако говорим за връзки в молекула, можем да различим две групи киселини:

• ограничаване - всички връзки са само единични;
• Неограничен - при наличие на двойно, едно или повече.

  

Също така, броят на функционалните групи може да служи като знак за класификация. По този начин се разграничават следните категории.

1. Monobasic - само една -СООН група. Пример: мравчена, стеаринова, бутанова, валерианска и др.
2. двуосновен - съответно, две групи -COOH. Пример: оксалова, малонова и др.
3. Multibasic - лимон, млечни продукти и др.

По-нататък в тази статия ще разгледаме само ограничаващите еднократни карбоксилни киселини от алифатните серии.

История на откритието

Винопроизводството процъфтява от древността. И, както знаете, един от продуктите му е оцетна киселина. Затова историята на славата на този клас съединения има своите корени от времето на Робърт Бойл и Йохан Глоубер. Въпреки това, химическото естество на тези молекули не може да бъде изяснено за дълго време.

От дълго време доминират възгледите на жителите, които отричаха възможността за образуване на органични вещества без живи същества. Но още през 1670 г. Д. Рей успя да получи първия представител - метан или мравчена киселина. Той направи това чрез нагряване в колба с живи мравки.

По-късно работата на учените Берзелиус и Колбе показа възможността за синтезиране на тези съединения от неорганични вещества (дестилация на въглен). В резултат се получава оцетна киселина. По този начин бяха изследвани карбоксилни киселини (физични свойства, структура) и започна началото на откриването на всички други представители на редица алифатни съединения.

Физични свойства

Днес всички техни представители са проучени подробно. За всеки от тях можете да намерите характеристика за всички параметри, включително приложение в индустрията и намиране в природата. Ние ще разгледаме какви са карбоксилните киселини, физични свойства техните и други параметри.

Така че, ние можем да различим няколко основни параметри на характеристиката.

1. Ако броят на въглеродните атоми във веригата не надвишава пет, то това е миризма, движеща се и летлива течност. Над пет - тежки мазни вещества, още повече - твърди, парафинови.
2. Плътността на първите двама представители е по-голяма от една. Всички останали са по-леки от водата.
3. Точка на кипене: колкото по-голяма е веригата, толкова по-висока е стойността. Колкото по-разклонена структура, толкова по-ниска.
4. Точка на топене: зависи от паритета на броя на въглеродните атоми във веригата. В равно, тя е по-висока, в странни такива е по-ниска.
5. Те се разтварят много добре във водата.
6. Те са способни да образуват силни водородни връзки.

Такива характеристики се обясняват със симетрията на структурата и оттук структурата на кристалната решетка, нейната сила. Колкото по-прости и структурирани молекули, толкова по-високи са стойностите, които дават карбоксилните киселини. Физическите свойства на тези съединения ни позволяват да определим областите и методите за тяхното използване в промишлеността.

Химични свойства

Както вече беше посочено по-горе, тези киселини могат да проявяват различни свойства. Реакциите с тяхното участие са важни за индустриалния синтез на много съединения. Ние обозначаваме най-важните химични свойства, които може да прояви една монооснова карбоксилна киселина.

1. Дисоциация: R-COOH = RCOO^- + Н⁺.
   
2. предавания киселинни свойства, т.е. той взаимодейства с основни оксиди, както и техните хидроксиди. С прости метали взаимодейства съгласно стандартна схема (т.е. само с онези, които стоят пред водорода в поредица от напрежения).
3. С по-силни киселини (неорганични) се държи като основа.
4. Възможност за възстановяване на първичен алкохол.
5. Специална реакция е естерификацията. Това взаимодействие с алкохоли, за да се образува сложен продукт - етер.
6. Декарбоксилираща реакция, т.е. разцепване от съединението на молекулата на въглеродния диоксид.
7. Той е в състояние да взаимодейства с халогениди на елементи като фосфор и сяра.

Очевидно колко страни са карбоксилните киселини. Физическите свойства, като химическите, са доста различни. В допълнение, трябва да се каже, че като цяло, в сила като киселини, всички органични молекули са достатъчно слаби в сравнение с техните неорганични колеги. Техните дисоциационни константи не надвишават 4.8.

Методи за получаване

Има няколко основни начина, по които е възможно да се получат ограничаващи карбоксилни киселини.

1. В лабораторията това се извършва чрез окисляване:

• алкохоли;
• алдехиди;
• алкин;
• LAB;
• унищожаване на алкени.

2. Хидролиза:

• естери;
• нитрити;
• амиди;
• trigalogenalkanov.

3. Декарбоксилиране - Отцепване на CO молекулата₂.

4. В индустрията синтеза се извършва чрез окисляване на въглеводороди с голям брой въглеродни атоми във веригата. Процесът се осъществява на няколко етапа с освобождаването на много странични продукти.

5. Някои отделни киселини (мравчена, оцетна, мазна, валерианска и др.) Се произвеждат по специфични методи, използващи естествени съставки.

Основни съединения на ограничаващите карбоксилни киселини: соли

Солите на карбоксилните киселини са важни съединения, използвани в промишлеността. Те се получават в резултат на взаимодействието на последното с:

• метали;
• основни оксиди;
• амфотерни оксиди;
• основи;
• амфотерни хидроксиди.

Особено важни сред тях са тези, образувани между алкални метали, натрий и калий и по-висши ограничаващи киселини - палмити, стеарични. В крайна сметка продуктите на такова взаимодействие са сапуни, течни и твърди.

сапун

Така че, ако говорим за подобна реакция: 2C₁₇Н₃₅-COOH + 2Na = 2С₁₇Н₃₅COONa + Н₂,

тогава полученият продукт - натриев стеарат - по природа е нормален пясък, използван за измиване на дрехи.

Ако заместите киселината с палмитинова киселина и метала с калий, ще получите калиев палмитат - течен сапун за измиване на ръцете. Следователно, с увереност може да се твърди, че солите на карбоксилните киселини са всъщност важни съединения от органичен характер. Техното промишлено производство и употреба са просто колосални по мащаб. Ако си представите колко сапун всеки човек прекарва на Земята, тогава е лесно да си представите тези скали.

Естери на карбоксилни киселини

Специална група съединения, която има своето място в класификацията на органичните вещества. Този клас естери. Те се образуват по време на реакцията на карбоксилни киселини с алкохоли. Името на тези взаимодействия е реакцията на естерификация. Общата форма може да бъде представена от уравнението:

R^,-COOH + R "-OH = R^,-COOR "+ H₂О.

Продукт с два радикала е естер. Очевидно, в резултат на реакцията, карбонова киселина, алкохол, естер и вода претърпяват значителни промени. Така че водородът от молекулата на киселината преминава под формата на катион и се среща с хидроксилна група, отделена от алкохола. В резултат на това се образува водна молекула. Групата, останала от киселината, добавя радикал от алкохола, за да образува естерна молекула.

Какво е толкова важно за тези реакции и какво е индустриалното значение на техните продукти? Работата е, че естерите се използват като:

• хранителни добавки;
• ароматни добавки;
• компонент на парфюма;
• разтворители;
• компоненти на лакове, бои, пластмаси;
• лекарства и т.н.

Ясно е, че тяхното използване е достатъчно широко, за да оправдае производството в промишлеността.

Етанова киселина (оцетна киселина)

Това е ограничаващата еднократна карбоксилна киселина на алифатната серия, която е една от най-широко разпространените в световен мащаб производство. Формулата му е CH₃COOH. Това разпространение се дължи на неговите свойства. В крайна сметка областите на употребата му са много широки.

1. Това е добавка в храните съгласно код Е-260.
2. Използван в хранително-вкусовата промишленост за опазване.
3. Използва се в медицината за синтеза на лекарства.
4. Компонент при приготвянето на ароматни съединения.
5. Разтворител.
6. Участник в процеса на печат, боядисване на тъкани.
7. Необходим компонент в реакциите на химически синтези на много вещества.

В живота на своя 80-процентов разтвор на оцетна нарича същество, и ако това се разрежда до 15%, можете да получите само оцет. Чисто 100% киселина се нарича ледена оцетна киселина.

Мравчена киселина

Първият и най-прост представител на този клас. Формулата е UNSO. Също така е добавка в храните съгласно код Е-236. Нейните природни източници:

• мравки и пчели;
• коприва;
• игли;
• плодове.

Основни области на приложение:

• за консервиране и приготвяне на храна за животни;
• се използва за контрол на паразитите;
• за боядисване на тъкани, гравиране на части;
• като разтворител;
• белина;
• в медицината - за дезинфекция на инструменти и оборудване;
• за получаване на въглероден окис в лабораторията.

Също така в хирургията, разтвори на тази киселина се използват като антисептични средства.