Кислородсъдържащи съединения: примери, свойства, формули

Един от най-често срещаните химически елементи в по-голямата част от химикалите е кислородът. В хода на неорганичната и органичната химия се изследват окиси, киселини, основи, алкохоли, феноли и други съединения, съдържащи кислород. В тази статия ще разгледаме свойствата и ще дадем примери за тяхното приложение в промишлеността, селското стопанство и медицината.

оксиди

Най-простите структури са бинарни съединения на метали и неметали с кислород. Класификацията на оксидите включва следните групи: киселинни, основни, амфотерни и безразлични. Основният критерий за разделяне на всички тези вещества е елементът, който се комбинира с кислорода. Ако е метал, тогава те са основни. Например: CuO, MgO, Na₂О-оксид на мед, магнезий, натрий. Основното им химическо свойство е реакцията с киселини. По този начин медният оксид реагира с хлоридна киселина:

CuO + 2HCI -> CuCl2 + Н20 + 63.3 kJ.

Наличието на атоми от неметални елементи в молекули на двоични съединения показва тяхната принадлежност към киселинни оксиди, например, водороден оксид Н₂О, въглероден диоксид СО₂, фосфорен пентоксид₂О₅. Способността на тези вещества да реагират с основи е тяхната основна химическа характеристика.

В резултат на реакцията могат да се образуват соли от два типа: кисели или средни. Това ще зависи от това колко бенки от алкални реагира:

• СО2 + КОН => КНСОз-
• СО2 + 2КОН => К2СО3 + Н20.

Друга група съединения, съдържащи кислород, които включват химически елементи като цинк или алуминий, се наричат ​​амфотерни оксиди. В свойствата им съществува тенденция към химическо взаимодействие както с киселини, така и с основи. Продуктите от взаимодействието на киселинните оксиди с водата са киселини. Например, при реакцията на сярен анхидрид и вода, сулфатна киселина. Киселините са един от най-важните класове съединения, съдържащи кислород.

Киселини и техните свойства

Съединения, състоящи се от водородни атоми, свързани с комплексни йони на киселинни остатъци, са киселини. Обикновено те могат да бъдат разделени на неорганични, например карбонат, сулфат, нитрат и органични съединения. Последните принадлежат към оцетна киселина, мравчена киселина, олеинова киселина. И двете групи вещества имат сходни свойства. Така те влизат в реакция на неутрализация с основи, реагират със соли и основни оксиди. Почти всички кислородсъдържащи киселини във водни разтвори се дисоциират в йони, които са проводници от втория вид. Определете киселинната природа на околната среда, поради прекомерното наличие на водородни йони, като използвате индикатори. Например, виолетов лакмус, когато се прибавя към киселинен разтвор, става червен. Типичен представител на органичните съединения е оцетната киселина, съдържаща карбоксилна група. Той включва водороден атом, който определя киселинните свойства на веществото. Това е безцветна течност със специфична остра миризма, кристализираща при температура под 17 ° С. СН₃COOH, подобно на други киселини, съдържащи кислород, е напълно разтворим във вода във всякакви пропорции. Нейната 3 - 5% разтвор е известен в домакинството под името оцет, който се използва за готвене като подправка. Веществото намира приложение и при производството на ацетатна коприна, бои, пластмаси и някои лекарства.

Органични съединения, съдържащи кислород

В химията можем да идентифицираме голяма група вещества, съдържащи освен въглерод и водород и кислородни частици. Това са карбоксилни киселини, естери, алдехиди, алкохоли и феноли. Всички техни химични свойства се определят от присъствието в молекулите на специални комплекси - функционални групи. Например, общата химична формула на алкохол, съдържащ само крайните връзки между атомите - ROH, където R е въглеводороден радикал. Тези съединения обикновено се считат за производни на алкани, в които един водороден атом е заместен с хидроксилна група.

Физични и химични свойства на алкохолите

Агрегатното състояние на алкохолите е течности или твърди съединения. Сред алкохолите няма газообразни вещества, които могат да бъдат обяснени чрез образуването на асоциирани групи - групи, състоящи се от няколко молекули, свързани със слаби водородни връзки. Този факт определя добрата разтворимост на нисшите алкохоли във водата. Във водните разтвори обаче съдържащите кислород органични вещества - алкохоли, не се разпадат на йони, не променят цвета на индикаторите, т.е. те имат неутрална реакция. Водородният атом на функционалната група е слабо свързан с други частици, така че при химични взаимодействия той е в състояние да напусне границите на молекулата. На мястото на свободната валентност той се замества с други атоми, например при реакции с активни метали или с алкали - върху метални атоми. В присъствието на катализатори, такива като платинена мрежа или мед, алкохолите се окисляват чрез енергични окислители - бихромат или калиев перманганат, до алдехиди.

Реакцията на естерификация

Една от най-важните химични свойства на съдържащите кислород органични вещества: алкохоли и киселини е реакцията, водеща до производството на естери. Той е от голямо практическо значение и се използва в промишлеността за производство на естери, използвани като разтворители в хранителната промишленост (под формата на плодови есенции). В медицината, някои от естери използва като спазмолитици, например ethylnitrile разширяване на периферните кръвоносни съдове, и изоамил нитрит е на протектора спазми на коронарните артерии. Уравнението за реакцията на естерификация е, както следва:

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

В него CH₃COOH е оцетна киселина и С₂Н₅ОН е химичната формула на етанола.

алдехиди

Ако съединението съдържа функционалната група -СООН, то се отнася до алдехиди. Те са представени като продукти на по-нататъшно окисление на алкохоли, например, с окислители като меден оксид.

Наличието на карбонилен комплекс в молекули на формален или оцетен алдехид предизвиква способността им да полимеризират и прикрепват атомите на други химични елементи. Качествени реакции, чрез които е възможно да се докаже наличието на карбонилна група и идентичността на веществото с алдехидите, са реакцията на сребърно огледало и взаимодействието с меден хидроксид при нагряване:

Най-голямо е използването на ацеталдехид, използван в промишлеността за производство на оцетна киселина - много тонажен продукт на органичния синтез.

Свойства на съдържащи кислород органични съединения - карбоксилни киселини

Наличието на карбоксилна група - една или повече - е отличителен белег на карбоксилните киселини. Поради структурата на функционалната група димерите могат да се образуват в кисели разтвори. Те са свързани чрез водородни връзки. Съединенията се дисоциират във водородни катиони и аниони на киселинния остатък и са слаби електролити. Изключението е първият представител на редица ограничаващи моноосновни киселини - мравки или метан, който е проводник на втория вид средна якост. Наличието в молекулите само на прости сигматични връзки показва граница, ако веществата имат в състава си двойни връзки pi - това са ненаситени вещества. Първата група включва такива киселини като метан, оцетна, бутилова. Вторият е представен от съединения, които са част от течни мазнини - масла, например олеинова киселина. Химичните свойства на кислородсъдържащите съединения: органичните и неорганичните киселини са подобни в много отношения. По този начин те могат да взаимодействат с активни метали, техните оксиди, с алкали, както и с алкохоли. Например, оцетната киселина реагира с натриев, оксиден и натриев хидроксид до получаване на натриева ацетатна сол:

NaOH + CH3COOH → NaCH3COO + Н20

Специално място се заемат от съединения с по-високи съдържащи кислород кислородни киселини: стеаринова и палмитинова киселина, с триатомен ограничаващ алкохол-глицерин. Те са естери и се наричат ​​мазнини. Същите тези киселини са част от натриевите и калиевите соли като киселинен остатък, образувайки сапуни.

Мазнини и сапуни

Важни органични съединения, които се разпространяват широко в дивата природа и играят водеща роля като най-енергийно интензивно вещество, са мазнините. Те не са индивидуално съединение, а смес от хетерогенни глицериди. Това са съединения на ограничаващия многовалентен алкохол - глицерин, който като метанол и фенол съдържа хидроксилни функционални групи. Мазнините могат да бъдат подложени на хидролиза - нагряване с вода в присъствието на катализатори: основи, киселини, цинкови оксиди, магнезий. Реакционните продукти ще бъдат глицерин и различни карбоксилни киселини, които се използват допълнително за производството на сапун. За да не се използват скъпи естествени хранителни мазнини в този процес, необходимите карбоксилни киселини се получават чрез окисляване на парафин.

феноли

Заключването на класовете съединения, съдържащи кислород, нека да се занимаваме с феноли. Те са представени чрез радикала фенил-С₆Н₅, свързани с една или повече функционални хидроксилни групи. Най-простият представител на този клас е карболовата киселина или фенолът. Като много слаба киселина, тя може да взаимодейства с алкални и активни метали - натрий, калий. Вещество с подчертани бактерицидни свойства - фенол се използва в медицината, както и в производството на бои и фенол-формалдехидни смоли.

В статията ни изследвахме основните класове съединения, съдържащи кислород, и също така изследвахме техните химични свойства.