Карбонавыя кіслоты: фізічныя ўласцівасці. Солі карбонавых кіслот

Практычна ва ўсіх дома ёсць воцат. І большасць людзей ведаюць, што яго аснову складае воцатная кіслата. Але што яна ўяўляе сабой з хімічнай пункту гледжання? Якія яшчэ арганічныя злучэнні гэтага шэрагу існуюць і якія іх характарыстыкі? Паспрабуем разабрацца ў гэтым пытанні і вывучыць гранічныя одноосновные карбонавыя кіслоты. Тым больш што ў побыце ўжываецца не толькі воцатная, але і некаторыя іншыя, а ўжо вытворныя гэтых кіслот наогул частыя госці ў кожным доме.

Клас карбонавых кіслот: агульная характарыстыка

З пункту гледжання навукі хіміі, да дадзенага класа злучэнняў адносяць Кіслародзмяшчальныя малекулы, якія маюць асаблівую групоўку атамаў - карбаксільных функцыянальную групу. Яна мае выгляд -СООН. Такім чынам, агульная формула, якую маюць усе гранічныя одноосновные карбонавыя кіслоты, выглядае так: R-COOH, дзе R - гэта часціца-радыкал, якая можа ўключаць любую колькасць атамаў вугляроду.

Згодна з гэтым, вызначэнне дадзенага класа злучэнняў можна даць такое. Карбонавыя кіслоты - гэта арганічныя Кіслародзмяшчальныя малекулы, у склад якіх уваходзіць адна або некалькі функцыянальных груповак -СООН - карбаксільныя групы.

Тое, што дадзеныя рэчывы адносяцца менавіта да кіслот, тлумачыцца рухомасцю атама вадароду ў карбоксиле. Электронная шчыльнасць размяркоўваецца нераўнамерна, так як кісларод - самы электраадмоўны ў групе. Ад гэтага сувязь О-Н моцна палярызуецца, і атам вадароду становіцца вельмі уразлівым. Ён лёгка отщепляется, уступаючы ў хімічныя ўзаемадзеяння. Таму кіслаты ў адпаведных індыкатарах даюць падобную рэакцыю:

• фенолфталеин - бясколерны;
• лакмус - чырвоны;
• універсальны - чырвоны;
• метилоранжевый - чырвоны і іншыя.

Дзякуючы атаму вадароду, карбонавыя кіслоты праяўляюць акісляльныя ўласцівасці. Аднак наяўнасць іншых атамаў дазваляе ім аднаўляцца, удзельнічаць у многіх іншых узаемадзеяннях.

класіфікацыя

Можна вылучыць некалькі асноўных прыкмет, па якіх дзеляць на групы карбонавыя кіслоты. Першы з іх - гэта прырода радыкала. Па гэтаму фактару вылучаюць:

• Алициклические кіслаты. Прыклад: хінная.
• Араматычныя. Прыклад: бензойная.
• Аліфаціческіе. Прыклад: воцатная, акрылавая, шчаўевая і іншыя.
• Гетэрацыклічныя. Прыклад: нікацінавая.

Калі казаць пра сувязі ў малекуле, то таксама можна вылучыць дзве групы кіслот:

• гранічныя - усё сувязі толькі адзінарныя;
• непредельные - у наяўнасці падвойныя, адна або некалькі.

Таксама прыкметай класіфікацыі можа служыць колькасць функцыянальных груп. Так, вылучаюць наступныя катэгорыі.

1. Одноосновные - толькі адна -СООН-група. Прыклад: мурашыная, сцеаріновая, бутановая, валерыановая і іншыя.
2. Двухосновные - адпаведна, дзве групы -СООН. Прыклад: шчаўевая, малонового і іншыя.
3. Многоосновные - цытрынавая, малочная і іншыя.

Далей у дадзеным артыкуле гаворка пойдзе толькі пра гранічных одноосновных карбонавых кіслотах аліфаціческіе шэрагу.

Гісторыя адкрыцця

Вінаробства квітнела з самай старажытнасці. А, як вядома, адзін з яго прадуктаў - воцатная кіслата. Таму гісторыя вядомасці дадзенага класа злучэнняў бярэ свае карані яшчэ з часоў Роберта Бойля і Іагана Глаубер. Аднак пры гэтым хімічную прыроду гэтых малекул высветліць доўгі час не ўдавалася.

Бо доўгі час панавалі погляды виталистов, якія адмаўлялі магчымасць адукацыі арганікі без жывых істот. Але ўжо ў 1670 году Д. Рэй здолеў атрымаць самага першага прадстаўніка - метанавай або мурашыную кіслату. Зрабіў ён гэта, награваючы ў колбе жывых мурашак.

Пазней працы навукоўцаў Берцелиуса і Кольбэ паказалі магчымасць сінтэзу гэтых злучэнняў з неарганічных рэчываў (перагонкай драўнянага вугалю). У выніку была атрымана воцатная. Такім чынам былі вывучаны карбонавыя кіслоты (фізічныя ўласцівасці, будынак) і пакладзены пачатак для адкрыцця ўсіх астатніх прадстаўнікоў шэрагу аліфаціческіе злучэнняў.

фізічныя ўласцівасці

Сёння падрабязна вывучаныя ўсе іх прадстаўнікі. Для кожнага з іх можна знайсці характарыстыку па ўсіх параметрах, уключаючы прымяненне ў прамысловасці і знаходжанне ў прыродзе. Мы разгледзім, што сабой уяўляюць карбонавыя кіслоты, фізічныя ўласцівасці іх і іншыя параметры.

Такім чынам, можна вылучыць некалькі асноўных характэрных параметраў.

1. Калі лік атамаў вугляроду ў ланцугу не перавышае пяці, то гэта рэзка пахкія, рухомыя і лятучыя вадкасці. Вышэй пяці - цяжкія масляністыя рэчывы, яшчэ больш - цвёрдыя, парафинообразные.
2. Шчыльнасць першых двух прадстаўнікоў перавышае адзінку. Усе астатнія лягчэй вады.
3. Тэмпература кіпення: чым больш ланцуг, тым вышэй паказчык. Чым больш разгалінаваная структура, тым ніжэй.
4. Тэмпература плаўленьня: залежыць ад цотнасці колькасці атамаў вугляроду ў ланцугі. У цотных яна вышэй, у няцотных ніжэй.
5. У вадзе раствараюцца вельмі добра.
6. Здольныя ўтвараць трывалыя вадародныя сувязі.

Такія асаблівасці тлумачацца сіметрыяй будынкі, а значыць, і будынкам крышталічнай рашоткі, яе трываласцю. Чым больш простыя і структураваныя малекулы, тым вышэй паказчыкі, якія даюць карбонавыя кіслоты. Фізічныя ўласцівасці дадзеных злучэнняў дазваляюць вызначаць вобласці і спосабы выкарыстання іх у прамысловасці.

хімічныя ўласцівасці

Як мы ўжо пазначалі вышэй, дадзеныя кіслаты могуць праяўляць ўласцівасці розныя. Рэакцыі з іх удзелам важныя для прамысловага сінтэзу шматлікіх злучэнняў. Пазначым самыя галоўныя хімічныя ўласцівасці, якія можа праяўляць одноосновная карбонавая кіслата.

1. Дысацыяцыя: R-COOH = RCOO ^- + H ^+.
   
2. Праяўляе кіслотныя ўласцівасці, то ёсць ўзаемадзейнічае з асноўнымі аксідамі, а таксама іх гідраксіду. З простымі металамі ўзаемадзейнічае па стандартнай схеме (гэта значыць толькі з тымі, што стаяць да вадароду ў шэрагу высілкаў).
3. З больш моцнымі кіслотамі (неарганічныя) паводзіць сябе як падстава.
4. Здольная аднаўляцца да першаснага спірту.
5. Асаблівая рэакцыя - этерификации. Гэта ўзаемадзеянне са спіртамі з утварэннем складанага прадукту - эфіру.
6. Рэакцыя декарбоксилирования, то ёсць адшчапленнем ад злучэння малекулы вуглякіслага газу.
7. Здольная ўзаемадзейнічаць з галагеніду такіх элементаў, як фосфар і сера.

Відавочна, наколькі шматгранныя карбонавыя кіслоты. Фізічныя ўласцівасці, як і хімічныя, досыць разнастайныя. Акрамя таго, варта сказаць, што ў цэлым па сіле як кіслоты ўсе арганічныя малекулы дастаткова слабыя ў параўнанні са сваімі неарганічнымі калегамі. Іх канстанты дысацыяцыі не перавышаюць паказчыка 4,8.

спосабы атрымання

Існуе некалькі асноўных спосабаў, якімі можна атрымліваць гранічныя карбонавыя кіслоты.

1. У лабараторыі гэта робяць акісленнем:

• спіртоў;
• альдэгідаў;
• алкинов;
• алкилбензолов;
• дэструкцыяй алкена.

2. Гідроліз:

• складаных эфіраў;
• нитрилов;
• амідаў;
• тригалогеналканов.

3. Декарбоксилирование - адшчапленнем малекулы _СО2.

4. У прамысловасці сінтэз ажыццяўляюць акісленнем вуглевадародаў з вялікім лікам атамаў вугляроду ў ланцугі. Працэс ажыццяўляецца ў некалькі стадый з выхадам мноства пабочных прадуктаў.

5. Некаторыя асобныя кіслаты (мурашыная, воцатная, алейная, валерыановая і іншыя) атрымліваюць спецыфічнымі спосабамі, выкарыстоўваючы прыродныя інгрэдыенты.

Асноўныя злучэння гранічных карбонавых кіслот: солі

Солі карбонавых кіслот - важныя злучэння, якія выкарыстоўваюцца ў прамысловасці. Яны атрымліваюцца ў выніку ўзаемадзеяння апошніх з:

• металамі;
• асноўнымі аксідамі;
• амфатэрнасць аксідамі ;
• шчолачамі;
• амфатэрнасць гідраксіду.

Асабліва важнае значэнне сярод іх маюць тыя, што ўтвараюцца паміж шчолачнымі металамі натрыем і каліем і вышэйшымі лімітавымі кіслотамі - пальміціновая, стэарынавай. Бо прадукты падобнага ўзаемадзеяння - мыла, вадкія і цвёрдыя.

мыла

Так, калі гаворка ідзе пра падобную рэакцыі: 2C ₁₇ H ₃₅ -COOH + 2Na = 2C ₁₇ H ₃₅ COONa + H _2,

то ўтвараецца прадукт - стеарат натрыю - гэта значыць па сваёй прыродзе звычайнае гаспадарчае мыла, якое выкарыстоўваецца для мыцця бялізны.

Калі замяніць кіслату на пальміціновая, а метал на калій, то атрымаецца пальмитат калія - вадкае мыла для мыцця рук. Таму можна з упэўненасцю заяўляць, што солі карбонавых кіслот - гэта на самай справе важныя злучэння арганічнай прыроды. Іх прамысловая вытворчасць і выкарыстанне проста каласальна ў сваіх маштабах. Калі ўявіць, колькі мыла марнуе кожны чалавек на Зямлі, то нескладана ўявіць і гэтыя маштабы.

Эфіры карбонавых кіслот

Адмысловая група злучэнняў, якая мае сваё месца ў класіфікацыі арганічных рэчываў. Гэта клас складаных эфіраў. Утвараюцца яны пры рэакцыі карбонавых кіслот са спіртамі. Назва такіх узаемадзеянняў - рэакцыі этерификации. Агульны выгляд можна ўявіць раўнаннем:

^R, -COOH + R "-OH = ^R, -COOR" + H ₂ O.

Прадукт з двума радыкаламі і ёсць складаны эфір. Відавочна, што ў выніку рэакцыі карбонавая кіслата, спірт, складаны эфір і вада зведалі значныя змены. Так, вадарод ад малекулы кіслаты сыходзіць у выглядзе катыёну і сустракаецца з гідраксілу-групай, адшчэпы ад спірту. У выніку фармуецца малекула вады. Групоўка, што засталася ад кіслаты, далучае да сябе радыкал ад спірту, утвараючы малекулу складанага эфіру.

Чым жа так важныя гэтыя рэакцыі і ў чым прамысловае значэнне іх прадуктаў? Уся справа ў тым, што складаныя эфіры выкарыстоўваюцца, як:

• харчовыя дабаўкі;
• араматычныя дабаўкі;
• складовай кампанент парфумы;
• растваральнікі;
• кампаненты лакаў, фарбаў, пластмас;
• медыкаментаў і іншае.

Зразумела, што вобласці іх выкарыстання дастаткова шырокія, каб апраўдаць аб'ёмы вытворчасці ў прамысловасці.

Этановая кіслата (воцатная)

Гэта лімітавая одноосновная карбонавая кіслата аліфаціческіе шэрагу, якая з'яўляецца адной з самых распаўсюджаных па аб'ёмах вытворчасці ва ўсім свеце. Формула яе - СН ₃ СООН. Такі распаўсюджанасці яна абавязаная сваім уласцівасцям. Бо вобласці яе выкарыстання вельмі шырокія.

1. Яна з'яўляецца харчовай дадаткам пад кодам Е-260.
2. Выкарыстоўваецца ў харчовай прамысловасці для кансервацыі.
3. Ўжываецца ў медыцыне для сінтэзу лекавых сродкаў.
4. Кампанент пры атрыманні духмяных злучэнняў.
5. Растваральнік.
6. Удзельнік працэсу кнігадрукавання, фарбавання тканін.
7. Неабходны кампанент у рэакцыях хімічных сінтэзаў мноства рэчываў.

У побыце яе 80-працэнтны раствор прынята называць воцатнай эсэнцыяй, а калі разбавіць яго да 15%, то атрымаецца проста воцат. Чыстая 100% кіслата называецца ледзяной воцатнай.

мурашыная кіслата

Самы першы і просты прадстаўнік дадзенага класа. Формула - НСООН. Таксама з'яўляецца харчовай дадаткам пад кодам Е-236. Яе прыродныя крыніцы:

• мурашы і пчолы;
• крапіва;
• ігліца;
• садавіна.

Асноўныя вобласці выкарыстання:

• для кансервацыі і падрыхтоўкі жывёльнага корму;
• ўжываецца для барацьбы з паразітамі;
• для фарбавання тканін, протравки дэталяў;
• як растваральнік;
• адбельвальнік;
• у медыцыне - для дэзінфекцыі прыбораў і абсталявання;
• для атрымання монааксіду вугляроду ў лабараторыі.

Таксама ў хірургіі растворы дадзенай кіслаты выкарыстоўваюць як антысептычныя сродкі.