Asid karboksilik: sifat fizikal. Garam asid karboksilik

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Hampir semua orang mempunyai cuka di rumah. Dan kebanyakan orang tahu bahawa asasnya adalah asid asetik. Tetapi apakah itu dari sudut pandangan kimia? Apakah sebatian organik lain dalam siri ini wujud dan apakah ciri-cirinya? Mari cuba memahami isu ini dan mengkaji pengehadan asid karboksilik monobes. Selain itu, bukan sahaja asid asetik digunakan dalam kehidupan seharian, tetapi juga beberapa yang lain, dan terbitan asid ini biasanya menjadi tetamu yang kerap di setiap rumah.

Kelas asid karboksilik: ciri umum

Dari sudut pandangan sains kimia, kelas sebatian ini termasuk molekul yang mengandungi oksigen yang mempunyai kumpulan atom khas - kumpulan berfungsi karboksil. Ia kelihatan seperti -COOH. Oleh itu, formula umum yang dimiliki oleh semua asid karboksilik monobes tepu ialah: R-COOH, di mana R ialah zarah radikal yang boleh merangkumi sebarang bilangan atom karbon.

Mengikut ini, takrifan kelas sebatian ini boleh diberikan seperti berikut. Asid karboksilik ialah molekul organik yang mengandungi oksigen, yang merangkumi satu atau lebih kumpulan berfungsi -COOH - kumpulan karboksil.

Fakta bahawa bahan-bahan ini tergolong khusus kepada asid dijelaskan oleh mobiliti atom hidrogen dalam karboksil. Ketumpatan elektron diedarkan tidak sekata, kerana oksigen adalah yang paling elektronegatif dalam kumpulan. Daripada ini, ikatan O-H terkutub kuat, dan atom hidrogen menjadi sangat terdedah. Ia mudah dipisahkan, memasuki interaksi kimia. Oleh itu, asid dalam penunjuk yang sepadan memberikan tindak balas yang sama:

phenolphthalein - tidak berwarna;
litmus - merah;
universal - merah;
metiloren - merah dan lain-lain.

Disebabkan oleh atom hidrogen, asid karboksilik mempamerkan sifat pengoksidaan. Walau bagaimanapun, kehadiran atom lain membolehkan mereka pulih, untuk mengambil bahagian dalam banyak interaksi lain.

Klasifikasi

Terdapat beberapa ciri utama yang membolehkan asid karboksilik dibahagikan kepada kumpulan. Yang pertama adalah sifat radikal. Mengikut faktor ini, mereka membezakan:

Asid alisiklik. Contoh: cinchona.
Aromatik. Contoh: benzoik.
Alifatik. Contoh: asetik, akrilik, oksalik dan lain-lain.
Heterocyclic. Contoh: nikotin.

Jika kita bercakap tentang ikatan dalam molekul, maka kita juga boleh membezakan dua kumpulan asid:

marginal - semua sambungan sahajabujang;
tanpa had - tersedia berganda, tunggal atau berbilang.

Selain itu, bilangan kumpulan berfungsi boleh berfungsi sebagai tanda pengelasan. Jadi, kategori berikut dibezakan.

Asas tunggal - hanya satu -kumpulan COOH. Contoh: formik, stearik, butana, valerik dan lain-lain.
Dibasic - masing-masing, dua kumpulan -COOH. Contoh: oksalik, malonik dan lain-lain.
Multibasic - lemon, susu dan lain-lain.

Selanjutnya dalam artikel ini kita akan membincangkan hanya asid karboksilik monobes yang mengehadkan siri alifatik.

Sejarah penemuan

Pembuatan wain telah berkembang pesat sejak zaman dahulu. Dan, seperti yang anda tahu, salah satu produknya ialah asid asetik. Oleh itu, sejarah populariti kelas sebatian ini bermula pada zaman Robert Boyle dan Johann Glauber. Walau bagaimanapun, untuk masa yang lama tidak dapat menjelaskan sifat kimia molekul ini.

Lagipun, pandangan vitalist mendominasi untuk masa yang lama, menafikan kemungkinan pembentukan organik tanpa makhluk hidup. Tetapi sudah pada tahun 1670, D. Ray berjaya mendapatkan wakil pertama - metana atau asid formik. Dia melakukan ini dengan memanaskan semut hidup dalam kelalang.

Kemudian, hasil kerja saintis Berzelius dan Kolbe menunjukkan kemungkinan mensintesis sebatian ini daripada bahan bukan organik (melalui penyulingan arang). Hasilnya ialah asid asetik. Oleh itu, asid karboksilik (sifat fizikal, struktur) telah dikaji dan permulaan telah ditetapkan untuk penemuan semuawakil lain beberapa sebatian alifatik.

Sifat fizikal

Hari ini, semua wakil mereka telah dikaji secara terperinci. Bagi setiap daripada mereka, anda boleh menemui ciri dalam semua aspek, termasuk aplikasi dalam industri dan berada dalam alam semula jadi. Kita akan melihat apakah asid karboksilik, sifat fizikalnya dan parameter lain.

Jadi, terdapat beberapa parameter ciri utama.

Jika bilangan atom karbon dalam rantai tidak melebihi lima, maka ini adalah cecair yang berbau tajam, mudah alih dan meruap. Di atas lima - bahan berminyak berat, malah lebih banyak lagi - pepejal, seperti parafin.
Ketumpatan dua wakil pertama melebihi satu. Segala-galanya lebih ringan daripada air.
Takat didih: semakin besar rantai, semakin tinggi nilainya. Semakin bercabang struktur, semakin rendah.
Takat lebur: bergantung pada kesamarataan bilangan atom karbon dalam rantai. Yang genap mempunyainya lebih tinggi, yang ganjil mempunyainya lebih rendah.
Larut sangat baik dalam air.
Mampu membentuk ikatan hidrogen yang kuat.

Ciri sedemikian dijelaskan oleh simetri struktur, dan oleh itu struktur kekisi kristal, kekuatannya. Lebih ringkas dan lebih berstruktur molekul, lebih tinggi prestasi yang diberikan oleh asid karboksilik. Sifat fizikal sebatian ini membolehkan untuk menentukan kawasan dan cara menggunakannya dalam industri.

Sifat kimia

Seperti yang telah kami nyatakan di atas, asid ini boleh menunjukkan sifat yang berbeza. Tindak balas denganpenyertaan mereka adalah penting untuk sintesis perindustrian banyak sebatian. Mari kita nyatakan sifat kimia yang paling penting yang boleh dipamerkan oleh asid karboksilik monobes.

Dissosiasi: R-COOH=RCOO^- + H⁺.
Menunjukkan sifat berasid, iaitu, ia berinteraksi dengan oksida asas, serta hidroksidanya. Ia berinteraksi dengan logam ringkas mengikut skema piawai (iaitu, hanya dengan logam yang berdiri di hadapan hidrogen dalam satu siri voltan).
Berkelakuan seperti bes dengan asid yang lebih kuat (tak organik).
Boleh dikurangkan kepada alkohol primer.
Tindak balas khas - pengesteran. Ini adalah interaksi dengan alkohol untuk membentuk produk yang kompleks - eter.
Tindak balas dekarboksilasi, iaitu, penyingkiran molekul karbon dioksida daripada sebatian.
Dapat berinteraksi dengan halida unsur seperti fosforus dan sulfur.

Jelas sekali betapa serba boleh asid karboksilik. Sifat fizikal, serta sifat kimia, agak pelbagai. Di samping itu, harus dikatakan bahawa, secara amnya, dari segi kekuatan sebagai asid, semua molekul organik agak lemah berbanding dengan rakan bukan organiknya. Pemalar pemisahan mereka tidak melebihi 4, 8.

Kaedah mendapatkan

Terdapat beberapa cara utama asid karboksilik tepu boleh diperolehi.

1. Di makmal, ini dilakukan melalui pengoksidaan:

alkohol;
aldehid;
alkuna;
alkilbenzena;
pemusnahan alkena.

2. Hidrolisis:

ester;
nitrile;
amida;
trihaloalkana.

3. Dekarboksilasi - penyingkiran molekul CO ₂.

4. Dalam industri, sintesis dijalankan dengan pengoksidaan hidrokarbon dengan sejumlah besar atom karbon dalam rantai. Proses ini dijalankan dalam beberapa peringkat dengan mengeluarkan banyak produk sampingan.

5. Sesetengah asid individu (formik, asetik, butirik, valerik dan lain-lain) diperoleh dengan cara tertentu menggunakan bahan semula jadi.

Sebatian asas asid karboksilik tepu: garam

Garam asid karboksilik ialah sebatian penting yang digunakan dalam industri. Ia diperoleh hasil daripada interaksi yang terakhir dengan:

logam;
oksida asas;
oksida amfoterik;
alkali;
hidroksida amfoterik.

Yang paling penting di antara mereka ialah yang terbentuk antara logam alkali natrium dan kalium dan asid tepu tertinggi - palmitik, stearik. Lagipun, produk interaksi tersebut ialah sabun, cecair dan pepejal.

Sabun

Jadi, jika kita bercakap tentang tindak balas yang serupa: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, produk yang terhasil - natrium stearat - sifatnya adalah sabun cuci pakaian yang biasa digunakan untuk membasuh pakaian.

Jika anda menggantikan asid denganpalmitik, dan logam kepada kalium, anda mendapat kalium palmitat - sabun cecair untuk mencuci tangan. Oleh itu, boleh dinyatakan dengan pasti bahawa garam asid karboksilik sebenarnya adalah sebatian penting yang bersifat organik. Pengeluaran dan penggunaan perindustrian mereka adalah sangat besar dalam skalanya. Jika anda bayangkan berapa banyak sabun yang dibelanjakan setiap orang di Bumi, maka mudah untuk membayangkan skala ini.

Ester asid karboksilik

Kumpulan sebatian khas yang mempunyai tempatnya dalam pengelasan bahan organik. Ini adalah kelas ester. Mereka dibentuk oleh tindak balas asid karboksilik dengan alkohol. Nama interaksi tersebut ialah tindak balas pengesteran. Pandangan umum boleh diwakili oleh persamaan:

R, -COOH + R"-OH=R, -COOR" + H_{2 O.}

Produk dengan dua radikal ialah ester. Jelas sekali, hasil daripada tindak balas, asid karboksilik, alkohol, ester dan air telah mengalami perubahan ketara. Jadi, hidrogen meninggalkan molekul asid dalam bentuk kation dan bertemu dengan kumpulan hidrokso yang telah berpecah daripada alkohol. Hasilnya ialah molekul air. Kumpulan yang tertinggal daripada asid melekatkan radikal daripada alkohol pada dirinya sendiri, membentuk molekul ester.

Mengapa reaksi ini sangat penting dan apakah kepentingan industri produk mereka? Masalahnya ialah ester digunakan seperti:

bahan tambahan makanan;
aromatik;
komponen minyak wangi;
pelarut;
komponen varnis, cat, plastik;
dadah dan banyak lagi.

Jelas bahawa kawasan penggunaan mereka cukup luas untuk mewajarkan jumlah pengeluaran dalam industri.

Asid etanoik (asetik)

Ini ialah asid karboksilik monobes yang mengehadkan siri alifatik, yang merupakan salah satu yang paling biasa dari segi jumlah pengeluaran di seluruh dunia. Formulanya ialah CH₃COOH. Kelaziman sedemikian adalah disebabkan oleh sifatnya. Lagipun, kawasan penggunaannya sangat luas.

Ia adalah makanan tambahan di bawah kod E-260.
Digunakan dalam industri makanan untuk pengawetan.
Digunakan dalam perubatan untuk sintesis ubat.
Ramuan semasa membuat sebatian pewangi.
Pelarut.
Peserta dalam proses mencetak, mewarna fabrik.
Komponen yang diperlukan dalam tindak balas sintesis kimia banyak bahan.

Dalam kehidupan seharian, larutan 80% biasanya dipanggil pati cuka, dan jika anda mencairkannya kepada 15%, anda hanya mendapat cuka. Asid 100% tulen dipanggil asid asetik glasier.