Կարբոքսիլաթթուներ. ֆիզիկական հատկություններ. Կարբոքսիլաթթուների աղեր

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Տանը գրեթե բոլորն ունեն քացախ: Եվ շատերը գիտեն, որ դրա հիմքը քացախաթթուն է: Բայց ի՞նչ է դա քիմիական տեսանկյունից։ Այս շարքի ուրիշ ի՞նչ օրգանական միացություններ կան և որո՞նք են դրանց բնութագրերը: Փորձենք հասկանալ այս հարցը և ուսումնասիրել սահմանափակող միահիմն կարբոքսիլաթթուները։ Ավելին, առօրյա կյանքում օգտագործվում է ոչ միայն քացախաթթու, այլ նաև որոշ այլ թթուներ, և այդ թթուների ածանցյալները, ընդհանուր առմամբ, հաճախակի հյուրեր են լինում յուրաքանչյուր տանը:

Կարբոքսիլաթթուների դաս. ընդհանուր բնութագրեր

Քիմիայի գիտության տեսակետից միացությունների այս դասը ներառում է թթվածին պարունակող մոլեկուլներ, որոնք ունեն ատոմների հատուկ խմբավորում՝ կարբոքսիլային ֆունկցիոնալ խումբ։ Կարծես -COOH. Այսպիսով, ընդհանուր բանաձևը, որն ունեն բոլոր հագեցած միահիմն կարբոքսիլաթթուները, հետևյալն է. R-COOH, որտեղ R-ն ռադիկալ մասնիկ է, որը կարող է ներառել ցանկացած թվով ածխածնի ատոմ:

Սրա համաձայն՝ միացությունների այս դասի սահմանումը կարելի է տալ հետևյալ կերպ. Կարբոքսիլաթթուները թթվածին պարունակող օրգանական մոլեկուլներ են, որոնք ներառում են մեկ կամ մի քանի ֆունկցիոնալ խմբեր -COOH-կարբոքսիլ խմբեր:

Այն փաստը, որ այս նյութերը պատկանում են հատուկ թթուներին, բացատրվում է կարբոքսիլում ջրածնի ատոմի շարժունակությամբ: Էլեկտրոնների խտությունը բաշխված է անհավասար, քանի որ թթվածինը խմբում ամենաէլեկտրոնեգատիվն է։ Դրանից O-H կապը խիստ բևեռացված է, և ջրածնի ատոմը դառնում է չափազանց խոցելի: Այն հեշտությամբ պառակտվում է՝ մտնելով քիմիական փոխազդեցությունների մեջ։ Հետեւաբար, համապատասխան ցուցանիշների թթուները տալիս են նմանատիպ ռեակցիա՝

• ֆենոլֆթալեին - անգույն;
• լակմուս - կարմիր;
• ունիվերսալ - կարմիր;
• methylorange - կարմիր և այլն:

Ջրածնի ատոմի շնորհիվ կարբոքսիլաթթուները ցուցաբերում են օքսիդացնող հատկություն: Այնուամենայնիվ, այլ ատոմների առկայությունը թույլ է տալիս նրանց վերականգնել, մասնակցել բազմաթիվ այլ փոխազդեցությունների:

Դասակարգում

Կան մի քանի հիմնական հատկանիշներ, որոնցով կարբոքսիլաթթուները բաժանվում են խմբերի: Դրանցից առաջինը արմատականի բնույթն է: Ըստ այդ գործոնի՝ նրանք առանձնացնում են՝

• Ալիսիկլիկ թթուներ. Օրինակ՝ ցինխոնա։
• Անուշաբույր. Օրինակ՝ բենզոյան։
• Ալիֆատիկ. Օրինակ՝ քացախային, ակրիլ, օքսիդ և այլն:
• Հետերոցիկլիկ. Օրինակ՝ նիկոտին։

Եթե խոսենք մոլեկուլում կապերի մասին, ապա կարող ենք նաև առանձնացնել թթուների երկու խումբ.

• մարգինալ - միայն բոլոր կապերըմիայնակ;
• անսահմանափակ - հասանելի է կրկնակի, մեկ կամ բազմակի:

Նաև որպես դասակարգման նշան կարող է ծառայել ֆունկցիոնալ խմբերի քանակը։ Այսպիսով, առանձնանում են հետևյալ կատեգորիաները։

1. Single-հիմնական - միայն մեկ -COOH-խմբ. Օրինակ՝ ֆորմիկ, ստեարիկ, բութան, վալերիկ և այլն։
2. Դիբազային - համապատասխանաբար, երկու խումբ -COOH: Օրինակ՝ oxalic, malonic և այլն:
3. Մուլտիբազային - կիտրոն, կաթ և այլն։

Հետագայում այս հոդվածում մենք կքննարկենք միայն ալիֆատիկ շարքի սահմանափակող միահիմն կարբոքսիլաթթուները:

Հայտնաբերման պատմություն

Գինեգործությունը ծաղկում է ապրել հնագույն ժամանակներից: Եվ, ինչպես գիտեք, դրա արտադրանքներից մեկը քացախաթթուն է: Հետևաբար, այս դասի միացությունների ժողովրդականության պատմությունը սկսվում է Ռոբերտ Բոյլի և Յոհան Գլաուբերի ժամանակներից: Այնուամենայնիվ, երկար ժամանակ հնարավոր չէր պարզել այդ մոլեկուլների քիմիական բնույթը։

Ի վերջո, երկար ժամանակ գերիշխում էին վիտալիստների տեսակետները՝ հերքելով առանց կենդանի էակների օրգանական նյութերի ձևավորման հնարավորությունը։ Բայց արդեն 1670 թվականին Դ. Ռեյին հաջողվեց ստանալ հենց առաջին ներկայացուցիչը՝ մեթանը կամ մածուցիկ թթուն։ Նա դա արեց՝ տաքացնելով կենդանի մրջյունները կոլբայի մեջ։

Հետագայում գիտնականներ Բերցելիուսի և Կոլբեի աշխատանքը ցույց տվեց այս միացությունների անօրգանական նյութերից սինթեզելու հնարավորությունը (ածուխի թորման միջոցով): Արդյունքը քացախաթթու էր: Այսպիսով, կարբոքսիլաթթուները (ֆիզիկական հատկությունները, կառուցվածքը) ուսումնասիրվեցին և սկիզբ դրվեց բոլորի բացահայտմանը։մի շարք ալիֆատիկ միացությունների այլ ներկայացուցիչներ։

Ֆիզիկական հատկություններ

Այսօր մանրամասն ուսումնասիրվել են նրանց բոլոր ներկայացուցիչները։ Նրանցից յուրաքանչյուրի համար դուք կարող եք գտնել մի հատկանիշ բոլոր առումներով, ներառյալ արդյունաբերության մեջ կիրառումը և բնության մեջ լինելը: Մենք կդիտարկենք, թե ինչ են կարբոքսիլաթթուները, դրանց ֆիզիկական հատկությունները և այլ պարամետրեր:

Այսպիսով, կան մի քանի հիմնական բնութագրիչ պարամետրեր:

1. Եթե շղթայում ածխածնի ատոմների թիվը չի գերազանցում հինգը, ապա դրանք սուր հոտով, շարժուն և ցնդող հեղուկներ են։ Հինգից բարձր՝ ծանր յուղոտ նյութեր, ավելին՝ պինդ, պարաֆինանման:
2. Առաջին երկու ներկայացուցիչների խտությունը գերազանցում է մեկին։ Մնացած ամեն ինչ ավելի թեթև է, քան ջուրը:
3. Եռման կետ. որքան մեծ է շղթան, այնքան մեծ է արժեքը: Որքան ավելի ճյուղավորված է կառուցվածքը, այնքան ցածր է:
4. Հալման կետ. կախված է շղթայում ածխածնի ատոմների թվի հավասարությունից: Զույգերի մոտ այն ավելի բարձր է, կենտների մոտ՝ ավելի ցածր:
5. Շատ լավ լուծվում է ջրի մեջ։
6. Ի վիճակի է ձևավորել ուժեղ ջրածնային կապեր։

Նման հատկանիշները բացատրվում են կառուցվածքի համաչափությամբ, հետևաբար բյուրեղային ցանցի կառուցվածքով, նրա ամրությամբ: Որքան պարզ և ավելի կառուցվածքային մոլեկուլները, այնքան բարձր են կարբոքսիլաթթուների արդյունավետությունը: Այս միացությունների ֆիզիկական հատկությունները հնարավորություն են տալիս որոշել արդյունաբերության մեջ դրանց օգտագործման տարածքներն ու եղանակները։

Քիմիական հատկություններ

Ինչպես արդեն նշեցինք վերևում, այս թթուները կարող են տարբեր հատկություններ դրսևորել: Արձագանքները հետնրանց մասնակցությունը կարևոր է բազմաթիվ միացությունների արդյունաբերական սինթեզի համար: Եկեք նշենք ամենակարևոր քիմիական հատկությունները, որոնք կարող է դրսևորել միաբազային կարբոքսիլաթթուն:

1. Դիսոցացիա՝ R-COOH=RCOO^- + H⁺.
2. Ցույց է տալիս թթվային հատկություններ, այսինքն՝ փոխազդում է հիմնական օքսիդների, ինչպես նաև դրանց հիդրօքսիդների հետ։ Այն փոխազդում է պարզ մետաղների հետ՝ ըստ ստանդարտ սխեմայի (այսինքն՝ միայն նրանց հետ, որոնք մի շարք լարումներով կանգնած են ջրածնի առաջ):
3. Վարվում է որպես հիմք ավելի ուժեղ թթուներով (անօրգանական):
4. Հնարավոր է վերածվել առաջնային ալկոհոլի:
5. Հատուկ ռեակցիա՝ էստերիֆիկացում. Սա փոխազդեցություն է սպիրտների հետ՝ ձևավորելով բարդ արտադրանք՝ եթեր:
6. Դկարբոքսիլացման ռեակցիա, այսինքն՝ ածխաթթու գազի մոլեկուլի հեռացում միացությունից։
7. Ի վիճակի է փոխազդել այնպիսի տարրերի հալոգենիդների հետ, ինչպիսիք են ֆոսֆորը և ծծումբը:

Ակնհայտ է, թե որքան բազմակողմանի են կարբոքսիլաթթուները: Ֆիզիկական, ինչպես նաև քիմիական հատկությունները բավականին բազմազան են։ Բացի այդ, պետք է ասել, որ ընդհանուր առմամբ, որպես թթուների ուժի առումով, բոլոր օրգանական մոլեկուլները բավականին թույլ են իրենց անօրգանական գործընկերների համեմատ: Նրանց դիսոցման հաստատունները չեն գերազանցում 4, 8-ը։

Ստացման եղանակներ

Կան մի քանի հիմնական եղանակներ, որոնց միջոցով կարելի է ձեռք բերել հագեցած կարբոքսիլաթթուներ:

1. Լաբորատորիայում դա արվում է օքսիդացման միջոցով:

• ալկոհոլներ;
• ալդեհիդներ;
• ալկիններ;
• ալկիլբենզոլներ;
• ալկենների ոչնչացում.

2. Հիդրոլիզ՝

• էսթեր;
• նիտրիլներ;
• ամիդներ;
• տրիհալոալկաններ.

3. Դեկարբոքսիլացում - CO մոլեկուլի հեռացում ₂.

4. Արդյունաբերության մեջ սինթեզն իրականացվում է շղթայում մեծ քանակությամբ ածխածնի ատոմներով ածխաջրածինների օքսիդացումով։ Գործընթացն իրականացվում է մի քանի փուլով՝ բազմաթիվ ենթամթերքների թողարկմամբ։

5. Որոշ անհատական թթուներ (մակնագույն, քացախային, կարագ, վալերիկ և այլն) ստացվում են հատուկ ձևերով՝ օգտագործելով բնական բաղադրիչները:

Հագեցած կարբոքսիլաթթուների հիմնական միացություններ՝ աղեր

Կարբոքսիլաթթուների աղերը կարևոր միացություններ են, որոնք օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ: Դրանք ստացվում են վերջիններիս փոխազդեցության արդյունքում՝

-ի հետ.

• մետաղներ;
• հիմնական օքսիդներ;
• ամֆոտերային օքսիդներ;
• ալկալի;
• ամֆոտերային հիդրօքսիդներ.

Նրանց թվում առանձնահատուկ նշանակություն ունեն նրանք, որոնք առաջանում են նատրիումի և կալիումի ալկալիական մետաղների և ամենաբարձր հագեցած թթուների՝ պալմիտիկ, ստեարիկ թթուների միջև։ Ի վերջո, նման փոխազդեցության արտադրանքը օճառներն են, հեղուկը և պինդը:

Օճառներ

Այսպիսով, եթե մենք խոսում ենք նմանատիպ ռեակցիայի մասին՝ 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, ստացված արտադրանքը` նատրիումի ստեարատը, իր բնույթով սովորական լվացքի օճառ է, որն օգտագործվում է հագուստը լվանալու համար:

Եթե թթուն փոխարինեքpalmitic, իսկ մետաղից կալիում, դուք ստանում եք կալիումի palmitate - հեղուկ օճառ ձեռքերը լվանալու համար: Հետևաբար, կարելի է վստահորեն պնդել, որ կարբոքսիլաթթուների աղերը իրականում օրգանական բնույթի կարևոր միացություններ են։ Դրանց արդյունաբերական արտադրությունն ու օգտագործումը պարզապես հսկայական է իր մասշտաբով։ Եթե պատկերացնեք, թե Երկրի վրա յուրաքանչյուր մարդ որքան օճառ է ծախսում, ապա հեշտ է պատկերացնել այս կշեռքները։

Կարբոքսիլաթթուների եթերներ

Միացությունների հատուկ խումբ, որն իր տեղն ունի օրգանական նյութերի դասակարգման մեջ։ Սա էսթերների դաս է։ Դրանք առաջանում են կարբոքսիլաթթուների սպիրտների հետ փոխազդեցությունից։ Նման փոխազդեցությունների անվանումը էսթերիֆիկացման ռեակցիաներ են։ Ընդհանուր տեսքը կարելի է ներկայացնել հետևյալ հավասարմամբ՝

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

Երկու ռադիկալով արտադրանքը էսթեր է: Ակնհայտ է, որ ռեակցիայի արդյունքում կարբոքսիլաթթուն, ալկոհոլը, էսթերը և ջուրը ենթարկվել են զգալի փոփոխությունների։ Այսպիսով, ջրածինը թողնում է թթվի մոլեկուլը կատիոնի տեսքով և հանդիպում հիդրոքսո խմբի հետ, որը բաժանվել է ալկոհոլից։ Արդյունքը ջրի մոլեկուլ է: Թթվից մնացած խումբն իրեն կցում է ալկոհոլի ռադիկալը՝ ձևավորելով էսթերային մոլեկուլ։

Ինչու են այս ռեակցիաները այդքան կարևոր և ո՞րն է դրանց արտադրանքի արդյունաբերական նշանակությունը: Բանն այն է, որ եթերներն օգտագործվում են այսպես՝

• սննդային հավելումներ;
• արոմատիկա;
• օծանելիքի բաղադրիչ;
• լուծիչներ;
• Լաքերի, ներկերի, պլաստմասսաների բաղադրիչներ;
• դեղորայք և ավելին։

Ակնհայտ է, որ դրանց օգտագործման տարածքները բավականաչափ լայն են, որպեսզի արդարացնեն արդյունաբերության արտադրանքի ծավալը:

էթանաթթու (քացախ)

Սա ալիֆատիկ շարքի սահմանափակող միահիմն կարբոքսիլաթթու է, որն արտադրական ծավալներով ամենատարածվածներից է ամբողջ աշխարհում: Դրա բանաձևը CH₃COOH է: Նման տարածվածությունը պայմանավորված է իր հատկություններով: Ի վերջո, դրա օգտագործման ոլորտները չափազանց լայն են։

1. Դա E-260 կոդով դիետիկ հավելում է:
2. Օգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ՝ պահպանման համար։
3. Օգտագործվում է բժշկության մեջ դեղերի սինթեզի համար։
4. Բաղադրիչ բուրավետ միացություններ պատրաստելու ժամանակ։
5. լուծիչ.
6. Գործվածքների տպագրության, ներկման գործընթացի մասնակից.
7. Անհրաժեշտ բաղադրիչ շատ նյութերի քիմիական սինթեզի ռեակցիաներում։

Առօրյա կյանքում նրա 80%-անոց լուծույթը սովորաբար կոչվում է քացախի էություն, իսկ եթե այն նոսրացնեք մինչև 15%, ստացվում է պարզապես քացախ: Մաքուր 100% թթուն կոչվում է սառցադաշտային քացախաթթու:

Մորթաթթու

Այս դասի առաջին և ամենապարզ ներկայացուցիչը։ Բանաձեւ - NCOON. Այն նաև սննդային հավելում է E-236 ծածկագրով: Նրա բնական աղբյուրները՝

• մրջյուններ և մեղուներ;
• եղինջ;
• ասեղներ;
• մրգեր.

Հիմնական օգտագործում՝

• կենդանիների կերի պահպանման և պատրաստման համար;
• օգտագործվում է մակաբույծներին վերահսկելու համար;
• գործվածքներ ներկելու, մանրամասներ ներկելու համար;
• ինչպեսլուծիչ;
• սպիտակեցնող;
• բժշկության մեջ - գործիքների և սարքավորումների ախտահանման համար;
• Լաբորատորիայում ածխածնի օքսիդ ստանալու համար:

Նաև վիրաբուժության մեջ այս թթվի լուծույթներն օգտագործվում են որպես հակասեպտիկներ։