§12. Acizi carboxilici. Acizi carboxilici: proprietăți fizice. Sărurile acizilor carboxilici Cel mai simplu acid carboxilic este formic

DEFINIȚIE

Substanțele organice ale căror molecule conțin una sau mai multe grupări carboxil legate de un radical de hidrocarbură se numesc acizi carboxilici.

Primii trei membri ai seriei omoloage de acizi carboxilici, inclusiv acidul propionic, sunt lichide care au un miros înțepător și sunt foarte solubile în apă. Următorii omologi, începând cu acidul butiric, sunt, de asemenea, lichide care au un miros puternic neplăcut, dar sunt slab solubile în apă. Acizii mai mari, cu un număr de atomi de carbon de 10 sau mai mult, sunt solizi, inodori, insolubili în apă. În general, într-o serie de omologi, cu creșterea greutății moleculare, solubilitatea în apă scade, densitatea scade și punctul de fierbere crește (Tabelul 1).

Tabelul 1. Serii omoloage de acizi carboxilici.

Prepararea acizilor carboxilici

Acizii carboxilici sunt obținuți prin oxidarea hidrocarburilor saturate, alcoolilor și aldehidelor. De exemplu, acid acetic - prin oxidarea etanolului cu o soluție de permanganat de potasiu într-un mediu acid când este încălzit:

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici

Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici sunt determinate în primul rând de particularitățile structurii lor. Astfel, acizii solubili în apă se pot disocia în ioni:

R-COOH↔R-COO - + H+.

Datorită prezenței ionului H + în apă, au un gust acru, sunt capabili să schimbe culoarea indicatorilor și să conducă curentul electric. În soluție apoasă, acești acizi sunt electroliți slabi.

Acizii carboxilici au proprietăți chimice caracteristice soluțiilor de acizi anorganici, adică. interacționează cu metalele (1), oxizii acestora (2), hidroxizii (3) și sărurile slabe (4):

2CH3-COOh + Zn → (CH3COO) 2 Zn + H2 (1);

2CH3-COOH + CuO→ (CH3COO) 2Cu + H20 (2);

R-COOH + KOH → R-COOK + H20 (3);

2CH3-COOH + NaHC03 → CH3COONa + H2O + CO2 (4).

O proprietate specifică a acizilor carboxilici saturați și nesaturați, manifestată de grupa funcțională, este interacțiunea cu alcoolii.

Acizii carboxilici reacţionează cu alcoolii când sunt încălziţi şi în prezenţa acidului sulfuric concentrat. De exemplu, dacă la acidul acetic se adaugă alcool etilic și puțin acid sulfuric, atunci când este încălzit, apare mirosul de acid etil acetic (acetat de etil):

CH3-COOH + C2H5OH ↔CH3-C(O)-O-C2H5 + H2O.

O proprietate specifică a acizilor carboxilici saturați, manifestată prin radical, este reacția de halogenare (clorurare).

Aplicarea acizilor carboxilici

Acizii carboxilici servesc ca materie primă pentru producerea de cetone, halogenuri acide, esteri vinilici și alte clase importante de compuși organici.

Acidul formic este utilizat pe scară largă pentru a obține esteri folosiți în parfumerie, în industria pielii (tăbăcirea pieilor), în industria textilă (ca mordant pentru vopsire), ca solvent și conservant.

O soluție apoasă (70-80%) de acid acetic se numește esență de oțet, iar o soluție apoasă de 3-9% se numește oțet de masă. Esența este adesea folosită pentru a obține oțet acasă prin diluare.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu

Ce reacții chimice pot fi utilizate pentru a efectua următoarele transformări:

a) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK.

Scrieți ecuațiile reacției și indicați condițiile pentru apariția lor.

Răspuns

a) Clorarea metanului la lumină duce la producerea de clormetan:

CH4 + CI2 →CH3CI + HCI.

Derivații halogenați ai alcanilor sunt supuși hidrolizei într-un mediu apos sau alcalin pentru a forma alcooli:

CH3CI + NaOH → CH3OH + NaCl.

Ca urmare a oxidării alcoolilor primari, de exemplu, cu dicromat de potasiu într-un mediu acid în prezența unui catalizator (Cu, CuO, Pt, Ag), se formează aldehide:

CH3OH+ [O] →HCHO.

Aldehidele sunt ușor oxidate la acizii carboxilici corespunzători, de exemplu, cu permanganat de potasiu:

HCHO + [O] →HCOOH.

Acizii carboxilici prezintă toate proprietățile inerente acizilor minerali slabi, de exemplu. capabile să interacționeze cu metalele active pentru a forma săruri:

2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H2.

EXEMPLUL 2

Exercițiu

Scrieţi ecuaţiile de reacţie dintre următoarele substanţe: a) acid 2-metilpropanoic şi clor; b) acid acetic şi propanol-2; c) acid acrilic și apă cu brom; d) acid 2-metilbutanoic și clorură de fosfor (V). Precizați condițiile de reacție.

Răspuns

a) ca urmare a reacţiei dintre acidul 2-metilpropanoic şi clor, atomul de hidrogen este înlocuit în radicalul de hidrocarbură situat în poziţia a; Se formează acidul 2-metil-2-cloropropanoic

H3C-C(CH3)H-COOH + CI2 → H3C-C(CH3)CI-COOH + HCI (kat = P).

b) ca urmare a reacției dintre acidul acetic și propanol-2, se formează un ester - ester izopropilic al acidului acetic.

CH3-COOH + CH3-C(OH)H-CH3 → CH3-C(O)-O-C(CH3)-CH3.

c) ca urmare a reacției dintre acidul acrilic și apa cu brom, adăugarea unui halogen la locul dublei legături în conformitate cu regula lui Markovnikov; Se formează acid 2,3-dibromopropanoic

CH2 =CH-COOH + Br2 → CH2Br-CHBr-COOH

d) ca urmare a reacției dintre acidul 2-metilbutanoic și clorura de fosfor (V), se formează clorura acidă corespunzătoare

CH3-CH2-C(CH3)H-COOH + PC15 →CH3-CH2-C(CH3)H-COOC1 + POCI3 + HCI.

Acizi carboxilici- substanţe organice ale căror molecule conţin una sau mai multe grupări carboxil.

Gruparea carboxil (abreviată ca COOH) este o grupare funcțională a acizilor carboxilici și constă dintr-o grupare carbonil și o grupare hidroxil asociată.

Pe baza numărului de grupări carboxil, acizii carboxilici sunt împărțiți în monobazici, dibazici etc.

Formula generală a acizilor carboxilici monobazici este R-COOH. Un exemplu de acid dibazic este acidul oxalic HOOC-COOH.

În funcție de tipul de radical, acizii carboxilici sunt împărțiți în saturati (de exemplu, acid acetic CH 3 COOH), nesaturați [de exemplu, acid acrilic CH 2 = CH-COOH, acid oleic CH 3 -(CH 2) 7 -CH =CH—(CH2)7-COOH] și aromatice (de exemplu, benzoic C6H5-COOH).

Izomeri și omologi

Acizii carboxilici saturați monobazici R-COOH sunt izomeri de esteri (abreviați R"-COOR") cu același număr de atomi de carbon Formula generală pentru ambii este C n H 2 n O2.

G	HCOOH metan (furnica)
	CH3COOH etan (acetic)		HOOCH 3 ester metilic al acidului formic
	CH3CH2COOH propan (propionic)		HCOOCH 2 CH 3 acid etil formic	CH 3 COOCH 3 ester metilic al acidului acetic
	CH3(CH2)2COOH butan (ulei)	2-metilpropan	HCOOCH 2 CH 2 CH 3 esterul propilic al acidului formic	CH 3 COOCH 2 CH 3 acid etil acetic	CH 3 CH 2 COOCH 3 ester metilic al acidului propionic
	izomerii

Algoritm pentru alcătuirea denumirilor acizilor carboxilici

Găsiți coloana vertebrală de carbon - acesta este cel mai lung lanț de atomi de carbon care include atomul de carbon al grupării carboxil.
Numerotați atomii de carbon din lanțul principal, începând cu atomul de carbon carboxil.
Denumiți compusul folosind algoritmul pentru hidrocarburi.
La sfârșitul numelui, adăugați sufixul „-ov”, terminația „-aya” și cuvântul „acid”.

În moleculele de acizi carboxilici p-electronii atomilor de oxigen ai grupării hidroxil interacționează cu electronii legăturii - ai grupului carbonil, în urma cărora polaritatea legăturii O-H crește, legătura - din grupa carbonil se întărește, sarcina parțială (+) pe atomul de carbon scade iar sarcina parțială (+) pe atomul de hidrogen crește .

Acesta din urmă favorizează formarea de legături puternice de hidrogen între moleculele de acid carboxilic.

Proprietățile fizice ale acizilor carboxilici monobazici saturați se datorează în mare măsură prezenței legăturilor puternice de hidrogen între molecule (mai puternice decât între moleculele de alcool). Prin urmare, punctele de fierbere și solubilitatea în apă a acizilor sunt mai mari decât cele ale alcoolilor corespunzători.

Proprietățile chimice ale acizilor

Întărirea legăturii - în grupa carbonil duce la faptul că reacțiile de adiție sunt necaracteristice pentru acizii carboxilici.

Combustie:
CH3COOH + 2O22CO2 + 2H2O
Proprietăți acide.
Datorită polarității ridicate a legăturii O-H, acizii carboxilici dintr-o soluție apoasă se disociază în mod vizibil (mai precis, reacționează reversibil cu ea):
HCOOH HCOO - + H + (mai precis HCOOH + H 2 O HCOO - + H 3 O +)

Toți acizii carboxilici sunt electroliți slabi. Pe măsură ce numărul de atomi de carbon crește, puterea acizilor scade (datorită scăderii polarității legăturii O-H); dimpotrivă, introducerea atomilor de halogen în radicalul de hidrocarbură duce la o creștere a puterii acidului. Da, la rând
HCOOH CH3COOH C2H5COOH

puterea acizilor scade, iar în serie
Crescând.
Acizii carboxilici prezintă toate proprietățile inerente acizilor slabi:
Mg + 2CH3COOH (CH3COO) 2 Mg + H2
CaO + 2CH3COOH (CH3COO)2Ca + H2O
NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O
K 2 CO 3 + 2CH 3 COOH 2CH 3 GĂTIRE + H 2 O + CO 2
Esterificare (reacția acizilor carboxilici cu alcooli care duce la formarea unui ester):

Alcoolii polihidroxilici, cum ar fi glicerolul, pot intra, de asemenea, în reacția de esterificare. Esterii formați din glicerol și acizii carboxilici superiori (acizii grași) sunt grăsimi.
Grăsimile sunt amestecuri de trigliceride. Acizii grași saturati (palmitic C 15 H 31 COOH, stearic C 17 H 35 COOH) formează grăsimi solide de origine animală, iar acizii grași nesaturați (oleic C 17 H 33 COOH, linoleic C 17 H 31 COOH etc.) formează grăsimi lichide (uleiuri) de origine vegetală.
Înlocuire într-un radical de hidrocarbură:

Înlocuirea are loc în poziţia -.
Particularitatea acidului formic HCOOH este că această substanță este un compus bifuncțional, este atât un acid carboxilic, cât și o aldehidă:

Prin urmare, acidul formic, printre altele, reacționează cu o soluție de amoniac de oxid de argint (reacție în oglindă de argint; reacție calitativă):
HCOOH + Ag2O (soluție de amoniac) CO2 + H2O + 2Ag

Prepararea acizilor carboxilici

.
O

//
Un grup de atomi -C se numește grupare carboxil sau carboxil.
\

OH
Acizii organici care conțin o grupă carboxil în moleculă sunt monobazici. Formula generală a acestor acizi este RCOOH.

Acizii carboxilici care conțin două grupări carboxil se numesc dibazici. Acestea includ, de exemplu, acizii oxalic și succinic.

Există, de asemenea, acizi carboxilici polibazici care conțin mai mult de două grupări carboxil. Acestea includ, de exemplu, acid citric tribazic. În funcție de natura radicalului de hidrocarbură, acizii carboxilici sunt împărțiți în saturati, nesaturați și aromatici.

Acizii carboxilici saturați sau saturați sunt, de exemplu, acidul propanoic (propionic) sau acidul succinic deja familiar.

Evident, acizii carboxilici saturați nu conțin P-legături într-un radical hidrocarburic.

În moleculele de acizi carboxilici nesaturați, gruparea carboxil este asociată cu un radical de hidrocarbură nesaturat, nesaturat, de exemplu în molecule de acrilic (propenoic) CH2=CH-COOH sau oleic CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2) 7-COOH și alți acizi.

După cum se poate observa din formula acidului benzoic, acesta este aromatic, deoarece conține un inel aromatic (benzen) în moleculă.

Nomenclatură și izomerie

Am luat în considerare deja principiile generale ale formării denumirilor de acizi carboxilici, precum și a altor compuși organici. Să ne oprim mai în detaliu asupra nomenclaturii acizilor carboxilici mono și dibazici. Denumirea unui acid carboxilic se formează din numele alcanului corespunzător (alcan cu același număr de atomi de carbon în moleculă) cu adăugarea sufixului -ov, a terminației -aya și a cuvântului acid. Numerotarea atomilor de carbon începe cu gruparea carboxil. De exemplu:

Mulți acizi au, de asemenea, denumiri stabilite istoric sau banale (Tabelul 6).

După prima noastră cunoaștere cu lumea diversă și interesantă a acizilor organici, vom lua în considerare acizii carboxilici monobazici saturati mai detaliat.

Este clar că compoziția acestor acizi va fi reflectată de formula generală C n H 2n O2, sau C n H 2n +1 COOH, sau RCOOH.

Proprietățile fizice ale acizilor carboxilici monobazici saturați

Acizii inferiori, adică acizii cu o greutate moleculară relativ mică, care conțin până la patru atomi de carbon pe moleculă, sunt lichide cu un miros înțepător caracteristic (amintiți-vă de mirosul de acid acetic). Acizii care conțin de la 4 până la 9 atomi de carbon sunt lichide uleioase vâscoase cu miros neplăcut; care conțin mai mult de 9 atomi de carbon pe moleculă - solide care nu se dizolvă în apă. Punctele de fierbere ale acizilor carboxilici monobazici saturați cresc odată cu creșterea numărului de atomi de carbon din moleculă și, în consecință, cu creșterea greutății moleculare relative. De exemplu, punctul de fierbere al acidului formic este de 101 °C, acidul acetic este de 118 °C și acidul propionic este de 141 °C.

Cel mai simplu acid carboxilic, HCOOH formic, având o greutate moleculară relativă mică (46), în condiții normale este un lichid cu punctul de fierbere de 100,8 °C. În același timp, butanul (MR(C4H10) = 58) în aceleași condiții este gazos și are un punct de fierbere de -0,5 °C. Această discrepanță între punctele de fierbere și greutățile moleculare relative se explică prin formarea de dimeri de acid carboxilic, în care două molecule de acizi sunt legate prin două legături de hidrogen. Apariția legăturilor de hidrogen devine clară atunci când se analizează structura moleculelor de acid carboxilic.

Moleculele de acizi carboxilici monobazici saturați conțin o grupare polară de atomi - carboxil (gândiți-vă la ce cauzează polaritatea acestei grupe funcționale) și un radical de hidrocarbură practic nepolar. Gruparea carboxil este atrasă de moleculele de apă, formând cu acestea legături de hidrogen.

Acizii formic și acetic sunt nelimitat solubili în apă. Este evident că odată cu creșterea numărului de atomi dintr-un radical de hidrocarbură, solubilitatea acizilor carboxilici scade.

Cunoscând compoziția și structura moleculelor de acid carboxilic, nu ne va fi greu să înțelegem și să explicăm proprietățile chimice ale acestor substanțe.

Proprietăți chimice

Proprietățile generale caracteristice clasei de acizi (atât organici, cât și anorganici) se datorează prezenței în molecule a unei grupări hidroxil care conține o legătură foarte polară între atomii de hidrogen și oxigen. Aceste proprietăți vă sunt bine cunoscute. Să le considerăm din nou folosind exemplul acizilor organici solubili în apă.

1. Disocierea cu formarea de cationi de hidrogen si anioni ai reziduului acid. Mai precis, acest proces este descris de o ecuație care ia în considerare participarea moleculelor de apă la el.

Echilibrul de disociere al acizilor carboxilici este deplasat spre stânga, marea majoritate a acestora sunt electroliți slabi. Cu toate acestea, gustul acru al, de exemplu, a acizilor formic și acetic se explică prin disocierea în cationi de hidrogen și anioni a reziduurilor acide.

Este evident că prezența hidrogenului „acid” în moleculele acizilor carboxilici, adică hidrogenul grupării carboxil, determină și alte proprietăți caracteristice.

2. Interacțiunea cu metalele din gama de tensiune electrochimică până la hidrogen. Astfel, fierul reduce hidrogenul din acidul acetic:

2CH3-COOH + Fe -> (CHgCOO)2Fe + H2

3. Interacțiunea cu oxizii bazici pentru a forma sare și apă:

2R-COOH + CaO -> (R-COO)2Ca + H20

4. Reacția cu hidroxizi metalici pentru a forma sare și apă (reacție de neutralizare):

R-COOH + NaOH -> R-COONa + H20 3R-COOH + Ca(OH)2 -> (R-COO)2Ca + 2H20

5. Interacțiunea cu sărurile acizilor mai slabi, cu formarea acestora din urmă. Astfel, acidul acetic înlocuiește acidul stearic din stearat de sodiu și acidul carbonic din carbonatul de potasiu.

6. Interacțiunea acizilor carboxilici cu alcoolii pentru a forma esteri este reacția de esterificare deja cunoscută de tine (una dintre cele mai importante reacții caracteristice acizilor carboxilici). Interacțiunea acizilor carboxilici cu alcoolii este catalizată de cationii de hidrogen.

Reacția de esterificare este reversibilă. Echilibrul se deplasează către formarea esterului în prezența agenților de deshidratare și îndepărtarea esterului din amestecul de reacție.

În reacția inversă de esterificare, numită hidroliză a esterului (reacționarea unui ester cu apa), se formează un acid și un alcool. Este evident că alcoolii polihidroxilici, de exemplu glicerolul, pot reacționa și cu acizii carboxilici, adică pot intra într-o reacție de esterificare:

Toți acizii carboxilici (cu excepția acidului formic), împreună cu gruparea carboxil, conțin un reziduu de hidrocarbură în moleculele lor. Desigur, acest lucru nu poate decât să afecteze proprietățile acizilor, care sunt determinate de natura reziduului de hidrocarbură.

7. Reacții de adiție la o legătură multiplă - în ele intră acizi carboxilici nesaturați; de exemplu, reacția de adăugare a hidrogenului este hidrogenare. Când acidul oleic este hidrogenat, se formează acid stearic saturat.

Acizii carboxilici nesaturați, ca și alți compuși nesaturați, adaugă halogeni printr-o dublă legătură. De exemplu, acidul acrilic decolorează apa cu brom.

8. Reacții de substituție (cu halogeni) - în ea pot intra acizi carboxilici saturați; de exemplu, prin reacția acidului acetic cu clorul, se pot obține diferiți acizi clorurati:

La halogenarea acizilor carboxilici care conțin mai mult de un atom de carbon în reziduul de hidrocarbură, este posibilă formarea de produse cu poziții diferite ale halogenului în moleculă. Când o reacție are loc printr-un mecanism de radical liber, orice atom de hidrogen din reziduul de hidrocarbură pot fi înlocuiți. Dacă reacția se desfășoară în prezența unor cantități mici de fosfor roșu, atunci se desfășoară selectiv - hidrogenul este înlocuit numai în A-pozitia (la atomul de carbon cel mai apropiat de grupa functionala) in molecula de acid. Veți afla motivele acestei selectivități atunci când studiați chimia la o instituție de învățământ superior.

Acizii carboxilici formează diferiți derivați funcționali atunci când înlocuiesc gruparea hidroxil. Când acești derivați sunt hidrolizați, se formează din nou acid carboxilic.

Clorura acidului carboxilic poate fi obţinută prin tratarea acidului cu clorură de fosfor (III) sau clorură de tionil (SOCl 2). Anhidridele de acid carboxilic sunt preparate prin reacția anhidridelor de clor cu sărurile de acid carboxilic. Esterii se formează prin esterificarea acizilor carboxilici cu alcooli. Esterificarea este catalizată de acizii anorganici.

Această reacție este inițiată de protonarea grupării carboxil - interacțiunea unui cation de hidrogen (proton) cu perechea de electroni singuratică a atomului de oxigen. Protonarea unei grupări carboxil implică o creștere a sarcinii pozitive asupra atomului de carbon din ea:

Metode de obținere

Acizii carboxilici pot fi obținuți prin oxidarea alcoolilor primari și a aldehidelor.

Acizii carboxilici aromatici se formează prin oxidarea omologilor benzenului.

Hidroliza diverșilor derivați de acid carboxilic produce, de asemenea, acizi. Astfel, hidroliza unui ester produce un alcool și un acid carboxilic. După cum sa menționat mai sus, reacțiile de esterificare și hidroliză catalizate de acid sunt reversibile. Hidroliza esterului sub influența unei soluții apoase de alcali are loc ireversibil în acest caz, nu este un acid, ci sarea sa este formată din ester. În timpul hidrolizei nitrililor, se formează mai întâi amide, care sunt apoi transformate în acizi. Acizii carboxilici se formează prin interacțiunea compușilor organici de magneziu cu monoxidul de carbon (IV).

Reprezentanți individuali ai acizilor carboxilici și semnificația lor

Acidul formic (metan) HCOOH este un lichid cu un miros înțepător și un punct de fierbere de 100,8 °C, foarte solubil în apă. Acidul formic este otrăvitor și provoacă arsuri dacă intră în contact cu pielea! Lichidul înțepător secretat de furnici conține acest acid. Acidul formic are proprietăți dezinfectante și, prin urmare, își găsește utilizarea în industria alimentară, a pielii și în industria farmaceutică, precum și în medicină. Se folosește și la vopsirea țesăturilor și hârtiei.

Acidul acetic (etanoic) CH3COOH este un lichid incolor cu un miros înțepător caracteristic, miscibil cu apa în orice raport. Soluțiile apoase de acid acetic sunt comercializate sub denumirea de oțet (soluție 3-5%) și esență de oțet (soluție 70-80%) și sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară. Acidul acetic este un solvent bun pentru multe substanțe organice și, prin urmare, este utilizat în vopsire, tăbăcire și industria vopselelor și lacurilor. În plus, acidul acetic este o materie primă pentru producerea multor compuși organici importanți din punct de vedere tehnic: de exemplu, din acesta se obțin substanțe folosite pentru combaterea buruienilor - erbicide.

Acidul acetic este componenta principală a oțetului de vin, al cărui miros caracteristic se datorează acestuia. Este un produs al oxidării etanolului și se formează din acesta atunci când vinul este depozitat în aer.

Cei mai importanți reprezentanți ai acizilor monobazici saturați superiori sunt acizii palmitic C15H31COOH și acizii stearic C17H35COOH. Spre deosebire de acizii inferiori, aceste substanțe sunt solide și slab solubile în apă.

Cu toate acestea, sărurile lor - stearații și palmitații - sunt foarte solubile și au efect detergent, motiv pentru care se mai numesc și săpunuri. Este clar că aceste substanțe sunt produse pe scară largă.

Dintre acizii carboxilici superiori nesaturați, acidul oleic C17H33COOH sau (CH2)7COOH este de cea mai mare importanță. Este un lichid asemănător uleiului, fără gust sau miros. Sărurile sale sunt utilizate pe scară largă în tehnologie.

Cel mai simplu reprezentant al acizilor carboxilici dibazici este acidul oxalic (etandioic) HOOC-COOH, ale cărui săruri se găsesc în multe plante, de exemplu, măcriș și măcriș. Acidul oxalic este o substanță cristalină incoloră care este foarte solubilă în apă. Este folosit pentru lustruirea metalelor, in industria prelucrarii lemnului si a pielii.

1. Acidul elaidic nesaturat C17H33COOH este un izomer trans al acidului oleic. Scrieți formula structurală a acestei substanțe.

2. Scrieți o ecuație pentru reacția de hidrogenare a acidului oleic. Numiți produsul acestei reacții.

3. Scrieți o ecuație pentru reacția de ardere a acidului stearic. Ce volum de oxigen și aer (n.a.) va fi necesar pentru a arde 568 g de acid stearic?

4. Un amestec de acizi grași solizi - palmitic și stearic - se numește stearina (din aceasta se fac supozitoare cu stearina). Ce volum de aer (n.a.) va fi necesar pentru a arde o lumânare stearica de două sute de grame dacă stearina conține mase egale de acizi palmitic și stearic? Ce volum de dioxid de carbon (n.o.) și ce masă de apă se formează în acest caz?

5. Rezolvați problema anterioară cu condiția ca lumânarea să conțină cantități egale (același număr de moli) de acizi stearic și palmitic.

6. Pentru a îndepărta petele de rugină, tratați-le cu o soluție de acid acetic. Alcătuiți ecuații moleculare și ionice pentru reacțiile care au loc în acest caz, ținând cont de faptul că rugina conține oxid și hidroxid de fier (III) - Fe2O3 și Fe(OH)3. De ce astfel de pete nu sunt îndepărtate cu apă? De ce dispar atunci când sunt tratate cu o soluție acidă?

7. Bicarbonatul de sodiu NaHC03 adăugat în aluatul fără drojdie este mai întâi „stins” cu acid acetic. Faceți această reacție acasă și scrieți ecuația ei, știind că acidul carbonic este mai slab decât acidul acetic. Explicați formarea spumei.

8. Știind că clorul este mai electronegativ decât carbonul, aranjați următorii acizi: acizi acetic, propionic, cloroacetic, dicloroacetic și tricloroacetic în ordinea creșterii proprietăților acide. Justificați-vă rezultatul.

9. Cum putem explica faptul că acidul formic reacționează într-o reacție „oglindă de argint”? Scrieți o ecuație pentru această reacție. Ce gaz poate fi eliberat în acest caz?

10. Când 3 g de acid carboxilic monobazic saturat au reacţionat cu magneziu în exces, s-au eliberat 560 ml (n.s.) de hidrogen. Determinați formula acidului.

11. Dați ecuații de reacție care pot fi folosite pentru a descrie proprietățile chimice ale acidului acetic. Numiți produsele acestor reacții.

12. Propuneți o metodă simplă de laborator prin care puteți recunoaște acizii propanoic și acrilic.

13. Scrieți o ecuație pentru reacția de producere a formiatului de metil - un ester de metanol și acid formic. În ce condiții trebuie efectuată această reacție?

14. Alcătuiți formule structurale ale substanțelor cu compoziția C3H602. În ce clase de substanțe pot fi clasificate? Dați ecuații de reacție caracteristice fiecăruia dintre ele.

15. Substanța A - un izomer al acidului acetic - este insolubilă în apă, dar poate suferi hidroliză. Care este formula structurală a substanței A? Numiți produșii hidrolizei sale.

16. Alcătuiți formulele structurale ale următoarelor substanțe:

a) acetat de metil;
b) acid oxalic;
c) acid formic;
d) acid dicloracetic;
e) acetat de magneziu;
f) acetat de etil;
g) formiat de etil;
h) acid acrilic.

17*. O probă de acid organic monobazic saturat cântărind 3,7 g a fost neutralizată cu o soluție apoasă de bicarbonat de sodiu. Prin trecerea gazului eliberat prin apă de var s-au obținut 5,0 g de sediment. Ce acid a fost luat și care a fost volumul de gaz eliberat?

Acizii carboxilici în natură

Acizii carboxilici sunt foarte des întâlniți în natură. Se găsesc în fructe și plante. Sunt prezente în ace, transpirație, urină și sucul de urzică. Știi, se dovedește că cea mai mare parte a acizilor formează esteri, care au mirosuri. Astfel, mirosul de acid lactic, care este conținut în transpirația umană, atrage țânțarii, ei îl simt la o distanță destul de mare. Prin urmare, oricât de mult ai încerca să alungi țânțarul enervant, tot își simte victima bine. Pe lângă transpirația umană, acidul lactic se găsește în murături și varză murată.

Iar femelele de maimuță, pentru a atrage un mascul, secretă acid acetic și propionic. Nasul sensibil al unui câine poate mirosi acid butiric, care are o concentrație de 10-18 g/cm3.

Multe specii de plante sunt capabile să producă acid acetic și butiric. Iar unele buruieni profită de acest lucru și, prin eliberarea de substanțe, își elimină concurenții, suprimându-le creșterea și uneori provocându-le moartea.

Indienii foloseau și acid. Pentru a distruge inamicul, au înmuiat săgețile cu o otravă mortală, care s-a dovedit a fi un derivat al acidului acetic.

Și aici apare o întrebare firească: reprezintă acizii un pericol pentru sănătatea umană? La urma urmei, acidul oxalic, care este larg răspândit în natură și se găsește în măcriș, portocale, coacăze și zmeură, din anumite motive nu și-a găsit aplicație în industria alimentară. Se dovedește că acidul oxalic este de două sute de ori mai puternic decât acidul acetic și poate chiar coroda vasele, iar sărurile sale, care se acumulează în corpul uman, formează pietre.

Acizii sunt folosiți pe scară largă în toate sferele vieții umane. Sunt utilizate în medicină, cosmetologie, industria alimentară, agricultură și pentru nevoile casnice.

În scopuri medicale, se folosesc acizi organici precum lactic, tartric și ascorbic. Probabil, fiecare dintre voi a folosit vitamina C pentru a întări organismul - acesta este tocmai acidul ascorbic. Nu numai că ajută la întărirea sistemului imunitar, dar are și capacitatea de a elimina substanțele cancerigene și toxinele din organism. Acidul lactic este folosit pentru cauterizare, deoarece este foarte higroscopic. Dar acidul tartric acționează ca un laxativ ușor, ca un antidot pentru otrăvirea cu alcalii și ca o componentă necesară pentru pregătirea plasmei pentru transfuzii de sânge.

Însă fanii procedurilor cosmetice trebuie să știe că acizii din fructe conținuti în citrice au un efect benefic asupra pielii, deoarece, pătrunzând în adâncime, pot accelera procesul de reînnoire a pielii. În plus, mirosul de citrice are un efect tonic asupra sistemului nervos.

Ați observat că fructele de pădure precum merisoarele și lingonberries sunt păstrate mult timp și rămân proaspete? Stii de ce? Se dovedește că acestea conțin acid benzoic, care este un conservant excelent.

Dar în agricultură, acidul succinic și-a găsit o utilizare largă, deoarece poate fi folosit pentru a crește productivitatea plantelor cultivate. De asemenea, poate stimula creșterea plantelor și accelera dezvoltarea acestora.

1.Acizi carboxilici – acestea sunt substanțe organice care conțin oxigen ale căror molecule conțin una sau mai multe grupări carboxil

(-C OOH ), conectat la un radical de carbon sau un atom de hidrogen.

Gruparea carboxil conține două grupe funcționale - carbonil >C=O și hidroxil -OH, legate direct între ele:

2. Clasificare

A) După numărul de grupări carboxil din moleculă

Nume	Exemple
1) Monobazic	Metan *nou* , acid formic etan *nou* , acid acetic
2) Dibazic	HOOC-COOH Acid oxalic
3) Polibazic

B) După natura radicalului de hidrocarbură

Nume	Exemple
1) Limită (saturată)	HCOOH Metan *nou* , acid formic CH3COOH etan *nou* , acid acetic
2) Nelimitat	Acid acrilic CH2 = CHCOOH Acid crotonic CH 3 –CH=CH–COOH Oleic CH 3 –(CH 2) 7 –CH=CH–(CH 2) 7 –COOH Linoleic CH 3 –(CH 2) 4 –(CH=CH–CH 2) 2 –(CH 2) 6 –COOH Linolenic CH 3 –CH 2 –(CH=CH–CH 2) 3 –(CH 2) 6 –COOH
3) Aromatic	C 6 H 5 COOH – acid benzoic NOOS–C 6 H 4 –COOH Pereche-acid tereftalic

3. Izomerie și nomenclatură

eu . Structural

A) Izomeria scheletului de carbon (începând de la C 4 )

B) Interclasare cu esteri R - CO - O - R 1 (începând de la C 2)

De exemplu: pentru C3H6O2

Acid propionic CH3-CH2-COOH

CU H3-CO-OCH3 ester metilic al acidului acetic

II . Spațial

A) optică

De exemplu:

B) Izomerie cis-trans pentru acizii nesaturați

Exemplu:

4. Nomenclatura acizilor carboxilici

Denumirile sistematice ale acizilor sunt date de numele hidrocarburii corespunzătoare cu adăugarea unui sufix -ovaya si cuvinte acid.

Pentru a indica poziția unui substituent (sau radical), numerotarea lanțului de carbon începe de la atomul de carbon al grupării carboxil. De exemplu, un compus cu un lanț de carbon ramificat (CH3)2CH-CH2-COOH se numește acid 3-metilbutanoic. Numele banale sunt, de asemenea, utilizate în mod obișnuit pentru acizii organici, care reflectă de obicei sursa naturală în care compușii au fost descoperiți pentru prima dată.

Unii acizi monobazici

Formulă	Denumirea acidului R-COOH		Denumirea reziduului RCOO -
Formulă	sistematic	banal	Denumirea reziduului RCOO -
HCOOH	metan	furnică	format
CH3COOH	etan	oţet	acetat
C2H5COOH	propan	propionic	propionat
C3H7COOH	butan	ulei	butirat
C4H9COOH	pentan	valeriană	valerat
C5H11COOH	hexan	nailon	caprat
C15H31COOH	hexadecan	palmitic	palmitate
C17H35COOH	octadecan	stearic	stearat
C6H5COOH	benzencarbonic	benzoină	benzoat
CH2 =CH-COOH	propenă	acril	acrilat

Pentru acizii polibazici se folosesc sufixele -diovaya, -triovaya etc.

De exemplu:

HOOC-COOH- acid etandioic (oxalic);

HOOC-CH 2 -COOH - acid propandioic (malonic).

LIMITAREA MONOBAZĂ ACIZI CARBOXILICI

CnH 2 n +1 - COOHsauCnH 2 nO 2

Seria omologa

Nume		Formulă acizi	t pl. °C	t kip. °C	ρ g/cm 3
acizi		Formulă acizi	t pl. °C	t kip. °C	ρ g/cm 3
furnică	metan	HCOOH		100,5	1,22
oţet	etan	CH3COOH	16,8		1,05
propionic	propan	CH3CH2COOH			0,99
ulei	butan	CH3(CH2)2COOH			0,96

Structura grupării carboxil

Gruparea carboxil combină două grupe funcționale - carbonil > C = O și hidroxil -OH, care se influențează reciproc:

Proprietățile acide ale acizilor carboxilici se datorează unei schimbări a densității electronice la oxigenul carbonil și polarizării suplimentare (comparativ cu alcoolii) rezultată a legăturii O–H.
Într-o soluție apoasă, acizii carboxilici se disociază în ioni:

Solubilitatea în apă și punctele mari de fierbere ale acizilor se datorează formării legăturilor de hidrogen intermoleculare.

Odată cu creșterea greutății moleculare, solubilitatea acizilor în apă scade.

Proprietățile fizice ale acizilor monobazici saturați

Membrii inferiori ai acestei serii, în condiții normale, sunt lichide cu un miros înțepător caracteristic. De exemplu, acidul etanoic (acetic) are un miros „acetic” caracteristic. Acidul acetic anhidru este un lichid la temperatura camerei; la 17 °C îngheață, transformându-se într-o substanță înghețată numită acid acetic „glaciar”. Reprezentanții mijlocii ai acestei serii omoloage sunt lichide vâscoase, „uleioase”; începând de la C 10 - solide.

Cel mai simplu reprezentant este acidul formic HCOOH - un lichid incolor cu bp. 101 °C, iar acidul acetic pur anhidru CH3COOH, atunci când este răcit la 16,8 °C, se transformă în cristale transparente asemănătoare cu gheața (de unde și numele său de acid glacial).
Cel mai simplu acid aromatic - acidul benzoic C 6 H 5 COOH (p.t. 122,4 ° C) - se sublimează cu ușurință, i.e. se transformă în stare gazoasă, ocolind starea lichidă. Când este răcit, vaporii săi se sublimă în cristale. Această proprietate este folosită pentru a purifica o substanță de impurități.

DEFINIȚIE

Acizi carboxilici– compuși organici ale căror molecule conțin una sau mai multe grupări carboxil funcționale – COOH, asociat cu un radical hidrocarburic.

Gruparea carboxil constă dintr-o grupare carbonil > C= Oși gruparea hidroxil asociată –OH.

Formula generală a acizilor carboxilici este R-COOH.

Proprietățile acide ale acizilor carboxilici se datorează unei schimbări a densității electronilor către oxigenul carbonil, care provoacă apariția unei sarcini pozitive parțiale asupra atomului.

Ca urmare, polaritatea legăturii O–H crește și procesul de disociere devine posibil:

Anionul rezultat este stabilizat datorită delocalizării sarcinii:

Acizii carboxilici inferiori care conțin până la 3 atomi de carbon sunt lichide incolore cu un miros înțepător caracteristic, miscibile cu apa în orice raport. Majoritatea acizilor care conțin 4-9 atomi sunt lichide uleioase cu miros neplăcut. Acizii care conțin mai mult de 10 atomi de hidrogen sunt solide care sunt insolubile în apă.

Solubilitatea acizilor carboxilici în apă și punctele mari de fierbere sunt asociate cu formarea legăturilor de hidrogen intermoleculare. În stare solidă, acizii carboxilici există în principal sub formă de dimeri ciclici, iar în stare lichidă apare și asocierea liniară:

Tipuri de acizi carboxilici

În funcție de structura radicalului de hidrocarbură, acizii carboxilici sunt împărțiți în:

aromatice (acid benzoic)
alifatic (saturat (acid caproic) și nesaturat (acid acrilic))
aliciclic (acid chinic)
heterociclic (acid nicotinic).

Pe baza numărului de grupări carboxil, acizii carboxilici sunt împărțiți în:

monobază()
dibazic (acid oxalic)
polibazic (acid citric).

Când în molecula acidă sunt introduse alte grupări funcționale (–OH, =CO, –NH2 etc.) se formează alte clase de compuși: hidroxi, cetoacizi etc.

Formula generală a acizilor carboxilici monobazici saturați:

CU n H2nO2 (n= 1,2,3...) sau CnH2n+1COOH (n = 0,1,2…)

Formula generală a acizilor carboxilici monobazici nesaturați:

CU n H 2 n –2 O 2 (n= 1,2,3...) sau CnH 2 n –1 COOH (n = 0,1,2…)

Formula generală a acizilor carboxilici dibazici saturați:

C n H 2n–2 O 4 (n = 2,3…)

Denumirile și formulele unor acizi carboxilici

metan

furnică

etan

oţet

propan

propionic

butan

ulei

acid pentanoic

acid valeric

acid hexanoic

acid caproic

octadecan

stearic

2-propenă

acril

CH 3 –CH=CH–COOH

2-butenă

croton

CH 2 =CH–CH 2 –COOH

3-butenă

vinil acetic

CH2=C(CH3)COOH

2-metil-2-propenoic

metacrilic

etandiu

măcriș

COOH–CH2–COOH

propandiu

malonova

COOH–(CH 2) 2 –COOH

butanedia

chihlimbar

COOH–(CH 2) 3 –COOH

pentandiu

glutaric

COOH–(CH 2) 4 –COOH

hexandiat

adipic

Formula acidului carboxilic	nume IUPAC	Nume banal
Acizi carboxilici monobazici saturați
Acizi carboxilici monobazici nesaturați
Acizi carboxilici dibazici

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu

Trei eprubete identice fără semnături conțin trei acizi: formic, acetic și clorhidric. Pe baza diferențelor dintre proprietățile lor chimice, cum puteți determina ce acid se află în fiecare eprubetă?

Soluţie

Acidul formic prezintă și unele proprietăți (reductoare). Prin urmare, se poate determina, de exemplu, prin reacția cu hidroxid de cupru (II) în cazul acidului formic, se formează oxid de cupru (I);

Acizii rămași pot fi distinși prin reacția cu azotat de argint. În cazul acidului clorhidric, un precipitat alb de clorură de argint precipită:

Acetatul de argint se dizolvă în apă, astfel încât nu vor apărea modificări în eprubetă.

Astfel, eprubeta rămasă conține acid acetic.

EXEMPLUL 2

Exercițiu

Determinați dacă, la hidroliza unei probe care cântărește 2,64 g, se eliberează 1,38 g de alcool și 1,8 g de acid carboxilic monobazic.

Soluţie

Formula generală a unui ester format dintr-un alcool și un acid cu numere diferite de atomi de carbon este:

Astfel, formula alcoolului este:

iar formula acidului este:

Să scriem ecuația pentru hidroliza esterului:

În conformitate cu legea conservării masei substanțelor, masa produselor de reacție este egală cu masa substanțelor inițiale. Să calculăm masa:

M(acid) + m(alcool) – m(eter) g

Să calculăm cantitatea de substanță apoasă:

Conform ecuației reacției

n(acid) = n(alcool) mol