حل المعادلات بيانيا. طريقة رسومية لحل المعادلات

الأحماض الكربوكسيلية هي مشتقات الهيدروكربونات التي تحتوي على مجموعة أو أكثر من مجموعات الكربوكسيل.

يميز عدد مجموعات الكربوكسيل أساس الحمض.

اعتمادًا على عدد مجموعات الكربوكسيل ، يتم تقسيم الأحماض الكربوكسيلية إلى أحماض كربوكسيلية أحادية القاعدة (تحتوي على مجموعة كربوكسيل واحدة) ، وأحماض ثنائية القاعدة (تحتوي على مجموعتين كربوكسيل) وأحماض متعددة القاعدة.

اعتمادًا على نوع الجذر المرتبط بمجموعة الكربوكسيل ، يتم تقسيم الأحماض الكربوكسيلية إلى مشبعة وغير مشبعة وعطرية. يتم الجمع بين الأحماض المحددة وغير المشبعة تحت الاسم العام للأحماض الأليفاتية أو الدهنية.

1. أحماض كربوكسيلية أحادية القاعدة

1.1 المتسلسلات والتسميات المتشابهة

تبدأ السلسلة المتجانسة من الأحماض الكربوكسيلية المشبعة أحادية القاعدة (تسمى أحيانًا الأحماض الدهنية) بحمض الفورميك

صيغة سلسلة متجانسة

تسمح تسمية IUPAC بالحفاظ على العديد من الأحماض بأسمائها التافهة ، والتي تشير عادةً إلى المصدر الطبيعي الذي تم عزل هذا الحمض أو ذاك ، على سبيل المثال ، الفورميك ، الخليك ، الزبد ، الفاليريك ، إلخ.

للحالات الأكثر تعقيدًا ، تُشتق أسماء الأحماض من اسم الهيدروكربونات التي لها نفس عدد ذرات الكربون كما في جزيء الحمض ، مع إضافة النهاية -وفاياوالكلمات حامض.حمض الفورميك H-COOH يسمى حمض الميثانويك ، ويسمى حمض الخليك CH 3-COOH حمض الإيثانويك ، إلخ.

وبالتالي ، تعتبر الأحماض من مشتقات الهيدروكربونات ، حيث يتم تحويل رابط واحد منها إلى كربوكسيل:

عند تسمية الأحماض ذات السلاسل المتفرعة وفقًا للتسمية المنطقية ، فإنها تعتبر مشتقات حمض الأسيتيك ، في الجزيء الذي يتم استبدال ذرات الهيدروجين بالجذور ، على سبيل المثال ، حمض ثلاثي ميثيل الخليك (CH 3) 3 C - COOH.

1.2 الخصائص الفيزيائية للأحماض الكربوكسيلية

فقط من المواقف الرسمية البحتة يمكن اعتبار مجموعة الكربوكسيل مزيجًا من وظائف الكربونيل والهيدروكسيل. في الواقع ، فإن تأثيرهم المتبادل على بعضهم البعض يغير خصائصهم تمامًا.

يزداد استقطاب الرابطة المزدوجة C = 0 ، الشائعة للكربونيل ، بشدة بسبب الانكماش الإضافي لزوج الإلكترون الحر من ذرة الأكسجين المجاورة لمجموعة الهيدروكسيل:

والنتيجة هي ضعف كبير في رابطة O-H في الهيدروكسيل وسهولة فصل ذرة الهيدروجين عنها في شكل بروتون (H +). يؤدي ظهور كثافة إلكترون منخفضة (+) على ذرة الكربون المركزية للكربوكسيل أيضًا إلى تقلص إلكترونات σ لرابطة C-C المجاورة لمجموعة الكربوكسيل وظهور (كما في الألدهيدات والكيتونات) انخفاض كثافة الإلكترون (δ +) على ذرة الكربون ألفا للحمض.

جميع الأحماض الكربوكسيلية حمضية (يتم الكشف عنها بواسطة المؤشرات) وتشكل الأملاح مع الهيدروكسيدات والأكاسيد وكربونات المعادن ومع المعادن النشطة:

الأحماض الكربوكسيلية في معظم الحالات تنفصل في محلول مائي فقط إلى حد ضئيل وتكون أحماض ضعيفة ، أدنى بكثير من أحماض مثل الهيدروكلوريك والنتريك والكبريتيك. لذلك ، عند إذابة مول واحد في 16 لترًا من الماء ، تكون درجة تفكك حمض الفورميك 0.06 ، وحمض الخليك - 0.0167 ، بينما يتم فصل حمض الهيدروكلوريك تمامًا تقريبًا عن هذا التخفيف.

لمعظم الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة RK أ \ u003d 4.8 ، يحتوي حمض الفورميك فقط على قيمة pKa أقل (حوالي 3.7) ، وهو ما يفسره غياب تأثير التبرع الإلكتروني لمجموعات الألكيل.

في الأحماض المعدنية اللامائية ، يتم بروتون الأحماض الكربوكسيلية في الأكسجين لتشكيل الكربوهيدرات:

إن إزاحة كثافة الإلكترون في جزيء حمض الكربوكسيل غير المرتبط ، والذي تم ذكره أعلاه ، يقلل من كثافة الإلكترون على ذرة أكسجين الهيدروكسيل ويزيدها على ذرة الكربونيل. يتم زيادة هذا التحول في أنيون الحمض:

نتيجة التحول هي معادلة كاملة لشحنات الأنيون ، والتي توجد بالفعل في الشكل أ - رنين أنيون الكربوكسيل.

الممثلون الأربعة الأوائل لسلسلة حمض الكربوكسيل هم سوائل متحركة ، قابلة للامتزاج بالماء من جميع النواحي. الأحماض ، التي يحتوي جزيءها من خمس إلى تسع ذرات كربون (بالإضافة إلى حمض الأيزوبيوتريك) ، هي سوائل زيتية ، وقابليتها للذوبان في الماء منخفضة.

الأحماض الأعلى (من C 10) هي مواد صلبة ، غير قابلة للذوبان عمليًا في الماء ؛ أثناء التقطير في ظل الظروف العادية ، تتحلل.

أحماض الفورميك والخل والبروبيونيك لها رائحة نفاذة. الأجزاء الوسطى من السلسلة لها رائحة كريهة ، والأحماض الأعلى ليس لها رائحة.

تتأثر الخصائص الفيزيائية للأحماض الكربوكسيلية بدرجة كبيرة من الارتباط بسبب تكوين روابط هيدروجينية. تشكل الأحماض روابط هيدروجينية قوية ، لأن روابط O-H فيها شديدة الاستقطاب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأحماض الكربوكسيلية قادرة على تكوين روابط هيدروجينية بمشاركة ذرة الأكسجين في ثنائي القطب الكربوني ، والذي يتميز بقدرة كهربية كبيرة. في الواقع ، في الحالة الصلبة والسائلة ، توجد الأحماض الكربوكسيلية بشكل أساسي في شكل ثنائيات دورية:

تستمر هذه الهياكل الخافتة إلى حد ما حتى في الحالة الغازية وفي المحاليل المخففة في المذيبات غير القطبية.

الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض عضوية. هم جزء من الكائنات الحية ويشارك في التمثيل الغذائي. يتم تحديد الخصائص الكيميائية للأحماض الكربوكسيلية من خلال وجود مجموعة الكربوكسيل -COOH. وتشمل هذه الأحماض الخليك ، والفورميك ، والأوكساليك ، والزبدى وعدد من الأحماض الأخرى.

وصف عام

هناك عدة طرق للحصول على الأحماض الكربوكسيلية:

• أكسدة الكحولات - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (يتكون حمض الأسيتيك من الإيثانول) ؛
• أكسدة الألدهيدات - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH ؛
• أكسدة البوتان - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O ؛
• كربونيل كحول - CH 3 + CO → CH 3 COOH ؛
• تحلل حمض الأكساليك للحصول على حمض الفورميك - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2 ؛
• تفاعل الأملاح مع حمض الكبريتيك المركز - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4.

أرز. 1. طرق الحصول على الأحماض الكربوكسيلية.

الخصائص الفيزيائية للأحماض الكربوكسيلية:

• نقطة الغليان أعلى من تلك الخاصة بالهيدروكربونات والكحولات المقابلة ؛
• قابلية جيدة للذوبان في الماء - تذوب في كاتيونات الهيدروجين وأنيونات بقايا الحمض (فهي إلكتروليتات ضعيفة) ؛
• زيادة عدد ذرات الكربون تقلل من قوة الأحماض.

الأحماض الكربوكسيلية لها روابط هيدروجينية قوية (أقوى من الكحول) بسبب الشحنة الموجبة العالية على ذرة الهيدروجين في مجموعة الكربوكسيل.

التفاعل

تغير الأحماض الكربوكسيلية لون المؤشرات. يتحول عباد الشمس والبرتقال الميثيل إلى اللون الأحمر.

أرز. 2. التفاعل مع المؤشرات.

يصف جدول الخصائص الكيميائية للأحماض الكربوكسيلية تفاعل الأحماض مع المواد الأخرى.

تفاعلات	نتيجة	مثال
بالمعادن	يتم تحرير الهيدروجين ، تتشكل الأملاح	2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
مع أكاسيد	يتكون الملح والماء	2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O
مع قواعد (تحييد)	يتكون الملح والماء	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
مع الكربونات	يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء	2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
بأملاح الأحماض الضعيفة	حمض غير عضوي مكون	2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3
مع الأمونيا أو هيدروكسيد الأمونيوم	يتكون خلات الأمونيوم. عند التفاعل مع الهيدروكسيد ، يتم إطلاق الماء	CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O
بالكحول (الأسترة)	تتشكل استرات	CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
الهلجنة	يتكون الملح	CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

تسمى الأملاح التي تتشكل أثناء تفاعل المواد مع حمض الفورميك بالفورمات ، مع حمض الأسيتيك - أسيتات.

نزع الكربوكسيل

يسمى انقسام مجموعة الكربوكسيل بعملية نزع الكربوكسيل ، والتي تحدث في الحالات التالية:

• عند تسخين الأملاح في وجود قلويات صلبة لتكوين الألكانات - RCOONa tv + NaOH tv → RH + Na 2 CO 3 ؛
• عند تسخين الأملاح الصلبة - (CH 3 COO) 2 Ca → CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3 ؛
• عند تكليس حمض البنزويك - Ph-COOH → PhH + CO 2 ؛
• في التحليل الكهربائي لمحاليل الملح - 2RCOONa + H 2 O → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.

أرز. 3. عملية نزع الكربوكسيل.

ماذا تعلمنا؟

من درس الصف العاشر ، تعلمنا عن الخصائص الكيميائية والفيزيائية الأساسية للأحماض الكربوكسيلية. تتشكل أثناء أكسدة الكحولات ، الألدهيدات ، البيوتان ، في عملية التحلل بالكربونيل ، التحلل ، التفاعل مع حامض الكبريتيك. تذوب الأحماض جيدًا في الماء وتغلي في درجات حرارة أعلى من الكحول. أثناء نزع الكربوكسيل ، يتم قطع مجموعة COOH. تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الأملاح والمعادن والأكاسيد والهيدروكسيدات والأملاح والأمونيا.

اختبار الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.2 مجموع التصنيفات المستلمة: 92.

الأحماض الكربوكسيلية (محاضرتان)

1. التعريف. تصنيف.

2. isomerism وتسمية الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة

3. الخصائص الفيزيائية للأحماض

4. الخصائص الكيميائية. هيكل مجموعة الكاربونيل.

الأحماض الكربوكسيلية هي مشتقات الهيدروكربونات التي تحتوي على مجموعة الكربوكسيل (-COOH).

تصنيف الأحماض الكربوكسيلية

تصنف الأحماض الكربوكسيلية وفقًا لميزتين بنيويتين.

1) حسب عدد مجموعات الكربوكسيل للحامضمقسمة إلى:

Ø قاعدة واحدة (أحادية الكربون)

Ø متعدد القاعدة (ثنائي الكربوكسيل ، ثلاثي الكربوكسيل ، إلخ.)

.

2) بقلم طبيعة الجذور الهيدروكربونيةيتعرف على الأحماض:

Ø حد (مثل CH3CH2CH2COOH)

Ø غير المشبعة (CH2 = CHCH2COOH)

Ø العطرية (RC6H4COOH)

الأحماض الكربوكسيلية أحادية القاعدة

الصيغة العامة لهذه الأحماض هي CnH2nO2 أو CnH2n + 1COOH

التسمية والتشابه للأحماض الكربوكسيلية

لا تحتوي الأحماض التي تحتوي على أقل من أربع ذرات كربون على أيزومرات. إذا كان عدد الذرات أربع ذرات ، فإن الأحماض لها إيزومرات ؛ وإذا كان عدد الذرات خمسة ، فإن خمسة أيزومرات.

تُستخدم الأنواع التالية من التسميات لتسمية الأحماض:

ü تافهة

يا عقلاني.

يتم إنشاء أسماء الأحماض الكربوكسيلية باستخدام اسم حمض الأسيتيك كأساس. تعتبر الأحماض المتبقية مشتقاتها مع استبدال ذرات الهيدروجين في مجموعة الميثيل بجذور أكثر تعقيدًا. تتوافق القواعد المتبقية تمامًا مع قواعد التسمية المنطقية للهيدروكربونات (تم تفصيلها في بداية دورة المحاضرة).

عند تجميع اسم حمض الكربوكسيل ، يتم أخذ أطول سلسلة ، بما في ذلك مجموعة الكربوكسيل ، كأساس. يبدأ الترقيم من ذرة الكربون لمجموعة الكربوكسيل (لا يتم وضع الرقم الذي يشير إلى موضع المجموعة الوظيفية). تضاف اللاحقة إلى اسم الهيدروكربون حسب عدد ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية - حمض الاويك . تشير الأرقام والبادئات إلى موضع وعدد البدائل.

تتطابق تسمية الأحماض الكربوكسيلية مع تسميات الألدهيدات. مما يسهل فهمها ودراستها بشكل كبير.

أسماء الممثلين الفرديين للأحماض الكربوكسيلية

	اسم تافه	معقول
	شكلية	شكلية	الميثان
	اسيتيك	اسيتيك	الإيثان
CH3-CH2-COOH	بروبيوني	ميثيل أسيتيك	البروبان
CH3-CH2-CH2-COOH	زيتي	إيثيل أسيتيك	البيوتان
CH3-CH2-CH2-CH2-COOH	حشيشة الهر	بروبيليتيك	البنتان
		ميثيل سيك بوتيل أسيتيك	2،3-ثنائي ميثيل بنتانويك

الحصول على الأحماض الكربوكسيلية

تمت مناقشة العديد من طرق الحصول على الأحماض أحادية القاعدة في المحاضرات السابقة:

1) أكسدة الكحوليات

2) تحلل الأوزون من الألكينات

3) أكسدة مركبات الكربونيل (الألدهيدات والكيتونات)

4) التحلل المائي لمشتقات ثلاثي الهالوجين الجيني للهيدروكربونات (على غرار التحلل المائي لمشتقات ديهالوجين في إنتاج الألدهيدات ، الطريقة 5):

5) التحلل المائي للمشتقات الحمضية (مشتقات الهالوجين ، الاسترات ، النتريل)

6) الكربوكسيل من المركبات المعدنية العضوية

هذه طريقة عالمية للحصول على الأحماض الكربوكسيلية ، وهي طريقة معملية.

الخصائص الفيزيائية

الأحماض السفلية التي تحتوي على عدد ذرات C1-C3 عبارة عن سوائل عديمة اللون ذات رائحة نفاذة مميزة.

الأحماض المكونة من C4-C9 عبارة عن سوائل زيتية ذات رائحة كريهة ، ضعيفة الذوبان في الماء.

الأحماض المكونة من C10 وما فوق هي مواد صلبة غير قابلة للذوبان في الماء.

وهكذا ، مع زيادة الوزن الجزيئي ، تقل قابلية ذوبان الأحماض في الماء.

ترجع نقاط الغليان العالية للأحماض إلى تكوين روابط هيدروجينية بين الجزيئات ، وهذا يرتبط أيضًا بقابلية الذوبان الجيدة في الماء (تتشكل الروابط الهيدروجينية مع جزيئات الماء).

https://pandia.ru/text/78/506/images/image008_0.gif "alt =" (! LANG: 990 بايت" width="195" height="91 src=">!}

الخواص الكيميائية للأحماض

هيكل مجموعة الكربوكسيل

تجمع مجموعة الكربوكسيل بين مجموعتين وظيفيتين - كربونيل وهيدروكسيل ، وتؤثر كل منهما على الأخرى:

إن الخصائص الحمضية للأحماض الكربوكسيلية واضحة تمامًا. هذا يرجع إلى التأثير المتبادل للذرات في مجموعة الكربوكسيل. كثافة الإلكترون التي يتم تحويلها إلى الأكسجين الأكثر كهربيًا لمجموعة الهيدروكسيل ، مما يضعف رابطة O-H ويسهل فصل ذرة الهيدروجين ، أي يسهل تفكك الحمض (ويرجع ذلك إلى حقيقة أن تأثير + M من مجموعة OH تسود على –I تأثير). يتم تحديد حركة البروتونات الموجودة في موضع α أيضًا من خلال بنية مجموعة COOH (تم تقديم تفسيرات مفصلة في محاضرة "Aldehydes and ketones").

1) خصائص الحمض

تفكك الأحماض.في محلول مائي ، تتحلل الأحماض الكربوكسيلية إلى أيونات ولها تفاعل حمضي. يمكن الكشف عن ذلك باستخدام مؤشر ، والذي يعتبر التحديد النوعي للأحماض. على سبيل المثال ، يتحول عباد الشمس إلى اللون الأحمر.

https://pandia.ru/text/78/506/images/image011_0.gif "العرض =" ارتفاع 476 = 87 "الارتفاع =" 87 ">

تتم محاذاة الهياكل الرنانة الحدودية لرابطة C-O

الميزومرية هي ظاهرة معادلة كثافة الإلكترون بين ذرتين من الأكسجين.

الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض أقوى من الكحوليات.

حمض الفورميك هو الأقوى ، ويرجع ذلك إلى عدم وجود تأثير التبرع الإلكتروني لمجموعات الألكيل. تعمل البدائل ذات التأثير الاستقرائي الإيجابي (مانح الإلكترون - CH3 ، C2H5) على تقليل الحموضة ، ومن الصعب فصل الهيدروجين عن الأكسجين في مجموعة OH.

تكوين الملح. الأحماض قادرة على تكوين الأملاح بالمعادن وأكاسيدها وهيدروكسيداتها.

أ) عند التفاعل مع المعادن:

2RCOOH + Mg® (RCOO) 2Mg + H2

ب) في التفاعلات مع هيدروكسيدات المعادن:

2 روكوه + هيدروكسيد الصوديوم + ركونا + H2O

2) ردود الفعل وفقا لمجموعة OH

يعتبر تكوين الإسترات (R "–COOR") تفاعل أسترة. هذا هو رد فعل تفاعل الأحماض مع الكحول في وجود الأحماض المعدنية. رد الفعل قابل للعكس.

حمض الأسيتيك كحول الإيثيل إستر إستر لحمض الخليك

من المرجح أن تتفاعل الأحماض الخطية ، مثل R-CH2-COOH ، أكثر من الأحماض المتفرعة: R2CH-COOH ، R3C-COOH. تلعب أيونات H + دور المحفز في تفاعل الأسترة:

يستمر التفاعل وفقًا للآلية التالية: يلتقط أكسجين مجموعة الكاربونيل بروتونًا ويشكل كربونات أنا. يربط هذا carbocation جزيء كحول على حساب زوج وحيد من ذرة الأكسجين لتشكيل معقد ثانيًا. معقد ثانيًاقادرة على التحلل بشكل عكسي وتشكيل carbocation ثالثا، أثناء التفكك الذي يتكون الإستر (المحفز - يتم تحرير بروتون).

كان من الأهمية بمكان في هذا التفاعل السؤال: ينفصل الحمض أو الكحول عن الهيدروكسيل في تفاعل تكوين الإستر. بمساعدة "الذرات الموصوفة" (النظير الثقيل 18O) ، تبين أن الماء يتشكل بسبب هيدروجين كحول وهيدروكسيل حمض.

(إذا كان الأكسجين المسمى في الكحول ، فإن الماء الناتج يحتوي على أكسجين عادي)

ردود الفعل مع الاستبدال الكامل لمجموعة OH.

الحصول على مشتقات الأحماض الكربوكسيلية.

1) يمكن الحصول على هاليدات الحمض من خلال عمل خماسي كلوريد الفوسفور (PCl5) ، كلوريد الثيونيل (SOCl2).

2) الهالوجين الموجود في هاليدات الحمض شديد التفاعل ، لذلك يتم استخدام هاليدات الحمض كعوامل أسيلة. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على أنهيدريدات الحمض.

على سبيل المثال ، يستخدم أنهيدريد الخل (R = CH3) في التخليق العضوي كعامل نزع ماء قوي.

3) يتم تكوين الأميدات بفعل الأمونيا.

تتميز الدهون كإسترات بتفاعل تحلل مائي قابل للعكس يتم تحفيزه بواسطة الأحماض المعدنية. بمشاركة القلويات ، يحدث التحلل المائي للدهون بشكل لا رجعة فيه. المنتجات في هذه الحالة هي صابون- أملاح الأحماض الكربوكسيلية العالية والمعادن القلوية.

https://pandia.ru/text/78/506/images/image023_0.gif "width =" 103 "height =" 53 ">

يتم تعلم حمض الأكريليك صناعياً. إنه سائل ذو رائحة نفاذة. يتبلمر بسهولة لتكوين حمض بولي أكريليك.

استرات حمض الأكريليك ، أو بالأحرى منتجات البلمرة ، لها أهمية عملية كبيرة:

إستر إيثيل حمض الأكريليك

مادة البولي أكريلات شفافة وتستخدم لتصنيع مختلف أنواع البلاستيك والزجاج العضوي. تمتلك الميثاكريلات ، استرات حمض الميثاكريليك ، صلابة أكبر من البولي أكريلات.

أفضل زجاج عضوي هو زجاج شبكي - إستر ميثيل لحمض بوليميثاكريليك. يستخدم زجاج شبكي في الطب لتصنيع الأطراف الاصطناعية.

حمض الميثاكريليك إستر الميثيل

بشكل عام ، تتميز الأحماض غير المشبعة بالعديد من التفاعلات المميزة للألكينات: إضافة الهالوجينات ، والهيدروجين من خلال رابطة متعددة ، والأكسدة مع برمنجنات البوتاسيوم ، وتخليق الديين.

أحماض كربوكسيلية ثنائية القاعدة.

أبسط حمض ثنائي القاعدة هو حمض الأكساليك (وجد لأول مرة في حميض) أو حمض إيثانيديويك. الممثل التالي هو حمض malonic أو propanedioic. يسمى حمض ثنائي القاعدة الذي يحتوي على أربع ذرات كربون سكسينيك أو بوتانيديويك.

إن أهم تفاعلات هذه الأحماض هي إنتاج بوليمرات التكثيف.

تكمن تفاعلات الأسترة وإنتاج أميدات الأحماض ثنائية الكربوكسيل في أساس الإنتاج الصناعي ذي الأهمية القصوى من الناحية العملية. بوليمرات التكثيف.

يؤدي تكثيف حمض ثنائي الكربوكسيل والألكانيديول إلى تكوين بوليستر. يستخدم البوليستر على نطاق واسع في إنتاج الألياف الاصطناعية.

يتم الحصول على أحد أهم البوليسترات ، وهو lavsan ، عن طريق التكثيف المتعدد لحمض التيريفثاليك والإيثيلين جلايكول.

يؤدي تكثيف حمض ثنائي الكربوكسيل مع ثنائي أمين إلى التكوين مادة البولي أميد. تستخدم مادة البولي أميد للحصول على المواد الاصطناعية ( صوف صناعي). يتم الحصول على مادة البولي أميد ، الهامة من الناحية العملية ، النايلون 6،6 ، عن طريق التكثيف المتعدد لحمض الأديبيك وهيكساميثيلين ديامين.

موسع يبدو كالتالي:

في الاسم "nylon-6،6" ، يشير الرقم الأول إلى عدد ذرات الكربون في حمض ثنائي الكربوكسيل ، ويشير الرقم الثاني إلى عدد ذرات الكربون في ثنائي الأمين.

إذا تعرض خليط من حمض ثنائي الكربوكسيل العطري (على سبيل المثال ، حمض التيريفثاليك) وديامين عطري لعملية تكاثف متعدد ، يتم الحصول على مواد بولي أميد قابلة للمقارنة في القوة مع منتجات الصلب:

الأحماض الكربوكسيلية. أحماض كربوكسيلية غير مشبعة (غير مشبعة) - مركبات في الجذور الهيدروكربونية التي توجد بها روابط متعددة. اعتمادًا على عددها وطبيعتها ، هناك: 1) أحماض ألكين كربوليك مع الصيغة العامة C * H2 * -iCOOH التي لها رابطة مزدوجة واحدة ؛ 2) الأحماض الكربوكسيلية الألكاديونوية مع الصيغة العامة CnH2a-sCOOH التي لها رابطتان مزدوجتان ؛ 3) الأحماض الكربوكسيلية الألكترينية مع الصيغة العامة CnHgl-sCOOH التي لها ثلاث روابط مزدوجة ؛ 4) الأحماض الكربوكسيلية القلوية مع الصيغة العامة OD ^ -eCOOH التي لها رابطة ثلاثية واحدة. طريقة الاستلام. 1. أكسدة الألدهيدات غير المشبعة: حمض أكرولين أكريليك 2. نزع الهلوجين من أحماض الهالوكربوكسيل: CH2-CH2-CH2-COOH + 2KOH - CH2 = CH-CH2-cook + 2I2o + ka 3. تجفيف أحماض p-hydroxy: الخصائص الفيزيائية. الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة التي تحتوي على عدد كربون 10 أو أكثر ، لها تكوين ^ ^ ، على عكس الأحماض الكربوكسيلية المشبعة ، هي سوائل في ظل الظروف العادية. 7 /؟ أ "أويزومرات الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة مع أي عدد من ذرات الكربون هي مواد بلورية. . في الجدول. يشير الشكل 29.3 إلى الخصائص الفيزيائية لبعض ممثلي الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة. الجدول 29.3. الخصائص الفيزيائية لبعض ممثلي الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة اسم الحمض الصيغة نقطة الانصهار ، درجة حرارة Dplower ° C ، ° C أكريليك С2Н3-СООН 12.1 140.9 Propiolic С2Н - СООН 17.6 144 71.4-71.7 185 اسم الصيغة الحمضية نقطة الانصهار ، درجة الحرارة درجة مئوية X ) Isocrotonic (tfuc-isomer) С3Н5-СООН 15.5 169 Oleic (cis-isomer) С17Н33СООН 13.4 228/15 Elandic (trans -isomer) С17Н33СООН 44234/15 Linoleic Ci7H3iCOOH -5149D Linolenic C ، 7H29/4OO أربعة أحماض تغلي عند ضغوط منخفضة (يشار إليها بالملليمتر زئبق من خلال جزء). الخواص الكيميائية. يؤثر وجود الروابط المزدوجة والثلاثية في الجذر الهيدروكربوني على قوة الأحماض الكربوكسيلية. إذا كان لحمض البروبيونيك ثابت التفكك K- \ u003d 1.34 يو ، فعندئذٍ يكون لحمض الأكريليك أكبر 4 مرات تقريبًا (# = 5.6 * 10 "5) ، وبالنسبة لحمض البروبيوليك فهو أكبر ألف مرة (K \ u003d إن وجود روابط متعددة في جزيئات الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة يحدد قدرتها على الدخول في تفاعلات إضافة وتفاعلات بلمرة وخصائص مسار تفاعلات الأكسدة. جزيء ينكسر في موقع رابطة متعددة مع تكوين خليط من الأحماض أحادية القاعدة وثنائية القاعدة: CH3-CH "CH-COOH حمض grotopic CH eCOOH + HOOC - COOH حمض الأكساليك الخليك [O) الممثلين الفرديين. حمض الأكريليك (البروبينويك) CH2 = CH - COOH سائل ذو رائحة نفاذة ، قابل للامتزاج بالماء من جميع النواحي. تستخدم على نطاق واسع للحصول على بوليمرات مختلفة. حمض الأوليك C8H ، 7CH = CH - (يوجد CH ^ -COOH في شكل شرايين في معظم الزيوت النباتية والدهون الحيوانية ، التي يتم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي ، وهو سائل زيتي عديم اللون ، يتأكسد بسهولة في الهواء ، قابل للذوبان في المذيبات العضوية وغير قابل للامتزاج بالماء المستخدم في إنتاج العطور ومستحضرات التجميل والمنظفات الرغوية وعوامل الترطيب والملدنات حمض اللينوليك CH3 - (CH2) 3 - (CH2 - CH - CH) 2 - (CH2) 7 - COOH يحتوي على شكل جليسريدات في الخضار اتضح أن التحلل المائي هو سائل أصفر خفيف ، قابل للذوبان بدرجة عالية في المذيبات العضوية وغير قابل للذوبان في الماء ، يتأكسد بسهولة ويتبلمر في الهواء ، وحمض اللينولينيك هو سائل زيتي أصفر فاتح ، غير قابل للذوبان في الماء وقابل للذوبان بدرجة عالية في المذيبات العضوية. كجليسيريدات في الزيوت النباتية ويتم الحصول عليها نتيجة تحللها المائي بسهولة تتأكسد وتتبلمر لينوليك ولين لا يتم تصنيع الأحماض الأولينيك في جسم الإنسان والحيوان ، ولكنها ضرورية للحياة ، فهي تدخل الجسم بالطعام ، وبالتالي فهي تنتمي إلى ما يسمى بالأحماض الدهنية الأساسية.

كيف تحصل على. واحد . أكسدة الألدهيدات والكحولات الأولية طريقة شائعة لتحضير الأحماض الكربوكسيلية. العوامل المؤكسدة المستخدمة هي /> K M n O 4 و K 2 C r 2 O 7.

2 طريقة أخرى شائعة هي التحلل المائي للهيدروكربونات المهلجنة التي تحتوي على ثلاث ذرات هالوجين على ذرة كربون واحدة. في هذه الحالة ، تتشكل الكحولات التي تحتوي على مجموعات OH في ذرة كربون واحدة - مثل هذه الكحولات غير مستقرة وتنفصل عن الماء لتكوين حمض الكربوكسيل: />

	ZNaOH
R-CCl 3			→	ص - COOH + H 2 O
	-3NaCl

3. يعد الحصول على الأحماض الكربوكسيلية من السيانيد (النتريل) طريقة مهمة تسمح لك ببناء سلسلة الكربون عند تلقي السيانيد الأصلي. يتم إدخال ذرة كربون إضافية في الجزيء باستخدام تفاعل استبدال هالوجين في جزيء هالوكربون بسيانيد الصوديوم ، على سبيل المثال: />

CH 3 -B r + NaCN→ CH 3 - CN + نبر.

يتم تحلل النتريل الناتج من حمض الأسيتيك (ميثيل السيانيد) عند تسخينه بسهولة لتكوين أسيتات الأمونيوم:

CH 3 CN + 2H 2 O → CH 3 COONH 4.

عندما يتم تحمض المحلول ، يتم إطلاق حمض:

CH 3 COONH 4 + حمض الهيدروكلوريك→ CH 3 COOH + NH 4 Cl.

أربعة. إستعمال كاشف جرينياردحسب المخطط: />

H 2 O
ص- مجبر+ CO 2 → R - COO - مجبر→ R - COOH + Mg (OH) Br

5. التحلل المائي للاسترات: />

R - COOR 1 + KOH → R - COOK + R'OH ،

R-COOK + حمض الهيدروكلوريك → ص— COOH + بوكل .

6. التحلل المائي لأنهيدريد حامض: />

(RCO) 2 O + H 2 O → 2 RCOOH.

7. بالنسبة للأحماض الفردية ، هناك طرق تحضير محددة. />

ينتج حمض الفورميك عن طريق تسخين أول أكسيد الكربون (ثانيًا ) بمسحوق هيدروكسيد الصوديوم تحت ضغط ومعالجة فورمات الصوديوم الناتجة بحمض قوي:

يتم الحصول على حمض الخليك عن طريق الأكسدة الحفزية للبيوتان مع الأكسجين الجوي:

2C 4 H 10 + 5 O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.

للحصول على حمض البنزويك ، يمكن للمرء استخدام أكسدة متماثلات البنزين أحادية الاستبدال بمحلول حمضي من برمنجنات البوتاسيوم:

5C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 \ u003d 5C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14H2O.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على حمض البنزويك من استخدام البنزالديهايد ردود فعل كانيزارو. في هذا التفاعل ، يعالج البنزالديهايد بمحلول 40-60٪ هيدروكسيد الصوديوم في درجة حرارة الغرفة. الأكسدة والاختزال في وقت واحد يؤديان إلى التكوين حمض البنزويكوبناءً عليه فينيل ميثانول (كحول بنزيل):

الخواص الكيميائية. الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض أقوى من الكحوليات ، حيث زادت ذرة الهيدروجين في مجموعة الكربوكسيل من الحركة بسبب تأثير مجموعة ثاني أكسيد الكربون. في محلول مائي ، تتفكك الأحماض الكربوكسيلية: />

RCOOH RCOO - + H +

ومع ذلك ، بسبب الطبيعة التساهمية لجزيئات الكربون من خلال الأحماض ، فإن توازن التفكك أعلاه كافٍتحولت بقوة إلى اليسار. وهكذا ، الأحماض الكربوكسيلية هم أحماض ضعيفة بشكل عام. على سبيل المثال ، الإيثان (خليك)يتميز الحمض بثابت التفكك K a = 1.7 * 10 -5./>

تؤثر البدائل الموجودة في جزيء حمض الكربوكسيل بشدة على حموضته بسبب تأثير حثي. بدائل مثل الكلور أو جذور فينيل تسحب كثافة الإلكترون على نفسها وبالتالي تسبب تأثيرًا استقرائيًا سلبيًا (- /). يؤدي سحب كثافة الإلكترون بعيدًا عن ذرة الهيدروجين الكربوكسيل إلى زيادة حموضة الكربوكسيل الأحماض. في المقابل ، فإن البدائل مثل مجموعات الألكيل لها خصائص تبرع بالإلكترون وتخلق تأثيرًا استقرائيًا إيجابيًا ، + I. تقلل الحموضة. تأثير البدائل على حموضة الأحماض الكربوكسيليةيتجلى بوضوح في قيم ثوابت التفككك أ لبعض الأحماض. بالإضافة إلى قوة الحمضيتأثر بوجود رابطة متعددة مترافقة.

صيغة الأحماض الكربوكسيليةك أ

Propionic CH 3 CH 2 COOH 1.3 * 10 -5

زيت CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1.5 * 10 -5

الخليك CH 3 COOH 1.7 * 10 -5

Crotonic CH 3 - CH \ u003d CH - COOH 2.0 * 10 -5

فينيل أسيتيك CH 2 \ u003d CH-CH 2 COOH 3.8 * 10 -5

أكريليك CH 2 \ u003d CH-COOH 5.6 * 10 -5

هيدروكلوريد الفورميك 6.1 * 10 -4

بنزويك C 6 H 5 COOH 1.4 * 10 -4

كلورو أسيتيك CH 2 ClCOOH 2.2 * 10 -3

Tetron CH 3 - C C - COOH 1.3 * 10 -3

ثنائي كلورو أسيتيك CHCl 2 COOH 5.6 * 10 -2

أوكساليك HOOC - COOH 5.9 * 10 -2

ثلاثي كلورو أسيتيكCCl 3 COOH 2.2 * 10 -1

يؤدي التأثير المتبادل للذرات في جزيئات الأحماض ثنائية الكربوكسيل إلى حقيقة أنها أقوى من الأحماض أحادية القاعدة.

2. تكوين الملح. الأحماض الكربوكسيلية لها جميع خصائص الأحماض العادية. تتفاعل مع المعادن النشطة والأكاسيد الأساسية وقواعد وأملاح الأحماض الضعيفة:

2 RCOOH + M g → (RCOO) 2 Mg + H 2 ،

2 RCOOH + CaO → (RCOO) 2 Ca + H 2 O ،

RCOOH + هيدروكسيد الصوديوم → ركونا+ H 2 O ،

RCOOH + ناهكو 3 → ركونا+ H 2 O + CO 2.

الأحماض الكربوكسيلية ضعيفة ، لذا فإن الأحماض المعدنية القوية تزيحها عن الأملاح المقابلة لها:

CH 3 كونا + حمض الهيدروكلوريك→ CH 3 COOH + كلوريد الصوديوم.

يتم تحلل أملاح الأحماض الكربوكسيلية في المحاليل المائية:

CH 3 SOOK + H 2 O CH 3 COOH + CON.

يكمن الاختلاف بين الأحماض الكربوكسيلية والأحماض المعدنية في إمكانية تكوين عدد من المشتقات الوظيفية.

3. تكوين مشتقات وظيفية للأحماض الكربوكسيلية. عند استبدال مجموعة OH في الأحماض الكربوكسيلية بمجموعات مختلفة (/> X ) تتكون المشتقات الوظيفية للأحماض بالصيغة العامة R-CO-X ؛ هنا R يعني مجموعة ألكيل أو أريل. على الرغم من أن النتريل لها صيغة عامة مختلفة ( R-CN ) ، وعادة ما تعتبر أيضًا مشتقات الأحماض الكربوكسيلية ، حيث يمكن الحصول عليها من هذه الأحماض.

يتم تحضير كلوريد الحمض بفعل كلوريد الفوسفور (ت) للأحماض:

R-CO-OH + RS l 5 → R-CO- Cl + ROS l 3 + حمض الهيدروكلوريك.

أمثلة الاتصال

حامض حمض البنزويك الإيثانويك (الخليك) كلوريد الحمض كلوريد الإيثانول كلوريد البنزويل (كلوريد الأسيتيل) أنهيدريد حمض الأنهيدريت البنزويك الإيثان (الخليك) الأنهيدريت استر إيثيل إيثانوات (أسيتات إيثيل) ميثيل بنزوات الأميد إيثاناميد (أسيتاميد) بنزاميد النتريل إيثاننيتريل بنزونيتريل (أسيتونتريل)

تتكون الأنهيدريدات من الأحماض الكربوكسيلية تحت تأثير عوامل إزالة الماء:

2 R - CO - OH + P 2 O 5 → (R - CO -) 2 O + 2HPO 3.

تتشكل الإسترات عن طريق تسخين حمض بالكحول في وجود حمض الكبريتيك (تفاعل الأسترة القابل للعكس):

تم إنشاء آلية تفاعل الأسترة بواسطة طريقة "المعلمة الذرة".

يمكن أيضًا الحصول على الإسترات عن طريق تفاعل كلوريد الحمض وكحولات الفلزات القلوية:

R-CO-Cl + Na-O-R '→ R-CO-OR' + NaCl.

تؤدي تفاعلات كلوريد حمض الكربوكسيل مع الأمونيا إلى تكوين الأميدات:

CH 3 -CO-C لتر + CH 3 → CH 3 -CO-CH 2 +حمض الهيدروكلوريك.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على الأميدات عن طريق تسخين أملاح الأمونيوم للأحماض الكربوكسيلية:

عندما يتم تسخين الأميدات في وجود عوامل تجفيف ، فإنها تجف لتكوين النتريل:

	ص 2 0 5
CH 3 - CO - NH 2	→	CH 3 - C ≡ N + H 2 O

المشتقات الوظيفية للأحماض السفلية هي السوائل المتطايرة. يتم تحللها جميعًا بسهولة بتكوين الحمض الأصلي:

R-CO-X + H 2 O → R-CO-OH + HX.

في بيئة حمضية ، يمكن أن تكون هذه التفاعلات قابلة للعكس. التحلل المائي في وسط قلوي لا رجوع فيه ويؤدي إلى تكوين أملاح الأحماض الكربوكسيلية ، على سبيل المثال:

R-CO-OR '+ هيدروكسيد الصوديوم → R-CO-ONa + R'OH.

أربعة. يرجع عدد من خصائص الأحماض الكربوكسيلية إلى وجود جذور هيدروكربونية. وهكذا ، تحت تأثير الهالوجينات على الأحماض في وجود الفوسفور الأحمر ، تتشكل الأحماض المستبدلة بالهالوجين ، ويتم استبدال ذرة الهيدروجين في ذرة الكربون المجاورة لمجموعة الكربوكسيل (ذرة) بهالوجين:

	ص كر
CH 3 -CH 2 -COOH + Br 2	→	CH 3 -SNBr-COOH + HBr

الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة قادرة على إضافة تفاعلات:

CH 2 \ u003d CH-COOH + H 2 → CH 3 -CH 2 -COOH ،

CH 2 \ u003d CH-COOH + C l 2 → CH 2 C l -CHS l -COOH ،

CH 2 \ u003d CH-COOH + HCl → CH 2 C l -CH 2 -COOH ،

CH 2 \ u003d CH-COOH + H 2 O → BUT-CH 2 -CH 2 -COOH ،

رد الفعل الأخيرين يتعارض مع حكم ماركوفنيكوف.

الأحماض الكربوكسيلية غير المشبعة ومشتقاتها قادرة على ذلك تفاعلات البلمرة.

5. تفاعلات الأكسدة والاختزال للأحماض الكربوكسيلية. />

يمكن تحويل الأحماض الكربوكسيلية تحت تأثير عوامل الاختزال في وجود محفزات إلى ألدهيدات وكحولات وحتى هيدروكربونات:

يحتوي حمض الفورميك HCOOH على عدد من الميزات ، حيث يحتوي على مجموعة ألدهيد:

حمض الفورميك هو عامل اختزال قوي ويتأكسد بسهولة إلى ثاني أكسيد الكربون. إنها تعطي رد فعل المرآة الفضية:

HCOOH + 2 أوه → 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O ،

أو في شكل مبسط:

C H 3 HCOOH + Ag 2 O → 2Ag + CO 2 + H 2 O.

بالإضافة إلى ذلك ، يتأكسد حمض الفورميك بالكلور:

HCOOH + Cl 2 → ثاني أكسيد الكربون 2 + 2حمض الهيدروكلوريك.

في جو الأكسجين ، تتأكسد الأحماض الكربوكسيلية إلى CO 2 و H 2 O:

CH 3 COOH + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

6. تفاعلات نزع الكربوكسيل. الأحماض أحادية الكربوكسيل المشبعة غير المستبدلة ، بسبب القوة العالية لرابطة C-C ، يصعب نزع الكربوكسيل عند تسخينها. يتطلب ذلك اندماج ملح فلز قلوي لحمض كربوكسيل مع مادة قلوية: />

يساهم ظهور بدائل التبرع بالإلكترون في الجذر الهيدروكربوني في تفاعلات نزع الكربوكسيل:

الأحماض الكربوكسيلية ثنائية القاعدة تنقسم بسهولة عن ثاني أكسيد الكربون عند تسخينها: