Grafičko rješavanje jednadžbi. Grafički način rješavanja jednadžbi

Karboksilne kiseline su derivati ​​ugljikovodika koji sadrže jednu ili više karboksilnih skupina.

Broj karboksilnih skupina karakterizira bazičnost kiseline.

Ovisno o broju karboksilnih skupina, karboksilne kiseline se dijele na monobazične karboksilne kiseline (sadrže jednu karboksilnu skupinu), dvobazične (sadrže dvije karboksilne skupine) i polibazične kiseline.

Ovisno o vrsti radikala vezanog uz karboksilnu skupinu, karboksilne kiseline dijelimo na zasićene, nezasićene i aromatske. Zasićene i nezasićene kiseline objedinjuju se pod općim nazivom alifatske ili masne kiseline.

1. Jednobazične karboksilne kiseline

1.1 Homologne serije i nomenklatura

Homologni niz jednobazičnih zasićenih karboksilnih kiselina (ponekad zvanih masne kiseline) počinje mravljom kiselinom

Formula homologne serije

Nomenklatura IUPAC-a dopušta mnogim kiselinama da zadrže svoja trivijalna imena, koja obično označavaju prirodni izvor iz kojeg je određena kiselina izolirana, na primjer, mravlja, octena, maslačna, valerijanska itd.

Za složenije slučajeve nazivi kiselina izvode se iz naziva ugljikovodika s istim brojem ugljikovih atoma kao u molekuli kiseline, uz dodatak završetka -ovaja i riječi kiselina. Mravlja kiselina H-COOH naziva se metanska kiselina, octena kiselina CH3-COOH naziva se etanska kiselina itd.

Stoga se kiseline smatraju derivatima ugljikovodika, od kojih se jedna jedinica pretvara u karboksil:

Pri sastavljanju imena kiselina razgranatog lanca prema racionalnoj nomenklaturi, one se smatraju derivatima octene kiseline, u čijoj su molekuli atomi vodika zamijenjeni radikalima, na primjer, trimetiloctena kiselina (CH 3) 3 C - COOH.

1.2 Fizikalna svojstva karboksilnih kiselina

Samo s čisto formalnog gledišta karboksilna skupina se može smatrati kombinacijom karbonilne i hidroksilne funkcije. Naime, njihov međusobni utjecaj je takav da potpuno mijenja njihova svojstva.

Polarizacija dvostruke veze C=0, uobičajena za karbonil, jako se povećava zbog dodatne kontrakcije slobodnog elektronskog para iz susjednog atoma kisika hidroksilne skupine:

Posljedica toga je značajno slabljenje O-H veze u hidroksilu i lakoća apstrakcije atoma vodika iz njega u obliku protona (H +).

Pojava smanjene gustoće elektrona (δ+) na središnjem ugljikovom atomu karboksilne skupine također dovodi do kontrakcije σ-elektrona susjedne C-C veze na karboksilnu skupinu i pojave (kao u aldehidima i ketonima) reduciranog elektronska gustoća (δ +) na α-ugljikovom atomu kiseline .

Sve karboksilne kiseline su kisele (dokazuje se indikatorima) i tvore soli s hidroksidima, oksidima i karbonatima metala i s aktivnim metalima:

Karboksilne kiseline u većini slučajeva u vodenoj otopini disociraju samo u maloj mjeri i slabe su kiseline, znatno inferiornije od takvih kiselina kao što su klorovodična, dušična i sumporna. Tako, kada se jedan mol otopi u 16 litara vode, stupanj disocijacije mravlje kiseline je 0,06, octene kiseline je 0,0167, dok je klorovodična kiselina s takvim razrjeđenjem gotovo potpuno disocirana. Za većinu monobazičnih karboksilnih kiselina rK A

= 4,8, samo mravlja kiselina ima nižu vrijednost pKa (oko 3,7), što se objašnjava odsutnošću elektrodonatorskog učinka alkilnih skupina.

U bezvodnim mineralnim kiselinama, karboksilne kiseline se protoniraju na kisiku da bi formirale karbokatione:

Pomak u gustoći elektrona u molekuli nedisocirane karboksilne kiseline, koji je gore spomenut, smanjuje gustoću elektrona na hidroksilnom atomu kisika i povećava je na karbonilnom atomu kisika. Ovaj pomak se dodatno povećava u kiselom anionu:

Rezultat pomaka je potpuno izjednačavanje naboja u anionu, koji zapravo postoji u obliku A - rezonancija karboksilatnog aniona.

Prva četiri predstavnika niza karboksilnih kiselina su pokretne tekućine, koje se u svim aspektima miješaju s vodom. Kiseline, čija molekula sadrži od pet do devet atoma ugljika (kao i izomaslačna kiselina), su uljaste tekućine, njihova topljivost u vodi je niska.

Mravlja, octena i propionska kiselina imaju oštar miris; Srednji članovi serije imaju neugodan miris; više kiseline nemaju miris.

Na fizikalna svojstva karboksilnih kiselina utječe značajan stupanj asocijacije zbog stvaranja vodikovih veza. Kiseline stvaraju jake vodikove veze jer su O-H veze u njima jako polarizirane.

Osim toga, karboksilne kiseline su sposobne stvarati vodikove veze uz sudjelovanje atoma kisika karbonilnog dipola, koji ima značajnu elektronegativnost. Doista, u krutom i tekućem stanju karboksilne kiseline postoje uglavnom u obliku cikličkih dimera:

Takve dimerne strukture zadržavaju se u određenoj mjeri čak iu plinovitom stanju iu razrijeđenim otopinama u nepolarnim otapalima.

Karboksilne kiseline su organske kiseline. Dio su živih organizama i sudjeluju u metabolizmu. Kemijska svojstva karboksilnih kiselina određena su prisutnošću karboksilne skupine -COOH. Tu spadaju octena, mravlja, oksalna, maslačna i niz drugih kiselina.

Opći opis

• Postoji nekoliko načina za dobivanje karboksilnih kiselina:
• oksidacija alkohola - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (iz etanola nastaje octena kiselina);
• oksidacija aldehida - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH;
• oksidacija butana - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O;
• karbonilacija alkohola - CH 3 + CO → CH 3 COOH;
• razgradnjom oksalne kiseline nastaje mravlja kiselina - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2;

interakcija soli s koncentriranom sumpornom kiselinom - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4.

Riža. 1. Metode dobivanja karboksilnih kiselina.

• Fizička svojstva karboksilnih kiselina:
• vrelište više od vrelišta odgovarajućih ugljikovodika i alkohola;
• dobra topljivost u vodi - otapaju se u katione vodika i anione kiselinskog ostatka (slabi su elektroliti);

povećanjem broja ugljikovih atoma smanjuje se jakost kiselina.

Karboksilne kiseline imaju jake vodikove veze (jače od alkohola), što je uzrokovano velikim pozitivnim nabojem na atomu vodika u karboksilnoj skupini.

Interakcija

Karboksilne kiseline mijenjaju boju indikatora. Lakmus i metiloranž pocrvene.

Riža. 2. Interakcija s indikatorima.

Tablica kemijskih svojstava karboksilnih kiselina opisuje interakciju kiselina s drugim tvarima.	Reakcije	Proizlaziti
Primjer	S metalima	Otpušta se vodik i nastaju soli
2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2	Nastaju sol i voda	2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O
S temeljom (neutralizacija)	Nastaju sol i voda	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
S karbonatima	Oslobađaju se ugljični dioksid i voda	2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
Sa solima slabih kiselina	Nastaje anorganska kiselina	2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3
S amonijakom ili amonijevim hidroksidom	Nastaje amonijev acetat. Prilikom interakcije s hidroksidom oslobađa se voda	CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O
S alkoholima (esterifikacija)	Nastaju esteri	CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Halogeniranje	Nastaje sol	CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

Soli nastale međudjelovanjem tvari s mravljom kiselinom nazivaju se formati, a s octenom kiselinom - acetati.

Dekarboksilacija

Uklanjanje karboksilne skupine naziva se dekarboksilacija, što se događa u sljedećim slučajevima:

• pri zagrijavanju soli u prisutnosti čvrstih alkalija uz stvaranje alkana - RCOONa čvrsta + NaOH čvrsta → RH + Na 2 CO 3;
• pri zagrijavanju krutih soli - (CH 3 COO) 2 Ca → CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3;
• kod kalciniranja benzojeve kiseline - Ph-COOH → PhH + CO 2;
• tijekom elektrolize otopina soli - 2RCOONa + H 2 O → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.

Riža. 3. Proces dekarboksilacije.

Što smo naučili?

Iz lekcije 10. razreda učili smo o osnovnim kemijskim i fizikalnim svojstvima karboksilnih kiselina. Nastaju tijekom oksidacije alkohola, aldehida, butana, tijekom karbonilacije, razgradnje i interakcije sa sumpornom kiselinom. Kiseline su visoko topljive u vodi i vriju na višim temperaturama od alkohola. Tijekom dekarboksilacije, -COOH skupina se uklanja. Karboksilne kiseline međusobno djeluju sa solima, metalima, oksidima, hidroksidima, solima i amonijakom.

Test na temu

Ocjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.2. Ukupno primljenih ocjena: 92.

Karboksilne kiseline (2 predavanja)

1. Definicija. Klasifikacija.

2. Izomerija i nomenklatura monobazičnih karboksilnih kiselina

3. Fizikalna svojstva kiselina

4. Kemijska svojstva. Struktura karbonilne skupine.

Karboksilne kiseline – to su derivati ​​ugljikovodika koji sadrže karboksilnu skupinu (-COOH).

Podjela karboksilnih kiselina

Karboksilne kiseline se klasificiraju prema dvije strukturne karakteristike.

1) Prema broju karboksilnih skupina kiseline dijele se na:

Ø jednobazni (monougljik)

Ø višebazni (dikarbonski, trikarbonski, itd.)

.

2) Od strane prirodu ugljikovodičnog radikala razlikuju se kiseline:

Ø ograničavanje (na primjer, CH3CH2CH2COOH)

Ø nezasićeni (CH2=CHCH2COOH)

Ø aromatski (RC6H4COOH)

Jednobazične zasićene karboksilne kiseline

Opća formula takvih kiselina je CnH2nO2 ili CnH2n+1COOH

Nomenklatura i izomerija karboksilnih kiselina

Kiseline s manje od četiri ugljikova atoma nemaju izomere. Ako je broj atoma četiri, kiseline imaju dva izomera; ako je broj atoma pet, postoji pet izomera.

Za imenovanje kiselina koriste se sljedeće vrste nomenklature:

ü trivijalan

ü racionalan.

Nazivi karboksilnih kiselina konstruirani su korištenjem imena octene kiseline kao baze. Preostale kiseline smatraju se njegovim derivatima sa zamjenom vodikovih atoma u metilnoj skupini složenijim radikalima. Ostala pravila u potpunosti su u skladu s pravilima racionalne nomenklature ugljikovodika (detaljno su izložena na početku predavanja).

Pri sastavljanju imena karboksilne kiseline kao osnova se uzima najdulji lanac koji sadrži karboksilnu skupinu. Numeriranje počinje ugljikovim atomom karboksilne skupine (broj koji označava položaj funkcionalne skupine nije naveden). Sufiks - dodaje se nazivu ugljikovodika na temelju broja ugljikovih atoma u glavnom lancu. oična kiselina . Brojevi i prefiksi označavaju položaj i broj supstituenata.

Nomenklatura karboksilnih kiselina identična je nomenklaturi aldehida. što ga čini mnogo lakšim za razumijevanje i proučavanje.

Nazivi pojedinih predstavnika karboksilnih kiselina

	Trivijalno ime	Racionalno
	mrav	mrav	metan
	ocat	ocat	etan
CH3-CH2-COOH	propionski	metiloctena	propan
CH3-CH2-CH2-COOH	ulje	etilacetat	butan
CH3-CH2-CH2-CH2-COOH	odoljen	propylacetic	pentan
		metil sekbutil octena kiselina	2,3-dimetilpentan

Dobivanje karboksilnih kiselina

U prethodnim predavanjima raspravljano je o mnogim metodama za proizvodnju jednobazičnih kiselina:

1) oksidacija alkohola

2) ozonoliza alkena

3) oksidacija karbonilnih spojeva (aldehidi i ketoni)

4) hidroliza geminalnih trihalogenih derivata ugljikovodika (slično hidrolizi dihalogenih derivata u proizvodnji aldehida, metoda 5):

5) hidroliza kiselinskih derivata (halogeni derivati, esteri, nitrili)

6) karboksilacija organometalnih spojeva

Ovo je univerzalna metoda za dobivanje karboksilnih kiselina i laboratorijska je metoda.

Fizička svojstva

Niže kiseline s brojem atoma C1-C3 su bezbojne tekućine karakterističnog oštrog mirisa.

Kiseline sastava C4-C9 su uljaste tekućine neugodnog mirisa, slabo topljive u vodi.

Kiseline sastava C10 i više su krutine netopljive u vodi.

Dakle, s povećanjem molekulske mase smanjuje se topljivost kiselina u vodi.

Visoka vrelišta kiselina posljedica su stvaranja međumolekulskih vodikovih veza, a uz to je povezana i dobra topljivost u vodi (vodikove veze nastaju s molekulama vode).

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

Kemijska svojstva kiselina

Struktura karboksilne skupine

Karboksilna skupina spaja dvije funkcionalne skupine - karbonilnu i hidroksilnu, koje međusobno utječu jedna na drugu:

Kisela svojstva karboksilnih kiselina dosta su izražena. To se objašnjava međusobnim utjecajem atoma u karboksilnoj skupini. Elektronska gustoća u kojoj je pomaknuta prema elektronegativnijem kisiku hidroksi skupine, što slabi O-H vezu i olakšava odvajanje atoma vodika, tj. olakšava disocijaciju kiseline (to je zbog činjenice da +M učinak OH skupine prevladava nad –I efektom) . Pokretljivost protona koji se nalaze u α-položaju također je određena strukturom COOH skupine (detaljna objašnjenja data su u predavanju “Aldehidi i ketoni”).

1) Svojstva kiseline

Disocijacija kiselina. U vodenoj otopini karboksilne kiseline se razlažu na ione i imaju kiselu reakciju. To se može otkriti pomoću indikatora koji se razmatra kvalitativno određivanje kiselina. Na primjer, lakmus postaje crven.

https://pandia.ru/text/78/506/images/image011_0.gif" width="476 height=87" height="87">

granične rezonantne strukture C-O veze su poravnate

Mezomerija je pojava izjednačavanja gustoće elektrona između dva atoma kisika.

Karboksilne kiseline su jače kiseline od alkohola.

Mravlja kiselina je najjača, to je zbog nedostatka elektrodonatorskog učinka alkilnih skupina. Supstituenti s pozitivnim induktivnim učinkom (donor elektrona - CH3, C2H5) smanjuju kiselost; teže se uklanja vodik iz kisika u OH skupini.

Stvaranje soli. Kiseline mogu tvoriti soli s metalima, njihovim oksidima i hidroksidima.

a) u interakciji s metalima:

2RCOOH + Mg ® (RCOO) 2Mg + H2

b) u reakcijama s metalnim hidroksidima:

2RCOOH + NaOH ® RCOONa + H2O

2) Reakcije na OH skupini

Stvaranje estera (R"–COOR") je reakcija esterifikacije. Ovo je reakcija kiselina s alkoholima u prisutnosti mineralnih kiselina. Reakcija je reverzibilna.

octena kiselina etil alkohol etil octena kiselina

Kiseline s linearnom strukturom, kao što je R-CH2-COOH, vjerojatnije će reagirati nego kiseline s razgranatom strukturom: R2CH-COOH, R3C-COOH. Ulogu katalizatora u reakciji esterifikacije imaju ioni H+:

Reakcija se odvija prema sljedećem mehanizmu: kisik karbonilne skupine hvata proton i stvara karbokation ja. Ovaj karbokation veže molekulu alkohola preko usamljenog para atoma kisika i tvori kompleks II. Kompleks II sposoban za reverzibilnu razgradnju i stvaranje karbokationa III, čijom disocijacijom nastaje ester (tako se oslobađa katalizator - proton).

Od velikog interesa u ovoj reakciji bilo je pitanje eliminira li kiselina ili alkohol hidroksil u reakciji stvaranja estera. Koristeći “obilježene atome” (teški izotop 18O), pokazano je da voda nastaje zbog vodika alkohola i hidroksilne kiseline.

(ako je označeni kisik u alkoholu, tada dobivena voda sadrži obični kisik)

Reakcije s potpunom zamjenom OH skupine.

Dobivanje derivata karboksilnih kiselina.

1) kiselinski halogenidi mogu se dobiti djelovanjem fosfornog pentaklorida (PCl5), tionil klorida (SOCl2).

2) halogen u kiselim halidima je vrlo reaktivan, pa se kiseli halogenidi koriste kao sredstva za aciliranje. Tako se pripremaju kiselinski anhidridi.

Na primjer, anhidrid octene kiseline (R = CH3) koristi se u organskoj sintezi kao jako sredstvo za uklanjanje vode.

3) nastajanje amida odvija se djelovanjem amonijaka.

Masti, kao esteri, karakterizirane su reverzibilnom reakcijom hidrolize koju kataliziraju mineralne kiseline. Uz sudjelovanje lužina, hidroliza masti događa se nepovratno. Proizvodi u ovom slučaju su sapun- soli viših karboksilnih kiselina i alkalijskih metala.

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

Akrilna kiselina dobiva se sintetski. To je tekućina oštrog mirisa. Lako polimerizira u poliakrilnu kiselinu.

Esteri akrilne kiseline, odnosno proizvodi njihove polimerizacije, od velike su praktične važnosti:

etil ester akrilne kiseline

Poliakrilati su prozirni i koriste se za izradu raznih vrsta plastike i organskog stakla. Metakrilati, esteri metakrilne kiseline, imaju veću tvrdoću od poliakrilata.

Najbolje organsko staklo je pleksiglas - metil ester polimetakrilne kiseline. Pleksiglas se koristi u medicini za izradu protetike.

metil ester metakrilne kiseline

Općenito, nezasićene kiseline karakteriziraju mnoge reakcije karakteristične za alkene: adicija halogena, vodik na višestrukoj vezi, oksidacija s kalijevim permanganatom, sinteza diena.

Dibazične karboksilne kiseline.

Najjednostavnija dvobazna kiselina je oksalna kiselina (prvi put pronađena u kiselici) ili etandijeva kiselina. Sljedeći predstavnik je malonska ili propandioična kiselina. Dibazična kiselina s četiri atoma ugljika naziva se jantarna ili butandioična kiselina.

Najvažnije reakcije takvih kiselina su proizvodnja kondenzacijskih polimera.

Reakcije esterifikacije i proizvodnja amida dikarboksilnih kiselina temelj su industrijske proizvodnje iznimno važnih u praksi kondenzacijski polimeri.

Kondenzacija dikarboksilne kiseline i alkandiola dovodi do stvaranja poliestera. Poliesteri se široko koriste u proizvodnji sintetičkih vlakana.

Jedan od najvažnijih poliestera, lavsan, dobiva se polikondenzacijom tereftalne kiseline i etilen glikola.

Kondenzacija dikarboksilne kiseline s diaminom dovodi do stvaranja poliamid. Poliamidi se koriste za proizvodnju sintetičkih materijala ( sintetička vuna). Praktično važan poliamid, najlon-6,6, dobiva se polikondenzacijom adipinske kiseline i heksametilendiamina.

Kada se proširi, izgleda ovako:

U nazivu "najlon-6,6" prvi broj označava broj ugljikovih atoma u dikarboksilnoj kiselini, a drugi broj označava broj ugljikovih atoma u diaminu.

Ako se mješavina aromatske dikarboksilne kiseline (na primjer, tereftalne kiseline) i aromatskog diamina podvrgne procesu polikondenzacije, dobivaju se poliamidni materijali koji su po čvrstoći usporedivi s proizvodima od čelika:

Karboksilne kiseline. Nezasićene (nezasićene) karboksilne kiseline su spojevi čiji ugljikovodični radikali sadrže višestruke veze. Akrilna (propenska) kiselina CH2=CH - COOH je tekućina oštrog mirisa, miješa se s vodom u svim aspektima. Naširoko se koristi za proizvodnju raznih polimera. Oleinska kiselina C8H,7CH=CH - (CH^-COOH nalazi se u obliku glicerida u većini biljnih ulja i životinjskih masti, dobiva se hidrolizom, bezbojna je uljasta tekućina, lako oksidira na zraku, topiva u organskim otapalima i ne miješa se. s vodom Koristi se za proizvodnju parfema i kozmetike, sredstava za kvašenje i omekšavanja CH3 - (CH2)3 - (CH2 - CH)2 - (CH2)7 - COOH u biljnim uljima, je svijetlo žuta tekućina, visoko topljiva u organskim otapalima i netopljiva u vodi, te se dobiva kao Linolna i linolenska kiselina se ne sintetiziraju u ljudskom i životinjskom organizmu, ali su neophodne za život, unose se u organizam hranom, pa se svrstavaju u esencijalne masne kiseline.

Metode dobivanja. 1. Oksidacija aldehida i primarnih alkohola je uobičajena metoda za pripremu karboksilnih kiselina. />K M n O 4 i K 2 C r 2 O 7 koriste se kao oksidansi.

2 Druga uobičajena metoda je hidroliza halogeniranih ugljikovodika koji sadrže tri atoma halogena po atomu ugljika. U tom slučaju nastaju alkoholi koji sadrže OH skupine na jednom atomu ugljika - takvi su alkoholi nestabilni i odvajaju se od vode u karboksilnu kiselinu:

	ZNaON
R-CCl 3			→	R - COOH + H2O
	-3NaCl

3. Dobivanje karboksilnih kiselina iz cijanida (nitrila) važna je metoda koja vam omogućuje povećanje ugljikovog lanca pri dobivanju izvornog cijanida. Dodatni atom ugljika uvodi se u molekulu pomoću reakcije zamjene halogena u molekuli halougljika s natrijevim cijanidom, na primjer:

CH3-Br+ NaCN→ CH 3 - CN + NaBr.

Rezultirajući nitril octene kiseline (metil cijanid) lako se hidrolizira kada se zagrije da nastane amonijev acetat:

CH 3 CN + 2H 2 O → CH 3 COONH 4.

Kada se otopina zakiseli, oslobađa se kiselina:

CH 3 COONH 4 + HCl→ CH 3 COOH + NH 4 Cl.

4. Korištenje Grignardov reagens prema shemi:/>

H 2 O
R— MgBr+ CO 2 → R — COO — MgBr→ R - COOH + Mg (OH) Br

5. Hidroliza estera:/>

R - COOR 1 + KON → R - KUHAR + R'OH,

R - KUHAR + HCl → R— COOH+ KCl .

6. Hidroliza kiselinskih anhidrida:/>

(RCO) 2 O + H 2 O → 2 RCOOH.

7. Za pojedine kiseline postoje posebne metode pripreme./>

Mravlja kiselina se priprema zagrijavanjem ugljikovog monoksida ( II ) s praškastim natrijevim hidroksidom pod tlakom i obradom dobivenog natrijeva formata jakom kiselinom:

Octena kiselina nastaje katalitičkom oksidacijom butana s atmosferskim kisikom:

2C 4 H 10 + 5 O 2 → 4CH3COOH + 2H2O.

Za dobivanje benzojeve kiseline možete koristiti oksidaciju monosupstituiranih homologa benzena s kiselom otopinom kalijevog permanganata:

5C6H5-CH3+6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 = 5C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14 H20.

Dodatno, benzojeva kiselina se može dobiti iz benzaldehida Cannizzarove reakcije. U ovoj reakciji, benzaldehid se tretira s 40-60% otopinom natrijevog hidroksida na sobnoj temperaturi. Istodobna oksidacija i redukcija dovodi do stvaranja benzojeva kiselina i, prema tome, fenilmetanol (benzil alkohol):

Kemijska svojstva. Karboksilne kiseline su jače kiseline od alkohola jer vodikov atom u karboksilnoj skupini ima povećanu pokretljivost zbog utjecaja CO skupine. U vodenoj otopini karboksilne kiseline disociraju:

RCOOH RCOO—+H+

Međutim, zbog kovalentne prirode molekula ugljika y kiseline, gornja ravnoteža disocijacije je dovoljna jako pomaknut ulijevo. Dakle, karboksilne kiseline - Obično su to slabe kiseline. Na primjer, etan (octena)kiselinu karakterizira konstanta disocijacije K a = 1,7*10 -5./>

Supstituenti prisutni u molekuli karboksilne kiseline uvelike utječu na njenu kiselost zbog učinka koji imaju induktivni učinak. Supstituenti poput klora ili fenilnog radikala privlače elektronsku gustoću i stoga uzrokuju negativan induktivni učinak (-/). Povlačenje elektronske gustoće s karboksilnog atoma vodika dovodi do povećanja kiselosti karboksilne kiseline. kiseline. Nasuprot tome, supstituenti kao što su alkilne skupine imaju svojstva doniranja elektrona i stvaraju pozitivan induktivni učinak, +I. Smanjuju kiselost. Utjecaj supstituenata na kiselost karboksilnih kiselinajasno se očituje u vrijednostima konstanti disocijacije K a za brojne kiseline. Osim toga, jačina kiselineje pod utjecajem prisutnosti konjugirane višestruke veze.

Formula karboksilnih kiselina K a

Propion CH3CH2COOH 1.3x10-5

Ulje CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1,5*10 -5

Octena kiselina CH3COOH 1,7 x 10 -5

Croton CH 3 - CH = CH - COOH 2,0 * 10 -5

Vinilocetni CH2=CH-CH2COOH 3.8x10-5

Akril CH 2 =CH-COOH 5,6*10 -5

Mravlja HCOOH 6.1*10 -4

Benzoeva kiselina C6H5COOH 1.4x10-4

Kloroctena CH2ClCOOH 2,2 x 10 -3

Tetronic CH 3 - C ≡ C - COOH 1,3*10 -3

Dikloroctena CHCl 2 COOH 5,6 x 10 -2

Oksalni HOOC – COOH 5,9*10 -2

trikloroctenaCCl 3 COOH 2,2 x 10 -1

Međusobni utjecaj atoma u molekulama dikarboksilnih kiselina dovodi do toga da su one jače od monobazičnih kiselina.

2. Stvaranje soli. Karboksilne kiseline imaju sva svojstva običnih kiselina. Reagiraju s aktivnim metalima, bazičnim oksidima, bazama i solima slabih kiselina:

2 RCOOH + M g → (RCOO) 2 Mg + H 2,

2 RCOOH + CaO → (RCOO) 2 Ca + H 2 O,

RCOOH+ NaOH → RCOONa+ H2O,

RCOOH+ NaHCO 3 → RCOONa+ H2O + CO2.

Karboksilne kiseline su slabe, pa ih jake mineralne kiseline istiskuju iz odgovarajućih soli:

CH 3 COONa + HCl→ CH 3 COOH + NaCl.

Soli karboksilnih kiselina u vodenim otopinama se hidroliziraju:

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

Razlika između karboksilnih kiselina i mineralnih kiselina je mogućnost tvorbe niza funkcionalnih derivata.

3. Stvaranje funkcionalnih derivata karboksilnih kiselina. Kod zamjene OH skupine u karboksilnim kiselinama raznim skupinama (/>X ) nastaju funkcionalni derivati ​​kiselina koji imaju opću formulu R-CO-X; ovdje R "Alkil" znači alkilna ili arilna skupina. Iako nitrili imaju drugačiju opću formulu ( R-CN ), obično se također smatraju derivatima karboksilnih kiselina, budući da se mogu pripraviti iz tih kiselina.

Kiselinski kloridi nastaju djelovanjem fosfornog klorida ( V) za kiseline:

R-CO-OH + PC l 5 → R-CO- Cl+ ROS l 3 + HCl.

Primjeri povezivanja

Kiselina Etanska (octena) benzojeva kiselina kiselinski klorid Etanoil klorid Benzoil klorid (acetil klorid) anhidrid kiseline Etan (octeni) anhidrit benzojeve kiseline Anhidrit ester Etil etanoat (etil acetat) Metil benzoat amid Etanamid (acetamid) Benzamid Nitril Etannitril Benzonitril (acetonitril)

Anhidridi nastaju iz karboksilnih kiselina pod djelovanjem sredstava za uklanjanje vode:

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

Esteri nastaju zagrijavanjem kiseline s alkoholom u prisutnosti sumporne kiseline (reverzibilna reakcija esterifikacije):

Utvrđen je mehanizam reakcije esterifikacije metodom "označenih atoma".

Esteri se također mogu dobiti reakcijom kiselinskih klorida i alkoholata alkalnih metala:

R-CO-Cl + Na-O-R’ → R-CO-OR’ + NaCl .

Reakcije klorida karboksilnih kiselina s amonijakom dovode do stvaranja amida:

CH3-CO-C l + CH 3 → CH 3 -CO-CH 2 + HCl.

Osim toga, amidi se mogu pripraviti zagrijavanjem amonijevih soli karboksilnih kiselina:

Kada se amidi zagrijavaju u prisutnosti sredstava za odvodnju, oni dehidriraju i formiraju nitrile:

	R 2 0 5
CH3 - CO - NH2	→	CH3 - C ≡ N + H2O

Funkcionalni derivati ​​nižih kiselina su hlapljive tekućine. Svi se oni lako hidroliziraju u matičnu kiselinu:

R-CO-X + H 2 O → R-CO-OH + HX.

U kiseloj sredini ove reakcije mogu biti reverzibilne. Hidroliza u alkalnoj sredini je ireverzibilna i dovodi do stvaranja soli karboksilnih kiselina, na primjer:

R-CO-ILI ' + NaOH → R-CO-ONa + R’OH.

4. Niz svojstava karboksilnih kiselina posljedica je prisutnosti ugljikovodičnog radikala. Dakle, kada halogeni djeluju na kiseline u prisutnosti crvenog fosfora, nastaju halogenom supstituirane kiseline, a atom vodika na atomu ugljika (a-atom) uz karboksilnu skupinu zamijenjen je halogenom:

	r cr
CH3-CH2-COOH + Br 2	→	CH3-CHBr-COOH + HBr

Nezasićene karboksilne kiseline sposobne su za reakcije adicije:

CH 2 = CH-COOH + H 2 → CH 3 -CH 2 -COOH,

CH 2 =CH-COOH + C l 2 → CH 2 C l -SHC l -COOH,

CH 2 =CH-COOH + HCl → CH 2 Cl -CH 2 -COOH,

CH2 = CH-COOH + H2O → HO-CH 2 -CH 2 -COOH,

Posljednje dvije reakcije idu protiv Markovnikovljevog pravila.

Nezasićene karboksilne kiseline i njihovi derivati ​​sposobni su reakcije polimerizacije.

5. Redoks reakcije karboksilnih kiselina./>

Karboksilne kiseline, pod djelovanjem redukcijskih sredstava u prisutnosti katalizatora, mogu se pretvoriti u aldehide, alkohole, pa čak i ugljikovodike:

Mravlja kiselina HCOOH ima niz svojstava budući da sadrži aldehidnu skupinu:

Mravlja kiselina je jako redukcijsko sredstvo i lako se oksidira u CO 2 . Ona daje reakcija "srebrnog zrcala".:

HCOOH + 2OH → 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O,

ili u pojednostavljenom obliku:

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

Osim toga, mravlja kiselina se oksidira klorom:

HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl.

U atmosferi kisika karboksilne kiseline se oksidiraju u CO 2 i H 2 O:

CH3COOH + 2O2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

6. Reakcije dekarboksilacija. Zasićene nesupstituirane monokarboksilne kiseline teško se dekarboksiliraju zagrijavanjem zbog velike čvrstoće C-C veze. Da biste to učinili, potrebno je spojiti sol alkalijskog metala karboksilne kiseline s alkalijom:

Pojava supstituenata koji doniraju elektron u radikalu ugljikovodika potiče reakcije dekarboksilacije:

Dibazične karboksilne kiseline lako odvajaju CO 2 kada se zagrijavaju: