Карбон қышқылдары: физикалық қасиеттері. Карбон қышқылдарының тұздары

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 05:33

Әр адамның дерлік үйінде сірке суы бар. Ал оның негізі сірке қышқылы екенін көпшілік біледі. Бірақ химиялық тұрғыдан бұл не? Осы қатардағы тағы қандай органикалық қосылыстар бар және олардың сипаттамалары қандай? Осы мәселені түсінуге тырысайық және шектеуші бір негізді карбон қышқылдарын зерттейік. Оның үстіне, күнделікті өмірде тек сірке қышқылы ғана емес, сонымен қатар басқалары да қолданылады және бұл қышқылдардың туындылары әдетте әр үйде жиі қонақ болып келеді.

карбон қышқылдарының физикалық қасиеттері

Карбон қышқылдарының класы: жалпы сипаттамасы

Химия ғылымы тұрғысынан қосылыстардың бұл класына атомдардың ерекше тобы – карбоксил функционалдық тобы бар құрамында оттегі бар молекулалар жатады. Бұл -COOH сияқты. Осылайша, барлық қаныққан бір негізді карбон қышқылдарының жалпы формуласы: R-COOH, мұндағы R - көміртегі атомдарының кез келген санын қамтитын радикалды бөлшек.

Осыған сәйкес қосылыстардың бұл класының анықтамасын келесідей беруге болады. Карбон қышқылдары – құрамында бір немесе бірнеше функционалды топтар -COOH - карбоксил топтары бар органикалық оттегі бар молекулалар.

Бұл заттардың қышқылдарға арнайы жатуы карбоксилдегі сутегі атомының қозғалғыштығымен түсіндіріледі. Электрон тығыздығы біркелкі емес таралады, өйткені оттегі топтағы ең электртеріс. Осыдан O-H байланысы күшті поляризацияланады және сутегі атомы өте осал болады. Ол оңай бөлінеді, химиялық әрекеттесулерге түседі. Сондықтан сәйкес индикаторлардағы қышқылдар ұқсас реакция береді:

фенолфталеин - түссіз;
лакмус - қызыл;
әмбебап - қызыл;
метилоранж - қызыл және басқалар.

Сутегі атомының арқасында карбон қышқылдары тотықтырғыш қасиет көрсетеді. Дегенмен, басқа атомдардың болуы олардың қалпына келуіне, басқа да көптеген өзара әрекеттесулерге қатысуына мүмкіндік береді.

Жіктеу

Карбон қышқылдарын топтарға бөлетін бірнеше негізгі белгілері бар. Оның біріншісі – радикалдың табиғаты. Осы факторға сәйкес олар мыналарды ажыратады:

Алицил қышқылдары. Мысалы: цинкона.
Хош иісті. Мысалы: бензой.
Алифатикалық. Мысалы: сірке, акрил, оксал және т.б.
Гетероциклді. Мысалы: никотин.

Молекуладағы байланыстар туралы айтатын болсақ, онда қышқылдардың екі тобын да ажыратуға болады:

маржиналды - тек барлық қосылымдаржалғыз;
шексіз - екі, бір немесе бірнеше қолжетімді.

Сонымен қатар функционалдық топтардың саны классификация белгісі ретінде қызмет ете алады. Осылайша, келесі санаттар ерекшеленеді.

Бір негізгі - тек бір -COOH-тобы. Мысалы: формик, стеарин, бутан, валерик және т.б.
Дибазиялық - сәйкесінше екі топ -COOH. Мысалы: қымыздық, малоникалық және басқалар.
Мультибазиялық - лимон, сүт және т.б.

Осы мақалада әрі қарай біз алифатты қатардағы шектеуші бір негізді карбон қышқылдарын ғана қарастырамыз.

Табу тарихы

Шарап жасау көне заманнан бері өркендеген. Ал, сіз білетіндей, оның өнімдерінің бірі сірке қышқылы. Сондықтан бұл қосылыстар класының танымалдылығының тарихы Роберт Бойл мен Иоганн Глаубердің заманынан басталады. Алайда ұзақ уақыт бойы бұл молекулалардың химиялық табиғатын түсіндіру мүмкін болмады.

Өйткені, тірі жансыз органикалық заттардың түзілу мүмкіндігін жоққа шығаратын виталистер көзқарастары ұзақ уақыт бойы үстемдік етті. Бірақ қазірдің өзінде 1670 жылы Д. Рэй ең алғашқы өкілін - метанды немесе құмырсқа қышқылын ала алды. Ол мұны тірі құмырсқаларды колбада қыздыру арқылы жасады.

Кейінірек ғалымдар Берцелиус пен Кольбенің жұмыстары бұл қосылыстарды бейорганикалық заттардан (көмірді айдау арқылы) синтездеу мүмкіндігін көрсетті. Нәтижесінде сірке қышқылы пайда болды. Осылайша, карбон қышқылдары (физикалық қасиеттері, құрылысы) зерттеліп, барлығының ашылуына негіз қаланды.бірқатар алифатты қосылыстардың басқа өкілдері.

Физикалық қасиеттері

Бүгін олардың барлық өкілдері егжей-тегжейлі зерттелді. Олардың әрқайсысы үшін сіз барлық жағынан сипаттама таба аласыз, соның ішінде өнеркәсіпте қолдану және табиғатта болу. Біз карбон қышқылдарының не екенін, олардың физикалық қасиеттерін және басқа параметрлерін қарастырамыз.

Сонымен, бірнеше негізгі сипаттамалық параметрлер бар.

Тізбектегі көміртегі атомдарының саны бестен аспаса, онда бұл өткір иісті, қозғалғыш және ұшқыш сұйықтықтар. Бестен жоғары - ауыр майлы заттар, одан да көп - қатты, парафин тәрізді.
Алғашқы екі өкілдің тығыздығы біреуден асады. Қалғанының бәрі судан жеңіл.
Қайнау температурасы: тізбек неғұрлым үлкен болса, мән соғұрлым жоғары болады. Құрылым неғұрлым тармақталған болса, соғұрлым төмен болады.
Балу температурасы: тізбектегі көміртек атомдары санының біркелкілігіне байланысты. Жұптарда жоғары, тақтарда төмен.
Суда өте жақсы ериді.
Күшті сутектік байланыстар түзе алады.

Мұндай ерекшеліктер құрылымның симметриясымен, демек кристалдық тордың құрылымымен, оның беріктігімен түсіндіріледі. Молекулалар неғұрлым қарапайым және құрылымды болса, карбон қышқылдары соғұрлым жоғары өнімділік береді. Бұл қосылыстардың физикалық қасиеттері оларды өнеркәсіпте қолдану бағыттары мен жолдарын анықтауға мүмкіндік береді.

Химиялық қасиеттері

Жоғарыда айтқанымыздай, бұл қышқылдар әртүрлі қасиеттер көрсете алады. Реакцияларыолардың қатысуы көптеген қосылыстардың өнеркәсіптік синтезі үшін маңызды. Бір негізді карбон қышқылы көрсете алатын ең маңызды химиялық қасиеттерді белгілейік.

Диссоциация: R-COOH=RCOO^- + H⁺.
Қышқылдық қасиеттерді көрсетеді, яғни негізгі оксидтермен, сондай-ақ олардың гидроксидтерімен әрекеттеседі. Ол стандартты сызба бойынша қарапайым металдармен әрекеттеседі (яғни тек кернеу қатарында сутегінің алдында тұрғандармен ғана).
Қышқылдары күштірек (бейорганикалық) негіз сияқты әрекет етеді.
Негізгі алкогольге дейін азайтуға болады.
Арнайы реакция – этерификация. Бұл күрделі өнім – эфир түзу үшін спирттермен әрекеттесу.
Декарбоксилдену реакциясы, яғни қосылыстан көмірқышқыл газының молекуласын алу.
Фосфор және күкірт сияқты элементтердің галогенидтерімен әрекеттесе алады.

Карбон қышқылдарының қаншалықты жан-жақты екені анық. Физикалық қасиеттері де, химиялық қасиеттері де әртүрлі. Сонымен қатар, жалпы алғанда, қышқылдар сияқты беріктік тұрғысынан барлық органикалық молекулалар бейорганикалық аналогтарымен салыстырғанда өте әлсіз екенін айту керек. Олардың диссоциация константалары 4, 8-ден аспайды.

Алу әдістері

Қаныққан карбон қышқылдарын алудың бірнеше негізгі жолы бар.

1. Зертханада бұл тотығу арқылы жүзеге асырылады:

алкогольдер;
альдегидтер;
алкиндер;
алкилбензолдар;
алкендердің жойылуы.

2. Гидролиз:

эфирлер;
нитрилдер;
амидтер;
тригалоалкандар.

3. Декарбоксилдену - СО молекуласының жойылуы ₂.

4. Өнеркәсіпте синтез тізбекте көміртегі атомдары көп көмірсутектердің тотығуы арқылы жүзеге асады. Процесс көптеген жанама өнімдерді шығарумен бірнеше кезеңде жүзеге асырылады.

5. Кейбір жеке қышқылдар (құмырсқа, сірке, май, валерик және т.б.) табиғи ингредиенттерді пайдалана отырып, арнайы тәсілдермен алынады.

Қаныққан карбон қышқылдарының негізгі қосылыстары: тұздар

Карбон қышқылдарының тұздары өнеркәсіпте қолданылатын маңызды қосылыстар болып табылады. Олар соңғысының мыналармен әрекеттесуі нәтижесінде алынған:

металдар;
негізгі оксидтер;
амфотерлі оксидтер;
сілті;
амфотерлі гидроксидтер.

Олардың ішінде натрий мен калийдің сілтілі металдары мен ең жоғары қаныққан қышқылдар – пальмитин, стеарин арасында түзілетіндердің маңызы ерекше. Өйткені, мұндай әрекеттесу өнімдері сабын, сұйық және қатты заттар болып табылады.

Сабындар

Сонымен, егер біз ұқсас реакция туралы айтатын болсақ: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, алынған өнім - натрий стеараты - өз табиғаты бойынша кір жууға арналған әдеттегі кір сабын.

Қышқылды ауыстырсаңызпальмитикалық, ал металдан калийге дейін, сіз калий пальмитатын аласыз - қол жууға арналған сұйық сабын. Сондықтан карбон қышқылдарының тұздары шын мәнінде органикалық табиғаттың маңызды қосылыстары болып табылатынын сенімді түрде айтуға болады. Олардың өнеркәсіптік өндірісі мен қолданылуы өз ауқымында өте үлкен. Жер бетіндегі әрбір адам қанша сабын жұмсайтынын елестетсеңіз, бұл таразыларды елестету оңай.

Карбон қышқылдарының күрделі эфирлері

Органикалық заттардың классификациясында өз орны бар қосылыстардың ерекше тобы. Бұл күрделі эфирлер класы. Олар карбон қышқылдарының спирттермен әрекеттесуі нәтижесінде түзіледі. Мұндай әрекеттесулердің атауы - этерификация реакциялары. Жалпы көріністі мына теңдеумен көрсетуге болады:

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

Екі радикалы бар өнім эфир болып табылады. Реакция нәтижесінде карбон қышқылы, спирт, эфир және су айтарлықтай өзгерістерге ұшырағаны анық. Сонымен, сутегі қышқыл молекуласынан катион түрінде шығып, спирттен бөлінген гидроксотоппен кездеседі. Нәтижесінде су молекуласы пайда болады. Қышқылдан қалған топ спирттен шыққан радикалды өзіне қосып, күрделі эфир молекуласын түзеді.

Неліктен бұл реакциялар соншалықты маңызды және олардың өнімдерінің өнеркәсіптік маңызы қандай? Мәселе мынада, күрделі эфирлер келесідей қолданылады:

тағамдық қоспалар;
хош иісті заттар;
әтірдің құрамдас бөлігі;
еріткіштер;
лактардың, бояулардың, пластмассалардың құрамдас бөліктері;
дәрілер және т.б.

Өнеркәсіптегі өндіріс көлемін ақтайтындай олардың қолдану аясы кең екені анық.

Этан қышқылы (сірке)

Бұл алифатты қатардағы шектеуші мононегізді карбон қышқылы, ол бүкіл әлемде өндіріс көлемі бойынша ең көп таралғандардың бірі болып табылады. Оның формуласы CH₃COOH. Мұндай таралу оның қасиеттеріне байланысты. Өйткені, оны қолдану аясы өте кең.

Бұл E-260 коды бойынша тағамдық қоспа.
Тағам өнеркәсібінде консервілеу үшін қолданылады.
Медицинада дәрілік заттарды синтездеу үшін қолданылады.
Хош иісті қоспаларды жасау кезіндегі ингредиент.
Еріткіш.
Маталарды басып шығару, бояу процесіне қатысушы.
Көптеген заттардың химиялық синтезінің реакцияларындағы қажетті компонент.

Күнделікті өмірде оның 80% ерітіндісі әдетте сірке суы эссенциясы деп аталады, ал егер оны 15% сұйылтсаңыз, сіз жай ғана сірке суын аласыз. 100% таза қышқыл мұзды сірке қышқылы деп аталады.