Axit cacboxylic: tính chất vật lý. Muối của axit cacboxylic

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 05:46

Hầu như ai cũng có giấm ở nhà. Và hầu hết mọi người đều biết rằng cơ sở của nó là axit axetic. Nhưng nó là gì theo quan điểm hóa học? Những hợp chất hữu cơ nào khác của dãy này tồn tại và đặc điểm của chúng là gì? Chúng ta hãy cố gắng tìm hiểu vấn đề này và nghiên cứu giới hạn axit cacboxylic đơn chức. Hơn nữa, không chỉ axit axetic được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, mà còn một số loại khác, và các dẫn xuất của những axit này thường là những vị khách quen thuộc trong mọi nhà.

Phân loại axit cacboxylic: đặc điểm chung

Theo quan điểm của khoa học hóa học, nhóm hợp chất này bao gồm các phân tử chứa oxy có một nhóm nguyên tử đặc biệt - một nhóm chức cacboxyl. Nó trông giống như -COOH. Do đó, công thức chung của tất cả các axit cacboxylic đơn chức no có là: R-COOH, trong đó R là một hạt gốc có thể bao gồm bất kỳ số nguyên tử cacbon nào.

Theo đó, định nghĩa của loại hợp chất này có thể được đưa ra như sau. Axit cacboxylic là các phân tử hữu cơ chứa oxy, bao gồm một hoặc nhiều nhóm chức -COOH - nhóm cacboxyl.

Việc các chất này đặc biệt thuộc về axit được giải thích là do tính linh động của nguyên tử hydro trong cacboxyl. Mật độ electron phân bố không đều, vì oxy là chất có độ âm điện cao nhất trong nhóm. Từ đó, liên kết O-H bị phân cực mạnh và nguyên tử hydro trở nên cực kỳ dễ bị tổn thương. Nó dễ dàng tách ra, tham gia vào các tương tác hóa học. Do đó, các axit trong các chất chỉ thị tương ứng cho một phản ứng tương tự:

phenolphtalein - không màu;
quỳ - đỏ;
phổ - đỏ;
methylorange - đỏ và những màu khác.

Do nguyên tử hiđro, các axit cacboxylic thể hiện tính oxi hóa. Tuy nhiên, sự hiện diện của các nguyên tử khác cho phép chúng phục hồi, tham gia vào nhiều tương tác khác.

Phân loại

Có một số đặc điểm chính mà axit cacboxylic được chia thành các nhóm. Đầu tiên trong số này là bản chất của cấp tiến. Theo yếu tố này, họ phân biệt:

Axit mạch hở. Ví dụ: cinchona.
Thơm. Ví dụ: benzoic.
Aliphatic. Ví dụ: axetic, acrylic, oxalic và những chất khác.
Dị vòng. Ví dụ: nicotine.

Nếu nói về liên kết trong phân tử thì chúng ta cũng có thể phân biệt được hai nhóm axit:

lề - chỉ tất cả các kết nốiđộc thân;
không giới hạn - có sẵn đôi, đơn hoặc nhiều.

Ngoài ra, số lượng nhóm chức năng có thể dùng như một dấu hiệu phân loại. Vì vậy, các danh mục sau được phân biệt.

Bazơ đơn - chỉ có một nhóm –COOH. Ví dụ: formic, stearic, butan, valeric và các loại khác.
Bazơ - lần lượt là hai nhóm –COOH. Ví dụ: oxalic, malonic và các loại khác.
Multibasic - chanh, sữa và các loại khác.

Hơn nữa, trong bài viết này, chúng ta sẽ chỉ thảo luận về các axit cacboxylic đơn chức giới hạn của dãy béo.

Lịch sử khám phá

Nghề làm rượu đã phát triển mạnh mẽ từ thời cổ đại. Và, như bạn đã biết, một trong những sản phẩm của nó là axit axetic. Vì vậy, lịch sử phổ biến của loại hợp chất này bắt nguồn từ thời của Robert Boyle và Johann Glauber. Tuy nhiên, trong một thời gian dài, người ta không thể làm sáng tỏ bản chất hóa học của những phân tử này.

Rốt cuộc, quan điểm của những người theo chủ nghĩa trọng sinh đã thống trị trong một thời gian dài, phủ nhận khả năng hình thành các sinh vật mà không có sinh vật sống. Nhưng vào năm 1670, D. Ray đã tìm được chất đại diện đầu tiên - metan hoặc axit fomic. Anh ấy đã làm điều này bằng cách đốt nóng những con kiến sống trong một cái bình.

Sau đó, công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Berzelius và Kolbe cho thấy khả năng tổng hợp các hợp chất này từ các chất vô cơ (bằng cách chưng cất than củi). Kết quả là axit axetic. Do đó, các axit cacboxylic (tính chất vật lý, cấu trúc) đã được nghiên cứu và khởi đầu cho việc khám phá tất cả cáccác đại diện khác của một số hợp chất béo.

Tính chất vật lý

Hôm nay, tất cả các đại diện của họ đã được nghiên cứu chi tiết. Đối với mỗi người trong số họ, bạn có thể tìm thấy một đặc điểm ở mọi khía cạnh, bao gồm cả ứng dụng trong công nghiệp và trong tự nhiên. Chúng ta sẽ xem xét axit cacboxylic là gì, tính chất vật lý của chúng và các thông số khác.

Vì vậy, có một số thông số đặc trưng chính.

Nếu số nguyên tử cacbon trong chuỗi không vượt quá năm, thì đây là những chất lỏng có mùi sắc, di động và dễ bay hơi. Trên năm - chất nhờn nặng, thậm chí nhiều hơn - chất rắn, giống như parafin.
Mật độ của hai đại diện đầu tiên vượt quá một. Mọi thứ khác đều nhẹ hơn nước.
Điểm sôi: chuỗi càng lớn, giá trị càng cao. Cấu trúc càng phân nhánh thì càng thấp.
Điểm nóng chảy: phụ thuộc vào độ đồng đều của số nguyên tử cacbon trong chuỗi. Những chiếc chẵn có nó cao hơn, những chiếc lẻ có nó thấp hơn.
Hòa tan rất tốt trong nước.
Có khả năng tạo liên kết hydro mạnh.

Những đặc điểm như vậy được giải thích bởi tính đối xứng của cấu trúc, và do đó cấu trúc của mạng tinh thể, độ bền của nó. Phân tử có cấu trúc càng đơn giản thì hiệu suất mà axit cacboxylic càng cao. Các tính chất vật lý của các hợp chất này giúp xác định lĩnh vực và cách sử dụng chúng trong công nghiệp.

Tính chất hóa học

Như chúng tôi đã chỉ ra ở trên, các axit này có thể thể hiện các đặc tính khác nhau. Phản ứng vớisự tham gia của chúng rất quan trọng đối với công nghiệp tổng hợp nhiều hợp chất. Hãy biểu thị các tính chất hóa học quan trọng nhất mà axit cacboxylic đơn chức có thể thể hiện.

Phân ly: R-COOH=RCOO^-+ H⁺.
Thể hiện tính chất axit, nghĩa là nó tương tác với các oxit bazơ, cũng như các hiđroxit của chúng. Nó tương tác với các kim loại đơn giản theo sơ đồ tiêu chuẩn (nghĩa là chỉ với những kim loại đứng trước hydro trong một chuỗi điện áp).
Cư xử như một bazơ với axit mạnh hơn (vô cơ).
Có thể khử thành cồn chính.
Phản ứng đặc biệt - phản ứng este hóa. Đây là sự tương tác với rượu để tạo thành một sản phẩm phức tạp - ete.
Phản ứng khử cacbon, tức là loại bỏ một phân tử cacbon đioxit khỏi một hợp chất.
Có khả năng tương tác với halogenua của các nguyên tố như phốt pho và lưu huỳnh.

Rõ ràng là axit cacboxylic đa năng như thế nào. Tính chất vật lý cũng như tính chất hóa học khá đa dạng. Ngoài ra, cần phải nói rằng, nói chung, về độ mạnh như axit, tất cả các phân tử hữu cơ đều khá yếu so với các phân tử vô cơ của chúng. Hằng số phân ly của chúng không vượt quá 4, 8.

Phương pháp đạt được

Có một số cách chính để thu được axit cacboxylic no.

1. Trong phòng thí nghiệm, điều này được thực hiện bằng quá trình oxy hóa:

rượu;
andehit;
alkynes;
alkylbenzen;
phá huỷ các anken.

2. Thủy phân:

este;
nitriles;
phụ;
trihaloalkanes.

3. Khử cacboxyl - loại bỏ phân tử CO₂.

4. Trong công nghiệp, quá trình tổng hợp được thực hiện bằng quá trình oxy hóa các hydrocacbon có số lượng nguyên tử cacbon lớn trong chuỗi. Quá trình này được thực hiện theo nhiều giai đoạn với việc cho ra đời nhiều sản phẩm phụ.

5. Một số axit riêng lẻ (formic, acetic, butyric, valeric và những loại khác) được thu nhận theo những cách cụ thể bằng cách sử dụng các thành phần tự nhiên.

Hợp chất cơ bản của axit cacboxylic no: muối

Muối của axit cacboxylic là những hợp chất quan trọng được sử dụng trong công nghiệp. Chúng thu được là kết quả của sự tương tác của cái sau với:

kim loại;
oxit bazơ;
oxit lưỡng tính;
kiềm dầu;
hiđroxit lưỡng tính.

Đặc biệt quan trọng trong số đó là những chất được hình thành giữa các kim loại kiềm natri và kali và các axit bão hòa cao nhất - palmitic, stearic. Rốt cuộc, sản phẩm của sự tương tác đó là xà phòng, chất lỏng và chất rắn.

Xà phòng

Vì vậy, nếu chúng ta đang nói về một phản ứng tương tự: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C₁₇H₃₅COONa + H₂, sản phẩm tạo thành - natri stearat - về bản chất là xà phòng giặt thông thường được sử dụng để giặt quần áo.

Nếu bạn thay thế axit bằngpalmitic, và kim loại thành kali, bạn sẽ có kali palmitate - xà phòng lỏng để rửa tay. Do đó, có thể khẳng định chắc chắn rằng muối của axit cacboxylic thực chất là những hợp chất quan trọng có bản chất hữu cơ. Quy mô sản xuất và sử dụng công nghiệp của chúng chỉ đơn giản là khổng lồ. Nếu bạn tưởng tượng mỗi người trên Trái đất sử dụng bao nhiêu xà phòng, thì bạn sẽ dễ dàng hình dung ra những quy mô này.

Este của axit cacboxylic

Một nhóm hợp chất đặc biệt có vị trí trong phân loại các chất hữu cơ. Đây là một loại este. Chúng được tạo thành do phản ứng của axit cacboxylic với rượu. Tên của các tương tác như vậy là phản ứng este hóa. Chế độ xem tổng quát có thể được biểu diễn bằng phương trình:

R,-COOH + R "-OH=R,-COOR" + H_{2 Ô}

Sản phẩm có hai gốc là một este. Rõ ràng, kết quả của phản ứng, axit cacboxylic, rượu, este và nước đã có những thay đổi đáng kể. Vì vậy, hydro rời khỏi phân tử axit dưới dạng cation và gặp một nhóm hydroxo đã tách ra khỏi rượu. Kết quả là một phân tử nước. Nhóm còn lại từ axit gắn gốc từ rượu với chính nó, tạo thành phân tử este.

Tại sao những phản ứng này lại quan trọng như vậy và ý nghĩa công nghiệp của sản phẩm của chúng là gì? Vấn đề là các este được sử dụng như:

phụ gia thực phẩm;
chất thơm;
thành phần của nước hoa;
dung môi;
thành phần của vecni, sơn, nhựa;
thuốc và hơn thế nữa.

Rõ ràng là khu vực sử dụng của họ đủ rộng để phù hợp với khối lượng sản xuất trong ngành.

Axit etanoic (axetic)

Đây là axit cacboxylic đơn chức giới hạn của dãy béo, là một trong những axit phổ biến nhất về khối lượng sản xuất trên khắp thế giới. Công thức của nó là CH₃COOH. Sự phổ biến như vậy là do tính chất của nó. Rốt cuộc, lĩnh vực sử dụng của nó rất rộng.

Đây là thực phẩm chức năng có mã E-260.
Dùng trong công nghiệp thực phẩm để bảo quản.
Được sử dụng trong y học để tổng hợp thuốc.
Thành phần khi tạo ra các hợp chất tạo mùi thơm.
Dung môi.
Tham gia vào quá trình in, nhuộm vải.
Là thành phần cần thiết trong các phản ứng tổng hợp hóa học của nhiều chất.

Trong cuộc sống hàng ngày, dung dịch 80% của nó thường được gọi là tinh chất giấm, và nếu bạn pha loãng nó đến 15%, bạn sẽ chỉ có được giấm. Axit 100% nguyên chất được gọi là axit axetic băng.