Một trong những nguyên tố hóa học phổ biến nhất có trong đại đa số các chất hóa học là oxy. Oxit, axit, bazơ, rượu, phenol và các hợp chất chứa oxy khác được nghiên cứu trong quá trình hóa học vô cơ và hữu cơ. Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ nghiên cứu các thuộc tính, cũng như đưa ra các ví dụ về ứng dụng của chúng trong công nghiệp, nông nghiệp và y học.
Ôxít
Đơn giản nhất trong cấu trúc là các hợp chất nhị phân của kim loại và phi kim loại với oxy. Việc phân loại oxit bao gồm các nhóm sau: axit, bazơ, lưỡng tính và không phân biệt. Tiêu chí chính để phân chia tất cả các chất này là nguyên tố nào kết hợp với oxy. Nếu nó là kim loại, thì chúng là bazơ. Ví dụ: CuO, MgO, Na2O - oxit của đồng, magie, natri. Tính chất hóa học chính của chúng là phản ứng với axit. Vì vậy, oxit đồng phản ứng với axit clorua:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
Sự hiện diện của các nguyên tử của nguyên tố phi kim trong phân tử của hợp chất nhị phân cho thấy chúng thuộc về oxit axit, ví dụ, oxit hiđro H2O, cacbon đioxit CO2, photpho pentoxit P2O5. Khả năng phản ứng với kiềm của các chất như vậy là đặc điểm hóa học chính của chúng.
Kết quả của phản ứng, muối của hai loại có thể được tạo thành: axit hoặc trung bình. Điều này sẽ phụ thuộc vào số mol kiềm phản ứng:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2 + 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Một nhóm hợp chất chứa oxy khác, bao gồm các nguyên tố hóa học như kẽm hoặc nhôm, được gọi là oxit lưỡng tính. Trong tính chất của chúng, có xu hướng tương tác hóa học với cả axit và kiềm. Sản phẩm của sự tương tác của oxit axit với nước là axit. Ví dụ, trong phản ứng của anhydrit sunfuaric và nước, axit sunfat được tạo thành. Axit là một trong những nhóm hợp chất chứa oxy quan trọng nhất.
Axit và đặc tính của chúng
Hợp chất gồm nguyên tử hiđro liên kết với ion phức của axit dư là axit. Thông thường, chúng có thể được chia thành vô cơ, ví dụ, axit cacbonic, sunfat, nitrat và các hợp chất hữu cơ. Sau đó bao gồm axit axetic, axit fomic, axit oleic. Cả hai nhóm chất đều có tính chất tương tự nhau. Vì vậy, chúng tham gia vào phản ứng trung hòa với bazơ, phản ứng với muối vàoxit bazơ. Hầu hết tất cả các axit chứa oxy trong dung dịch nước đều phân ly thành ion, là chất dẫn điện loại thứ hai. Có thể xác định bản chất axit trong môi trường của chúng, do sự hiện diện quá nhiều của các ion hydro, bằng cách sử dụng các chất chỉ thị. Ví dụ, quỳ tím chuyển sang màu đỏ khi cho vào dung dịch axit. Một đại diện điển hình của các hợp chất hữu cơ là axit axetic có chứa một nhóm cacboxyl. Nó bao gồm một nguyên tử hydro, xác định tính chất axit của chất. Nó là một chất lỏng không màu, có mùi hăng đặc trưng, kết tinh ở nhiệt độ dưới 17 ° C. CH3COOH, giống như các axit chứa oxy khác, hòa tan hoàn toàn trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Dung dịch 3 - 5% của nó được biết đến trong cuộc sống hàng ngày dưới cái tên giấm, được dùng trong nấu ăn như một loại gia vị. Chất này cũng được sử dụng trong sản xuất tơ axetat, thuốc nhuộm, chất dẻo và một số loại thuốc.
Hợp chất hữu cơ chứa oxy
Trong hóa học, người ta có thể phân biệt một nhóm lớn các chất có chứa, ngoài cacbon và hydro, còn có các hạt oxy. Đó là axit cacboxylic, este, anđehit, rượu và phenol. Tất cả các tính chất hóa học của chúng được xác định bởi sự hiện diện trong phân tử của các phức chất đặc biệt - nhóm chức. Ví dụ, công thức hóa học chung của một rượu chỉ chứa các liên kết giới hạn giữa các nguyên tử là ROH, trong đó R là một gốc hiđrocacbon. Các hợp chất này thường được coi là dẫn xuất của ankan, trong đó mộtnguyên tử hydro được thay thế bằng một nhóm hydroxo.
Tính chất vật lý và hóa học của rượu
Trạng thái tập hợp của rượu là chất lỏng hoặc hợp chất rắn. Không có chất nào ở thể khí trong số các rượu, điều này có thể được giải thích là do sự tạo thành liên kết - nhóm bao gồm một số phân tử được nối với nhau bằng liên kết hydro yếu. Thực tế này cũng xác định độ hòa tan tốt của rượu thấp hơn trong nước. Tuy nhiên, trong dung dịch nước, các chất hữu cơ có oxi - rượu, không phân ly thành ion, không làm đổi màu các chất chỉ thị tức là chúng có phản ứng trung tính. Nguyên tử hydro của nhóm chức liên kết yếu với các phần tử khác, do đó, trong tương tác hóa học, nó có thể rời khỏi phân tử. Tại cùng một vị trí của hóa trị tự do, nó được thay thế bởi các nguyên tử khác, ví dụ, trong các phản ứng với kim loại hoạt động hoặc với kiềm - bởi các nguyên tử kim loại. Khi có mặt các chất xúc tác như lưới bạch kim hoặc đồng, rượu bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh, kali bichromat hoặc kali pemanganat, thành anđehit.
Phản ứng este hóa
Một trong những tính chất hóa học quan trọng nhất của các chất hữu cơ chứa oxi: rượu và axit là phản ứng tạo ra este. Nó có tầm quan trọng thực tế rất lớn và được sử dụng trong công nghiệp để chiết xuất các este dùng làm dung môi trong công nghiệp thực phẩm (ở dạng tinh chất trái cây). Trong y học, một số este được sử dụng làm thuốc chống co thắt, ví dụ, ethyl nitrit làm giãn mạch máu ngoại vi, vàisoamyl nitrit là chất bảo vệ chống co thắt động mạch vành. Phương trình phản ứng este hóa như sau:
CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O
Trong đó, CH3COOH là axit axetic, và C2H5OH là công thức hóa học của rượu etanol.
Anđehit
Nếu hợp chất chứa nhóm chức –COH thì hợp chất đó thuộc loại anđehit. Chúng được trình bày dưới dạng sản phẩm của quá trình oxy hóa thêm rượu, ví dụ, với các chất oxy hóa như đồng oxit.
Sự hiện diện của phức hợp cacbonyl trong phân tử của fomanđehit fomic hoặc axetanđehit xác định khả năng trùng hợp và gắn các nguyên tử của nguyên tố hóa học khác. Các phản ứng định tính có thể dùng để chứng minh sự có mặt của nhóm cacbonyl và sự tham gia của một chất vào anđehit là phản ứng tráng gương bạc và tương tác với đồng hiđroxit khi đun nóng:
Acetaldehyde, được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất axit axetic, đã được sử dụng nhiều nhất - một sản phẩm tổng hợp hữu cơ có trọng tải lớn.
Tính chất của hợp chất hữu cơ chứa oxi - axit cacboxylic
Sự hiện diện của nhóm cacboxyl - một hoặc nhiều - là dấu hiệu nhận biết của axit cacboxylic. Do cấu trúc của nhóm chức, chất dimer có thể hình thành trong dung dịch axit. Chúng liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Các hợp chất phân ly thành cation hydro và anion dư axit và là chất điện li yếu. Một ngoại lệ là đại diện đầu tiên của một loạt các giới hạnaxit đơn bazơ - fomic, hoặc metan, là chất dẫn điện ở loại độ bền trung bình thứ hai. Sự hiện diện của các liên kết sigma đơn giản trong phân tử chỉ ra giới hạn, nhưng nếu các chất có liên kết đôi pi trong thành phần của chúng thì đó là những chất không no. Nhóm đầu tiên bao gồm các axit như metan, axetic, butyric. Loại thứ hai được đại diện bởi các hợp chất là một phần của dầu - mỡ lỏng, ví dụ, axit oleic. Tính chất hóa học của các hợp chất chứa oxi: axit hữu cơ và vô cơ phần lớn tương tự nhau. Vì vậy, chúng có thể tương tác với các kim loại hoạt động, oxit của chúng, với kiềm và cả với rượu. Ví dụ, axit axetic phản ứng với natri, oxit và xút để tạo thành muối - natri axetat:
NaOH + CH3COOH → NaCH3COO + H2O
Một vị trí đặc biệt được chiếm bởi các hợp chất của axit có chứa oxy cacboxylic cao hơn: stearic và palmitic, với rượu bão hòa trihydric - glycerin. Chúng thuộc loại este và được gọi là chất béo. Các axit tương tự là một phần của muối natri và kali tạo thành dư lượng axit, tạo thành xà phòng.
Chất béo và xà phòng
Các hợp chất hữu cơ quan trọng phân bố rộng rãi trong các loài động vật hoang dã và đóng vai trò quan trọng hàng đầu như là chất sử dụng nhiều năng lượng nhất là chất béo. Chúng không phải là một hợp chất riêng lẻ, mà là một hỗn hợp của các glyxerit không đồng nhất. Đây là các hợp chất của rượu polyhydric giới hạn - glycerin, giống như metanol và phenol, chứa các nhóm chức hydroxyl. Chất béo có thể bị thủy phânđun nóng với nước có mặt xúc tác: kiềm, axit, oxit kẽm, magie. Sản phẩm của phản ứng sẽ là glixerol và các axit cacboxylic khác nhau, tiếp tục được sử dụng để sản xuất xà phòng. Để không sử dụng chất béo tự nhiên đắt tiền trong quá trình này, các axit cacboxylic cần thiết được thu được bằng cách oxy hóa parafin.
Phenol
Sắp tới với các lớp của hợp chất chứa oxy, chúng ta hãy tập trung vào phenol. Chúng được đại diện bởi gốc phenyl -C6H5, được kết nối với một hoặc nhiều nhóm hydroxyl chức năng. Đại diện đơn giản nhất của lớp này là axit carbolic, hoặc phenol. Là một axit rất yếu, nó có thể tương tác với kiềm và các kim loại hoạt động - natri, kali. Một chất có đặc tính diệt khuẩn rõ rệt - phenol được sử dụng trong y tế, cũng như trong sản xuất thuốc nhuộm và nhựa phenol-formaldehyde.
Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi đã nghiên cứu các lớp chính của các hợp chất chứa oxy và cũng xem xét các tính chất hóa học của chúng.
