Ιδιότητες καρβοξυλικού οξέος

Εισαγωγή

Τα καρβοξυλικά οξέα είναι μια σημαντική κατηγορία χημικών ενώσεων με ευρύ φάσμα χρήσεων. Οι όξινες ιδιότητες αυτών των χημικών ενώσεων τις καθιστούν σημαντικό συστατικό στα σπίτια μας και στην επιχείρηση τροφίμων. Οι φυσικές ιδιότητες των καρβοξυλικών οξέων είναι πολύ χρήσιμες για τη φαρμακευτική επιχείρηση. Μάθαμε για τις φυσικές ιδιότητες των καρβοξυλικών οξέων σε αυτήν την ανάρτηση. Μάθαμε επίσης ότι τα καρβοξυλικά οξέα είναι ένα βαθμό πάνω από τα αντίστοιχα υδρογονανθράκων.

Τα καρβοξυλικά οξέα είναι χημικές ουσίες με μια καρβοξυλική ομάδα σε αυτές. Το άτομο άνθρακα (C) συνδέεται με ένα άτομο οξυγόνου (Ο) με διπλό δεσμό και με μια ομάδα υδροξυλίου (ΟΗ) με έναν απλό δεσμό στην καρβοξυλική λειτουργική ομάδα. Το CnH2nO2 είναι ο γενικός τύπος για την ομόλογη σειρά καρβοξυλικού οξέος.

Ιδιότητες καρβονυλικής ένωσης

Η καρβονυλική ομάδα μπορεί να βρεθεί σε μια ποικιλία άλλων λειτουργικών ομάδων, συμπεριλαμβανομένων των αλδεΰδων και ανυδριδίων, καθώς και κετόνων και καρβοξυλικών οξέων, για να αναφέρουμε μερικές. Το σημαντικό πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι όταν δείτε τον τύπο διπλού δεσμού άνθρακα-οξυγόνου (C=O), μπορείτε να είστε σίγουροι ότι υπάρχει καρβονύλιο σε αυτήν τη λειτουργική ομάδα.

Η πολικότητα της καρβονυλικής ομάδας είναι ένα άλλο διακριτικό χαρακτηριστικό. Ένα πολικό υλικό είναι μια ένωση με θετικά και αρνητικά φορτία. Η πολικότητα του καρβονυλίου επηρεάζει τις ιδιότητες μιας ένωσης με δύο τρόπους:αυξάνει τα σημεία τήξης και βρασμού και παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα της ένωσης. Ας δούμε τώρα πώς σχετίζεται η πολικότητα με καθένα από αυτά.

Καρβοξυλικά οξέα και τα ονόματά τους

Θα πρέπει να είστε αρκετά σίγουροι για την ικανότητά σας να ονομάζετε οργανικά μόρια μέχρι τώρα. Ελέγξτε τις Οργανικές Ενώσεις αν δεν είστε ήδη. Ωστόσο, η ονομασία των καρβοξυλικών οξέων είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλή. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικούς από τους κανόνες με περισσότερες λεπτομέρειες.

• Το επίθημα -οϊκό οξύ βρίσκεται στα καρβοξυλικά οξέα.
• Για να εμφανίσουμε το μήκος του μορίου, χρησιμοποιούμε τα συνηθισμένα ονόματα ρίζας.
• Ο άνθρακας 1 στην ανθρακική αλυσίδα είναι ο άνθρακας που ανήκει στη λειτουργική ομάδα -COOH.
• Τα προθέματα και οι αριθμοί χρησιμοποιούνται για να υποδηλώσουν τη θέση πρόσθετων λειτουργικών ομάδων και πλευρικών αλυσίδων στην αλυσίδα άνθρακα.

Ιδιότητες του καρβοξυλικού οξέος

Οξύτητα

Η πιο ουσιαστική ιδιότητα των καρβοξυλικών οξέων είναι η οξύτητά τους, που είναι και αυτό που τους δίνει το όνομά τους. Οποιαδήποτε ουσία που συνεισφέρει ένα ιόν υδρογόνου, H+ (γνωστό και ως πρωτόνιο), σε μια άλλη ένωση, που αναφέρεται ως βάση, είναι γνωστή ως οξύ. Τα καρβοξυλικά οξέα πιστεύεται ότι είναι ισχυρότερα οξέα επειδή το κάνουν πολύ πιο εύκολα από τα περισσότερα άλλα είδη οργανικών χημικών ουσιών, αν και είναι ουσιαστικά πιο αδύναμα από οποιαδήποτε σημαντικά ορυκτά οξέα - θειικό (H2SO4), νιτρικό (HNO3) και υδροχλωρικό (HCl).

Χρώμα και οσμή

Η πλειοψηφία των καρβοξυλικών οξέων έχει άχρωμα υγρά με δυσάρεστες οσμές. Η μυρωδιά των ανεπαρκώς αεριζόμενων αποδυτηρίων μπορεί να βρεθεί σε καρβοξυλικά οξέα με 5 έως 10 άτομα άνθρακα. Τα οξέα που περιέχουν περισσότερα από δέκα άτομα άνθρακα είναι στερεά σαν κερί, αλλά η οσμή τους μειώνεται καθώς αυξάνεται η μοριακή μάζα και η πτητότητα.

Διαλυτότητα

Τα καρβοξυλικά οξέα σχηματίζουν εύκολα δεσμούς υδρογόνου με το νερό καθώς και με άλλους πολικούς πρωτικούς διαλύτες. Σε σύγκριση με τα σχετικά οργανικά μόρια, αυτά τα οξέα έχουν υψηλή υδατοδιαλυτότητα. Το βουτυρικό οξύ, για παράδειγμα, είναι απείρως «διαλυτό» στο νερό, ενώ η αλκοόλη 1-βουτανόλη έχει διαλυτότητα 7,3 g/100 mL:

Τα καρβοξυλικά οξέα που περιέχουν περισσότερα από έξι άτομα άνθρακα είναι αδιάλυτα στο νερό έως ελάχιστα διαλυτά (1g/100mL). Οι αλκοόλες, όπως η αιθανόλη, και οι πρωτικοί οργανικοί διαλύτες, από την άλλη πλευρά, μπορούν να διαλύσουν καρβοξυλικά οξέα με περισσότερα από 10 άτομα άνθρακα. Αυτό συμβαίνει επειδή η αιθανόλη μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με πολικές καρβοξυλικές ομάδες και να συμμετέχει σε αλληλεπιδράσεις van der Waals με ουρές μη πολικών υδρογονανθράκων.» Ως αποτέλεσμα, η αιθανόλη (και άλλοι συγκρίσιμοι διαλύτες) μπορεί να διαλύσει πολύ μεγαλύτερα καρβοξυλικά οξέα από το νερό.

Χρήσεις καρβοξυλικού οξέος

1. Οι πλαστικοποιητές και οι ρητίνες κατασκευάζονται με χρήση 1,2-βενζολοδικαρβοξυλικών οξέων (φθαλικό οξύ).
2. Η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή πολυεστέρα είναι τα 1,4-βενζολοδικαρβοξυλικά οξέα (τερεφθαλικό οξύ).
3. Το χημικό αδιπικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή νάιλον.
4. Το βενζοϊκό οξύ και αρκετά από τα άλατά του είναι αντισηπτικά για το ουροποιητικό σύστημα.
5. Το βενζοϊκό οξύ, είτε στην καθαρή του μορφή είτε ως βενζοϊκό νάτριο, χρησιμοποιείται ως συντηρητικό τροφίμων.
6. Το αιθανικό οξύ χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων για την παραγωγή χρωμάτων, αρωμάτων και ρεγιόν.
7.  Τα άλατα αιθανικού οξέος χρησιμοποιούνται σε χρώματα και σε ορισμένα φαρμακευτικά προϊόντα.
8. Αιθανοϊκά άλατα αλουμινίου και χρωμίου (οξικά) χρησιμοποιούνται ως μυρωδικά (μια ουσία που προσδίδει βαφή στο υλικό).

Συμπέρασμα

Τα καρβοξυλικά οξέα είναι ενώσεις άνθρακα που περιέχουν μια καρβοξυλική ομάδα (–COOH). Η καρβοξυλική ομάδα πήρε το όνομά της από την ομάδα καρβονυλίου (>C=O) που συνδέεται με την ομάδα υδροξυλίου (–OH).

Ανάλογα με τη φύση της ομάδας στην οποία συνδέεται η ομάδα –COOH, τα καρβοξυλικά οξέα μπορούν να ταξινομηθούν ως αλειφατικά ή αρωματικά. Τα αλειφατικά καρβοξυλικά οξέα σχηματίζονται όταν η ομάδα –COOH συνδέεται με ένα άτομο Η ή μια ομάδα αλκυλίου. Ο γενικός τύπος RCOOH χρησιμοποιείται για την αναπαράστασή τους.

Αιθανοϊκό οξύ (Οξεικό οξύ) –CH3COOH, μεθανοϊκό οξύ (Μυρμηκικό οξύ) –HCOOH,  και ούτω καθεξής.