Карбонові кислоти

Карбонові кислоти

Учитель хімії Карагаєва М.В.

Опрацювавши тему, ви зможете:

формулювати визначення карбонових кислот;

знати склад карбонових кислот;

називати карбонові кислоти за сучасною номенклатурою;

наводити приклади карбонових кислот;

розрізняти карбонові кислоти серед інших речовин;

класифікувати карбонові кислоти;

висловлювати судження про склад, класифікацію карбонових кислот;

характеризувати хімічні властивості карбонових кислот;

складати рівняння реакцій, що підтверджують властивості кислот.

Теорія

1. Склад і будова карбонових кислот.

Карбонові кислоти добре знайомі кожному. До них відноситься велика кількість природних сполук, що мають кислий смак: лимонна, яблучна, щавлева, оцтова та інші кислоти, знайомі нам по продуктах харчування.

Карбонові кислоти — похідні вуглеводнів, у молекулах яких один або кілька атомів Гідрогену заміщені на карбоксильну групу −COOH.

Інше визначення:

Карбонові кислоти — органічні речовини, у молекулах яких вуглеводневий радикал сполучений з карбоксильними групами.

Будова карбоксильної групи є наступною:

Атом Карбону в ній утворює подвійний зв'язок з одним з атомів Оксигену. Другий атом Оксигену сполучений з атомом Гідрогену в гідроксильну групу.

У загальному вигляді формулу карбонової кислоти можна записати так: R(COOH)n, де R — вуглеводневий радикал.

Залежно від будови вуглеводневого радикала карбонові кислоти можуть бути насиченими, ненасиченими, ароматичними, тощо.

Приклад:

насичена, ненасичена і ароматична карбонові кислоти:

CH₃−COOH

оцтова кислота

CH₂=CH−COOH

акрилова кислота

C₆H₅−COOH

бензойна кислота

Число функціональних груп −COOH визначає основність кислот.

Приклад:

одноосновна і двохосновна карбонові кислоти:

CH₃−CH₂−COOH

пропанова кислота

HOOC−COOH

щавелева кислота

Насиченими одноосновними карбоновими кислотами називають похідні алканів, у молекулі яких один атом Гідрогену заміщений на карбоксильну групу.

Загальна формула насичених одноосновних кислот: CnH2n+1COOH чи CmH₂mO₂.

Група −COOH у міжнародних назвах кислот позначається суфіксом -овая, який додається до назви алкана (враховуються всі атоми Карбону, включаючи атом Карбону функціональної групи). Використовуються також і інші назви кислот:

HCOOH — метанова (мурашина) кислота,

CH3COOH — етанова (оцтова) кислота.

2. Фізичні властивості карбонових кислот

Мурашина кислота — найпростіший представник насичених карбонових кислот. У молекулі мурашиної кислоти міститься один атом Карбону (як у метану), тому її ще називають метановою кислотою. Це єдина кислота, в якій карбоксильна група сполучена з атомом Гідрогену, а не з вуглеводневим радикалом.

Будову молекули мурашиної кислоти можна представити наступним чином:

Скорочена структурна формула мурашиної кислоти HCOOH, а молекулярна формула — CH₂O₂.

Мурашина кислота — рідина з різким запахом, добре розчинна у воді. Вона отруйна. При попаданні на шкіру викликає опіки.

Міститься у виділеннях мурашок, у пекучих волосках кропиви, у хвої сосни.

Оцтова кислота — гомолог мурашиної. В її молекулі — два атома Карбону, один з яких входить до складу функціональної групи. Інша назва оцтової кислоти — етанова.

Скорочена формула оцтової кислоти CH₃COOH, молекулярна — C₂H₄O₂.

Оцтова кислота — безбарвна рідина з характерним різким запахом, необмежено розчинна у воді.

При температурі 16,5 ° С безводна оцтова кислота перетворюється на тверду кристалічну речовину, схожу на лід. Тому її іноді називають крижаною оцтовою кислотою.

Крижана оцтова кислота

70–80 % розчин оцтової кислоти називають оцтовою есенцією, а 5–9 % розчин застосовується в побуті під назвою столового оцту.

3. Хімічні властивості карбонових кислот

Хімічні властивості карбонових кислот обумовлені наявністю в їх складі карбоксильної групи −COOH.

Розчинні кислоти дисоціюють у воді на катіони Гідрогену і аніони кислотного залишку:

R-COOH R-COO^- + H⁺

Йони Гідрогену надають розчинам кислот кислий смак, а також спільні з неорганічними кислотами хімічні властивості.

Карбонові кислоти — слабкі електроліти і слабкі кислоти. Найсильніша з них, мурашина, відноситься до кислот середньої сили. Зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі сила кислот зменшується.

У хімічних реакціях з багатьма речовинами утворюються солі карбонових кислот. Солі мурашиної кислоти — форміати, солі оцтової кислоти — ацетати.

Хімічні властивості оцтової кислоти

1. Змінює забарвлення індикаторів.

Лакмус і метилоранж в розчині оцтової кислоти стають червоними. Фенолфталеїн своє забарвлення не змінює, як і в розчинах неорганічних кислот.

2. Взаємодіє з деякими металами (Mg,Zn,Al) з виділенням водню і утворенням солей (ацетатів):

2CH₃COOH + Mg = (CH₃COO)₂Mg + H₂

3. Реагує з основними оксидами з утворенням солі і води:

2CH₃COOH + CuO = (CH₃COO)₂Cu + H2O

4. Вступає у реакцію нейтралізації з основами:

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O

5. Взаємодіє з карбонатами. Реакція відбувається з виділенням вуглекислого газу:

2CH₃COOH + Na₂CO₃ = 2CH₃COONa + H₂O + CO₂

6. У присутності сильних кислот реагує зі спиртами з утворенням складних ефірів. Реакція називається реакцією етерифікації. При взаємодії оцтової кислоти і етилового спирту утворюється оцтовоетиловий ефір:

CH₃COOH + C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅ + H₂O

4. Застосування карбонових кислот

Мурашина кислота використовується в якості протрави вовни і шкіри перед фарбуванням, у промисловості — в якості сильного відновника.

Застосовується в медицині у вигляді розчину під назвою «мурашиний спирт».

З мурашиної кислоти отримують складні ефіри.

Тест.

Тест містить 8 завдань. Необхідно обрати одну правильну відповідь.

1. Обери формулу функціональної групи карбонових кислот(1б):

А. −OH

Б. −CHO

В. −COOH

2. Обери формулу карбонової кислоти (1б):

А. C₈H₁₇OH

Б. C₄H₈

В. HOOC−COOH

Г. H₂CO₃

3. У розчині оцтової кислоти фенолфталеїн залишається: (1б)

А. малиновим

Б. безбарвним

В. синім

4. Оцтова кислота (1б) —

А. тверда речовина

Б. рідка масляниста речовина

В. необмежено змішується з водою

5. Оцтова кислота( 1б):

А. застосовується при виробництві мила

Б. надає кислого смаку кефіру

В. міститься у виділеннях мурашок

Г. використовується при виробництві пластмас

6 Етанова кислота реагує з (1Б):

А. HCl

Б. Mg

В. CuSO4

Г. CuO

7. У трьох пробірках без написів знаходяться: пентен, розчин етиленгліколю і розчин оцтової кислоти. (3б)

У твоєму розпорядженні є:

1— бромна вода, 2 — розчин сульфатної кислоти, 3 — купрум(II) гідроксид, 4 — розчин індикатора метилоранжа, 5 — розчин аргентум нітрату, 6 — розчин барій нітрату.

Обери реактиви, за допомогою яких можна розпізнати вміст пробірок.

Відповідь запиши у вигляді послідовності цифр в порядку їх зростання без розділових знаків і пробілів.

8. Розрахуй масу атомів Карбону, який міститься у карбоновій кислоті C₁₇H₃₃COOH масою 159 г.

Проміжні обчислення проводь з точністю до тисячних. Відповідь округли до цілих (3б).