Карбонильные соединения. Альдегиды и кетоны

2СН₃ ― С               + Н₂SO₄ Na₂SO₄ + 2CH₃ ― C

                 O―Na                                                                O―H

     ацетат натрия                                             уксусная кислота

 

                    Важнейшие одноосновные предельные кислоты.

 

Формулы	Названия	Температура  кипения (в С)
О Н ― С             ОН	Муравьиная, или метановая, кислота	100,7
О СН3 ― С                 ОН	Уксусная, или этановая, кислота	118,1
О  СН3 ―СН2 ― С                             ОН	Пропановая, или пролановая, кислота	141,1
О СН3 ― СН2 ― СН2 ― С                                           ОН	Масляная, ли бутановая, кислота	163,3
О СН3 ― (СН2)3 ― С                                  ОН	Валериановая, или пентановая, кислота	186,4
О СН3 ― (СН2)4― С                                   ОН	Капроновая, или гексановая, кислота	205,4
О   СН3 ―(СН2)5 ― С                                   ОН	Энантовая, или гептановая, кислота	223,5
О   СН3 ―(СН2)14 ― С                                   ОН	Пальмитиновая, или гексадекановая, кислота	351,5
О   СН3 ―(СН2)16 ― С                                   ОН	Стеариновая, или октадекановая, кислота	376,1

 

 

Физические свойства.

Низшие карбоновые кислоты ― жидкости с острым запахом, хорошо растворимые в воде. С повышением относительной молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается, а температура кипения повышается.

Высшие кислоты, начиная  с пеларгоновой (нонановой) CH₃―(CH₂)₇―COOH, ―

твердые вещества, без  запаха, нерастворимые в воде.

   

Химические  свойства.

Свойства кислот	Химические реакции, характерные для кислот
	неорганических	органических
1. Молекулы кислот  в водном растворе диссоциируют (отщепляют ионы Н+)	HNO3    H+ + NO3	O                          O HC              H+ + HC       O ―H                   O-
2. Кислоты реагируют с металлами	2РСl + Mg    MgCl2 + H2 2H+ + 2Cl- + Mg0 Mg2+ + 2Cl- + H2	O 2CH3 ― C       + Mg OH (CH3 ― COO)2Mg + H2    ацетат магния 2СН3СОО- + 2Н+ + Mg0 2СН3СОО- + Mg2+ + Н02  Mg0 + 2Н+ Mg2+ +Н02
3. Кислоты реагируют  с основными и амфотерными  оксидами и гидроксидами	H2SO4 + MgO   MgSO4 + H2O 2H+ + SO2-4 + MgO Mg2+ + SO2-4 + H2O 2H+ + MgO   Mg2+ + H2O HCl + NaOH    NaCl + H2O H+ + Cl- + Na+ + OH- Na+ + Cl- + H2O H+ + OH-   H2O	2HCOOH+MgO   (HCOO)2Mg+H2O                                формиат магния 2HCOO- + 2H+ + MgO 2HCOO- + Mg2+ +H2O 2H+ + MgO    Mg2+ + H2O CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O CH3COO- + H+ + Na+ + OH- CH3COO- + Na+ + H2O H+ + OH-   H2O
4.Кислоты реагируют  с солями более слабых и  летучих кислот	2НС1 + СаСО3 СаС12 + Н2СО3                        Н2О     СО2 2Н+ + 2С1- + СаСО3 Са2+ + 2С1- + Н2О + СО2 2Н+ + СаСО3 Са2+ + Н2О + СО2	2СН3СОО- +2Н+ + СаСО3 (СН3СОО)2Са + Н2СО3  Ацетат кальция      Н2О   СО2 2СН3СОО- +2Н+ + СаСО3 2СН3СОО- + Са2+ + Н2О + СО2 2Н+ +СаСО3 Са2+ + Н2О + СО2

         Общие свойства карбоновых кислот аналогичны соответствующим свойствам неорганических кислот.

      Карбоновые  кислоты обладают и некоторыми  специфическими свойствами, обусловленными  наличием в их молекулах радикалов.  Так, например, уксусная кислота  реагирует с хлором:

                             Н          О                              Н         О

С1 ― С1 + Н ― С ―С                          С1 ―С ―С                    + НС1

                             Н            О―Н                      Н          О―Н

                                                                Монохлоруксусная кислота

 

Муравьиная кислота  по химическим свойствам несколько  отличается от других карбоновых кислот.

         1.Из одноосновных карбоновых  кислот муравьиная кислота является  самой сильной кислотой

         2. Из-за особенности строения  молекул муравьиная кислота подобно  альдегидам легко окисляется (реакция  «серебряного зеркала»):

           О                          NH₃, H₂O                             O

H ―C            + Ag₂O                              H ―O―C                        +2Ag

           O―H                                                                  O―H

                                                                     Угольная кислота

 

                                            О

                        Н―О―С                         Н₂О + СО₂

                                            О―Н

 

         3. При нагревании с концентрированной серной кислотой муравьиная кислота отщепляет воду и образуется оксид углерода (II):

                                О        Н₂SО₄, t

                   H ―C                                 H₂O + CO

                                 O―H

   Эта реакция иногда используется для получения оксида углерода (II) в лаборатории.

  Самой сильной из одноосновных карбоновых кислот является муравьиновая кислота. Уксусная кислота значительно слабее. Следовательно, радикал метил СН₃ ― влияет на карбоксильную группу путем сдвига электронной плотности к центральному атому углерода.

                 

Применение. Муравьиная кислота применяется в промышленности в качестве сильного восстановителя. Ее 1,25% раствор в спирте (муравьиный) применяется в медицине. Сложные эфиры муравьиной кислоты используются в качестве растворителей и душистых веществ.

  Наибольшее значение имеет уксусная кислота. Она необходима для синтеза красителей (например, индиго), медикаментов (например, аспирина), сложных эфиров, уксусного ангидрида. Большие ее количества расходуются для производства ацетатного волокна, негорючей кинопленки, органического стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи.

   Некоторые соединения, при получении которых используется  уксусная кислота, например, натриевая  соль 2,4дихлорфеноксиуксусной кислоты,  являются гербицидами ― средством для борьбы с сорняками:

                                      О                                                                О

         С―О―СН₂ ―С                                       С―О―СН₂―С

НС        С―С1            ОН                         НС          С―С1           О―Na

 

НС         СН                                                НС          СН

         С―С1                                                          С―С1

2,4-дихлорфеноксиуксусная                    натриевая соль 2,4-дихлорфеноксиуксусной 

          кислота                                                                           кислоты

 

       Натриевые  и калиевые соли высших карбоновых  кислот ― основные составные части мыла.

Краткие сведения о непредельных карбоновых кислотах. Подобно тому как из формул предельных углеводородов можно вывести формулы непредельных углеводородов, от формул предельных карбоновых кислот можно перейти к формулам непредельных карбоновых кислот:

                            О                                                       О

СН₃ ―СН₂―С                                  СН₂ = СН―С

                           О―Н                                                О―Н

   Пропановая кислота                                          Акриловая кислота

                        О                                                 О

СН₂ = СН―С                              СН₂ = С―С

                        ОН                                  СН₃        О―Н

Акриловая кислота                                                метакриловая кислота

 

 

СН₃―(СН₂)₇―СН₂―СН₂―(СН₂)₇―СООН

Стеариновая кислота

СН₃―(СН₂)₇―СН=СН―(СН₂)₇―СООН

Олеиновая кислота

СН₃―(СН₂)₇―СН = СН―(СН₂)₇―СООН

Олеиновая кислота

СН₃―(СН₂)₄―СН = СН―СН₂―СН = СН―(СН₂)₇―СООН

                                                           Линолевая кислота

 

Непредельные карбоновые кислоты обладают свойствами кислот и непредельных углеводородов:

1. Как кислоты они реагируют с основаниями, спиртами и т.д. В этих реакциях образуются соли и сложные эфиры.
2. Как непредельные соединения они участвуют в реакциях присоединения, полимеризации и окисления.

При взаимодействии с  водородомолеиновая кислота превращается в стеариновую кислоту:

                       С₁₇Н₃₃СООН + Н₂   С₁₇Н₃₅СООН

 

На этом свойстве основано получение твердых жиров из растительных масел.

Способность неопределенных кислот и  их производных к полимеризации  используется для получения высокомолекулярных соединений.Так, например, приполимеризации сложного эфира, образованного метакриловой кислотой и метанолом, образуется ценная пластмасса ― полиметилметакрилат