В современных моющих средствах часто используют натриевые соли высших алкилсульфокислот, которые не связываются ионами Ca в нерастворимые соли

Лабораторная работа №11

Кислородсодержащие органические соединения

Краткие теоретические сведения

Этиленгликоль и глицерин – бесцветные, вязкие жидкости, хорошо растворимые в воде, имеют высокие температуры кипения. Глицерин –безопасен, а этиленгликоль – сильный яд.

Химические свойства

Для многоатомных спиртов характерны основные реакции одноатомных спиртов. В отличие от них, они могут образовывать производные по одной или по нескольким гидроксильным группам, в зависимости от условий проведения реакций.

1. Многоатомные спирты, как и одноатомные, проявляют свойства кислот при взаимодействии с активными металлами:

CH₂–OH CH₂–ONa
I + 2 Na → I + H₂
CH₂–OH CH₂–ONa

2. Они способны растворять свежеосаждённый гидроксид меди (II) с образованием внутрикомплексных соединений, в то время как одноатомные спирты с Cu(OH)₂ не реагируют:

CH₂–OH
2 I + Cu(OH)₂ (голубойосадок)→
CH₂–OH

 

гликолят меди (ярко-синий раствор)

3. Глицерин легко нитруется, давая тринитроглицерин – сильное взрывчатое вещество (основа динамита)

Применение

Этиленгликоль: в качестве антифриза; для синтеза высокомолекулярных соединений (например, лавсана).

Глицерин: в парфюмерии и в медицине (для изготовления мазей, смягчающих кожу); в кожевенном производстве и в текстильной промышленности; для производства нитроглицерина.

Карбоновые кислоты - органические соединения, в молекулах которых содержатся одна или несколько карбоксильных групп, соединённых с углеводородным радикалом или атомом водорода

Классификация карбоновых кислот

1. Одноосновные, двухосновные и многоосновные (в зависимости от числа функциональных групп),
2.Предельные, непредельные и ароматические (в зависимости от строения радикала).

Общая формула предельных одноосновных кислот:

Атом «Н» в группе «- OH» в кислотах гораздо более подвижен, чем в молекулах спиртов. Поэтому растворимые в воде карбоновые кислоты диссоциируют:

Номенклатура.

а) исторически сложившиеся названия кислот: муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, валериановая, капроновая, энантовая;

б) по международной номенклатуре - от названий соответствующих углеводородов + "овая" с прибавлением слова "кислота".

Пример: Н-СООН муравьиная или метановая, СН₃-СООН уксусная или этановая кислоты.

O O
// //
R - C или C_nH_2n+1 - C
\ \
OH O - H

O
//
R - C ⇆ R - COO^- + H⁺.
\
O - H

Получение

В лаборатории карбоновые кислоты можно получить из их солей, действуя на них серной кислотой при нагревании, например: 2СН₃ – СООNa + H₂SO₄® 2СН₃ – СООН + Na₂SO₄
В промышленности получают окислением углеводородов, спиртов и альдегидов.
Химические свойства
1. Из-за смещения электронной плотности от гидроксильной группы O–H к сильно поляризованной карбонильной группе C=O молекулы карбоновых кислот способны к электролитической диссоциации: R–COOH → R–COO^- + H⁺

Сила карбоновых кислот в водном растворе невелика.

2. Карбоновые кислоты обладают свойствами, характерными для минеральных кислот. Они реагируют с активными металлами, основными оксидами, основаниями, солями слабых кислот.

2СH₃COOH + Mg → (CH₃COO)₂Mg + H₂

2СH₃COOH + СaO → (CH₃COO)₂Ca + H₂O

H–COOH + NaOH → H–COONa + H₂O

2СH₃CH₂COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

СH₃CH₂COOH + NaHCO₃ → CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

Карбоновые кислоты слабее многих сильных минеральных кислот (HCl, H₂SO₄ и т.д.) и поэтому вытесняются ими из солей: СH₃COONa + H₂SO₄(конц.) →CH₃COOH + NaHSO₄

3. Образование функциональных производных:

при взаимодействии со спиртами (в присутствии концентрированнойH₂SO₄) образуются сложные эфиры. Образование сложных эфиров при взаимодействии кислоты и спирта в присутствии минеральных кислот называется реакцией этерификации (ester с латинского "эфир").
CH₃– –OH + HO–CH₃DCH₃– –OCH₃ + H₂O

уксусная кислота метиловый спирт метиловый эфир уксусной кислоты

Обратной реакцией является гидролиз (омыление) сложного эфира:

CH₃– –OCH₃ + HO–H DCH₃– –OH + CH₃OH.Как видно, процесс этерификации обратимый.

Применение

Муравьиная кислота – в медицине, в пчеловодстве, в органическом синтезе, при получении растворителей и консервантов; в качестве сильного восстановителя.

Уксусная кислота – в пищевой и химической промышленности (производство ацетилцеллюлозы, из которой получают ацетатное волокно, органическое стекло, киноплёнку; для синтеза красителей, медикаментов и сложных эфиров).

Масляная кислота – для получения ароматизирующих добавок, пластификаторов и флотореагентов.

Щавелевая кислота – в металлургической промышленности (удаление окалины).

Стеариновая C₁₇H₃₅COOH и пальмитиноваякислота C₁₅H₃₁COOH – в качестве поверхностно-активных веществ, смазочных материалов в металлообработке.

Олеиновая кислота C₁₇H₃₃COOH – флотореагент и собиратель при обогащении руд цветных металлов.

Главной составной частью растительных и животных жиров являются сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (предельных – C₁₅H₃₁COOH пальмитиновой, C₁₇H₃₅COOH – стеариновой; непредельных C₁₇H₃₃COOH – олеиновой; C₁₇H₃₁COOH – линолевой; C₁₇H₂₉COOH – линоленовой).

Первый синтез жира осуществил Бертло (1854 г.) при нагревании глицерина и стеариновой кислоты:

Физические свойства

Жиры, образованные предельными кислотами – твёрдые вещества, а непредельными – жидкие. Все жиры очень плохо растворимы в воде.

Химические свойства

1. Гидролиз (омыление) в кислой или в щелочной среде, или под действием ферментов:

В щелочной среде образуются мыла – соли высших жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие).
Все загрязнения гидрофобны, вода их плохо смачивает, поэтому стирать в чистой воде малоэффективно. Молекула кислотного остатка состоит из двух частей: радикала R, который выталкивается водой, и группы –COO^-, которая полярна, гидрофильна и легко прилипает к частицам загрязнения. В мыльном растворе вода, выталкивая из своей среды углеводородные радикалы удаляет вместе с ними и группу –СОО^-, которая адсорбирована на поверхности загрязняющей частицы, и тем самым загрязнение удаляется вместе с кислотным остатком.
Обычное мыло плохо стирает в жёсткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащие в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли: 2RCOO^- + Ca → (RCOO)₂Ca$

В современных моющих средствах часто используют натриевые соли высших алкилсульфокислот, которые не связываются ионами Ca в нерастворимые соли.

Гидрирование (гидрогенизация) – процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жира. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных, и жидкие растительные жиры превращаются в твёрдые (маргарин).

3. Количественной характеристикой степени ненасыщенности жиров служит йодное число, показывающее сколько г йода может присоединиться по двойным связям к 100 г жира.
При контакте с воздухом происходит прогоркание жиров, в основе которого лежит окисление по двойным связям (образуются альдегиды и кислоты с короткой цепью) и гидролиз под действием микроорганизмов