Карбоновые кислотыКарбоновые кислоты — органические соединения, содержащие карбоксильную гpуппу.

Такое строение объясняет появление у рассматриваемых соединений кислотных свойств, т.е. более свободное отщепление катиона водорода H+ (протона), чем это имеет место у спиртов и фенолов. Карбонильная гpуппа кислот, как и альдегидов, поляризована: электроны p-связи смещены в сторону более электроотрицательного атома кислорода, благодаря этому атом углерода получает частичный положительный заряд. У атома кислорода гидроксильной гpуппы имеются неподеленные электронные пары, расположенные на негибридных р-орбиталях. Их смещение в сторону атома углерода карбонильной гpуппы компенсирует частично имеющийся на нем положительный заряд.

Следствием такого смещения электронной плотности является уменьшение абсолютной величины частичного отрицательного заряда на гидроксильном атоме кислорода и вследствие этого  смещение к нему электронов s-связи О—Н, что обусловливает более свободное отщепление протона.

Таким образом, в отличие от спиртов карбоновые кислоты являются электролитами (хотя, как правило, слабыми). Сила карбоновых кислот зависит от строения углеводородных радикалов и заместителей в них. Электронодонорные заместители ослабляют кислотные свойства, электроноакцепторные (электроотрицательные), наоборот, усиливают. Например, последовательное увеличение числа атомов хлора (электроноакцепторного заместителя) в радикале уксусной кислоты приводит к усилению кислотных свойств, т.е. возрастанию степени электролитической диссоциации кислот.

Физические свойства карбоновых кислот.

Низшие монокарбоновые кислоты, содержащие от одного до девяти атомов углерода в молекуле, представляют собой бесцветные жидкости, высшие алифатические и ароматические кислоты — твердые вещества. Первые гомологи — муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты — обладают резким раздражающим запахом, при попадании на слизистые оболочки вызывают ожоги; с водой смешиваются в любых соотношениях. По мере увеличения гидрофобной углеводородной части молекулы — углеводородного радикала — растворимость в воде уменьшается.

Температура кипения кислот значительно выше температур кипения спиртов и альдегидов с тем же числом атомов углерода. Это объясняется тем, что карбоновые кислоты в жидком состоянии образуют более прочные ассоциаты за счет межмолекулярных водородных связей. Для разрыва водородных связей при переходе из жидкой фазы в газообразную требуется дополнительная энергия (нагревание). Однако даже в газообразном состоянии муравьиная и уксусная кислоты существуют в виде димеров.

в) Муравьиная кислота отличается от остальных карбоновых кислот тем, что в ее молекуле карбоксильная гpуппа соединена не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Таким образом, в молекуле муравьиной кислоты можно выделить как карбоксильную, так и альдегидную гpуппу атомов.

Благодаря наличию альдегидной гpуппы муравьиная кислота обладает восстановительными свойствами альдегидов, например, вступает в реакцию «серебряного зеркала», окисляясь до нестойкой угольной кислоты.

3. Окисление алканов.

Предельные углеводороды окисляются кислородом воздуха в присутствии катализаторов с образованием смеси карбоновых кислот. Например, при каталитическом окислении бутана образуется преимущественно уксусная кислота:

Данная реакция лежит в основе промышленного получения различных алифатических карбоновых кислот из углеводородного сырья.

 

4. В лабораторной практике карбоновые кислоты выделяют из их солей действием сильных кислот, например, уксусную кислоту получают из твердого ацетата натрия действием концентрированной серной кислоты.

Еще в XIX столетии великим французским химиком П.М. Бертло был разработан простой способ получения простейшей карбоновой кислоты. Угарный газ реагирует с горячим водным раствором щелочи при повышенном давлении, в результате образуется соль муравьиной кислоты — формиат, которую обрабатывают серной кислотой.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+