- Преподавателю
- Химия
- ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ХИМИИ. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ХИМИИ. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Раздел | Химия |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Кисакова О.А. |
Дата | 01.12.2014 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
Карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, в молекуле которых содержится одна или несколько карбоксильных групп
Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: СnH2nO2
Классификация карбоновых кислот.
1. По числу карбоксильных групп:
- одноосновные (монокарбоновые)
- многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т.д.).
-
По характеру углеводородного радикала:
- предельные CH3-CH2-CH2-COOH; бутановая кислота.
- непредельные CH2=CH-CH2-COOH; бутен-3-овая кислота.
- ароматические
пара-метилбензойная кислота
НАЗВАНИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.
Название
Формула
кислоты
кислоты
её соли и
(эфиры)
муравьиная
метановая
формиат
HCOOH
уксусная
этановая
ацетат
CH3COOH
пропионовая
пропановая
пропионат
CH3CH2COOH
масляная
бутановая
бутират
CH3(CH2)2COOH
валериановая
пентановая
валерат
CH3(CH2)3COOH
капроновая
гексановая
гексанат
CH3(CH2)4COOH
пальмитиновая
гексадекановая
пальмитат
С15Н31СООН
стеариновая
октадекановая
стеарат
С17Н35СООН
акриловая
пропеновая
акрилат
CH2=CH-COOH
олеиновая
цис-9-октадеценовая
олеат
СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН
бензойная
бензойная
бензоат
C6H5 -COOH
щавелевая
этандиовая
оксалат
НООС - COOH
ИЗОМЕРИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.
1. Изомерия углеродной цепи. Начинается с бутановой кислоты (С3Н7СООН), которая существует в виде двух изомеров: масляной (бутановой) и изомасляной (2-метилпропановой) кислот.
2. Изомерия положения кратной связи в непредельных кислотах, например:
СН2=СН-СН2-СООН СН3-СН=СН-СООН
Бутен-3-овая кислота Бутен-2-овая кислота
(винилуксусная кислота) (кротоновая кислота)
3. Цис-, транс-изомерия в непредельных кислотах, например:
4. Межклассовая изомерия: Карбоновые кислоты изомерны сложным эфирам:
Уксусная кислота СН3-СООН и метилформиат Н-СООСН3
5. Изомерия положения функциональных групп у гетерофункционалъных кислот.
Например, существуют три изомера хлормасляной кислоты: 2-хлорбутановая, 3-хлорбутановая и 4-хлорбутановая.
СТРОЕНИЕ КАРБОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ.
Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы - карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга
Кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризацией связи О-Н.
В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:
Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. С увеличением молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается.
ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ - в них гидроксогруппа замещена на некоторые другие группы. Все они при гидролизе образуют карбоновые кислоты.
Соли
Сложные эфиры
Галогенангидриды
Ангидриды
Амиды.
ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.
1. Окисление спиртов в жестких условиях - раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании.
2.Окисление альдегидов: раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании, реакцией серебряного зеркала, гидроксидом меди при нагревании.
3. Щелочной гидролиз трихлоридов:
R-CCl3 + 3NaOH [R-C(OH)3] + 3NaCl
неустойчивое вещество
[R-C(OH)3] RCOOH + H2O
4. Гидролиз сложных эфиров.
R-COOR1 + KOH RCOOK + R1OH
RCOOK + HCl R-COOH + KCl
5. Гидролиз нитрилов, ангидридов, солей.
1)нитрил: R-CN + 2H2O -(H+) RCOOH
2)ангидрид: (R-COO)2O + H2O 2RCOOH
3)натриевая соль: R-COONa+HClR-COOH + NaCl
6. Взаимодействие реактива Гриньяра с СО2:
R-MgBr + CO2 R-COO-MgBr
R-COO-MgBr -(+H2O) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода (II) с гидроксидом натрия под давлением:
NaOH + CO -(200oC,p) HCOONa
2HCOONa+ H2SO42HCOOH + Na2SO4
8. Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана:
2C4H10 + 5O2 4CH3-COOH + 2H2O
9. Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:
5C6H5-CH3+6KMnO4+9H2SO45C6H5-COOH+3K2SO4 + MnSO4 + 14H2O
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.
1. Кислотные свойства - замещение атома Н в карбоксильной группе на металл или ион аммония.
1.Взаимодействие с металлами
2CH3COOH+Ca (CH3COO)2Ca+H2
ацетат кальция
2.Взаимодействие с оксидами металлов
2CH3COOH+BaO (CH3COO)2Ba+H2O
3.Реакция нейтрализации с гидроксидами металлов
2CH3COOH+Cu(OH)2 (CH3COO)2Cu + 2H2O
4.Взаимодействие с солями более слабых и летучих (или нерастворимых) кислот
2CH3COOH+CaCO3 (CH3COO)2Ca + H2O + CO2
4*. Качественная реакция на карбоновые кислоты: взаимодействие с содой (гидрокарбонатом натрия) или другими карбонатами и гидрокарбонатами.
В результате наблюдается выделение углекислого газа.
2CH3COOH+Na2CO3 à 2CH3COONa+H2O+CO2
2. Замещение гидроксильной группы:
5.Реакция этерификации
6.Образование галоген-ангидридов - с помощью хлоридов фосфора (III) и (V).
7. Образование амидов:
8. Получение ангидридов.
С помощью Р2О5 можно дегидратировать карбоновую кислоту - в результате получается ангидрид.
2СН3 - СООН + Р2О5 (СН3СО)2О + НРО3
3. Замещение атома водорода при атоме углерода, ближайшем к карбоксильной группе ( -углеродный атом)
9.Галогенирование кислот - реакция идёт в присутствии красного фосфора или на свету.
CH3-COOH+Br2 -(Ркр) CH2-COOH + НВr
Особенности муравьиной кислоты.
1. Разложение при нагревании.
Н-СООН -(H2SO4конц,t) CO + H2O
2. Реакция серебряного зеркала и с гидроксидом меди (II) - муравьиная кислота проявляет свойства альдегидов.
Н-COOH+2[Ag(NH3)2]OH(NH4)2СО3+2Ag+2NH3+H2O
H-COOH + Cu(OH)2 -t CO2 + Cu2O + H2O
3. Окисление хлором и бромом, а также азотной кислотой.
H-COOH + Cl2 CO2 + 2HCl
Особенности бензойной кислоты.
1. Разложение при нагревании - декарбоксилирование.
При нагревании бензойной кислоты она разлагается на бензол и углекислый газ:
-(t) + CO2
2. Реакции замещения в ароматическом кольце.
Карбоксильная группа является электроноакцепторной, она уменьшает электронную плотность бензольного кольца и является мета-ориентантом.
+ HNO3 -(H2SO4) +H2O
Особенности щавелевой кислоты.
1. Разложение при нагревании
2. Окисление перманганатом калия.
Особенности непредельных кислот (акриловой и олеиновой).
1. Реакции присоединения.
Присоединение воды и бромоводорода к акриловой кислоте происходит против правила Марковникова, т.к. карбоксильная группа является электроноакцепторной:
СН2=СН-СООН + НBr Br-CH2-CH2-COOH
Также к непредельным кислотам можно присоединять галогены и водород:
С17Н33-СООН+H2 C17H35-COOH(стеариновая)
2. Реакции окисления
При мягком окислении акриловой кислоты образуется 2 гидроксогруппы:
3СН2=СН-СООН+2KMnO4+2H2O 2CH2(OH)-CH(OH)-COOК + CH2(OH)-CH(OH)-COOH +2MnO2
Свойства солей карбоновых кислот.
1. Обменные реакции с более сильными кислотами и со щелочами.
CH3-COONa + HCl CH3-COOH + NaCl
(CH3-COO)2Cu + KOH Cu(OH)2 ↓+ CH3COOK
2. Термическое разложение солей двухвалентных металлов (кальция, магния, бария)- образуются кетоны.
(CH3-COO)2Ca -(t) CaCO3 + CH3-C-CH3
ǁ
O
3. Сплавление солей щелочных металлов со щелочью (реакция Дюма)- получаются алканы.
CH3-COONa + NaOH -(t) CH4 + Na2CO3
4. Электролиз водных растворов солей карбоновых кислот (реакция Кольбе).
2CH3-COONa +2Н2О -(эл.ток)
C2H6 +2CO2 + H2+2NaOH
анод катод
Свойства галогенангидридов
1. Гидролиз - получается кислота.
CH3-COCl + H2O CH3-COOH + HCl
2. Реакции ацилирования бензола, аминов, солей фенола.
CH3-COCl+ -(AlCl3)HCl+
3. Получение амидов и сложных эфиров
CH3-COCl + NH3 CH3-CONH2 + NH4Cl
С6Н5-ОNa+ C2H5-C=O -(t) NaCl + C6H5-O-C=O
\ \
Cl C2H5