A vegyszerek túlnyomó többségében előforduló egyik leggyakoribb kémiai elem az oxigén. Az oxidok, savak, bázisok, alkoholok, fenolok és egyéb oxigéntartalmú vegyületek vizsgálata a szervetlen és szerves kémia során történik. Cikkünkben az ingatlanokat tanulmányozzuk, valamint példákat adunk az iparban, a mezőgazdaságban és az orvostudományban való alkalmazásukra.
oxidok
A legegyszerűbb szerkezetű fémek és nemfémek oxigénnel alkotott bináris vegyületei. Az oxidok osztályozása a következő csoportokat tartalmazza: savas, bázikus, amfoter és közömbös. Mindezen anyagok felosztásának fő kritériuma az, hogy melyik elem egyesül az oxigénnel. Ha fém, akkor alap. Például: CuO, MgO, Na2O - réz-, magnézium-, nátrium-oxidok. Fő kémiai tulajdonságuk a savakkal való reakció. Tehát a réz-oxid reakcióba lép kloridsavval:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
A nemfémes elemek atomjainak jelenléte a bináris vegyületek molekuláiban azt jelzi, hogy ezek a savas oxidokhoz tartoznak, például hidrogén-oxid H2O, szén-dioxid CO 2, foszfor-pentoxid P2O5. Az ilyen anyagok lúgokkal való reakcióképessége a fő kémiai jellemzőik.
A reakció eredményeként kétféle só képződhet: savas vagy közepes. Ez attól függ, hogy hány mol lúg reagál:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Az oxigéntartalmú vegyületek egy másik csoportját, amelybe olyan kémiai elemek tartoznak, mint a cink vagy az alumínium, amfoter oxidoknak nevezik. Tulajdonságaikban hajlamosak a savakkal és lúgokkal való kémiai kölcsönhatásra. A savas oxidok vízzel való kölcsönhatásának termékei savak. Például kénsav-anhidrid és víz reakciójában szulfátsav képződik. A savak az oxigéntartalmú vegyületek egyik legfontosabb osztálya.
Savak és tulajdonságaik
A savmaradékok komplex ionjaihoz kapcsolódó hidrogénatomokból álló vegyületek savak. Hagyományosan szervetlenekre, például szénsavra, szulfátra, nitrátra és szerves vegyületekre oszthatók. Ez utóbbiak közé tartozik az ecetsav, hangyasav, olajsav. Mindkét anyagcsoport hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Tehát semlegesítő reakcióba lépnek bázisokkal, reagálnak sókkal ésbázikus oxidok. Szinte minden oxigéntartalmú sav vizes oldatban disszociál ionokká, amelyek a második típusú vezetők. Környezetük savas jellege a hidrogénionok túlzott jelenléte miatt indikátorok segítségével meghatározható. Például a lila lakmusz pirossá válik, ha savas oldathoz adjuk. A szerves vegyületek tipikus képviselője a karboxilcsoportot tartalmazó ecetsav. Tartalmaz egy hidrogénatomot, amely meghatározza az anyag savas tulajdonságait. Színtelen, specifikusan csípős szagú folyadék, amely 17 °C alatti hőmérsékleten kristályosodik. CH3COOH, mint más oxigéntartalmú savak, tökéletesen oldódik vízben bármilyen arányban. 3-5%-os oldatát a mindennapi életben ecet néven ismerik, amelyet a főzéshez fűszerként használnak. Az anyagot acetátselyem, színezékek, műanyagok és egyes gyógyszerek előállításában is használják.
Oxigént tartalmazó szerves vegyületek
A kémiában az anyagok nagy csoportját lehet megkülönböztetni, amelyek a szénen és a hidrogénen kívül oxigénrészecskéket is tartalmaznak. Ezek karbonsavak, észterek, aldehidek, alkoholok és fenolok. Minden kémiai tulajdonságukat speciális komplexek - funkciós csoportok - molekulákban való jelenléte határozza meg. Például az atomok között csak korlátozó kötéseket tartalmazó alkohol általános kémiai képlete a ROH, ahol R jelentése szénhidrogéncsoport. Ezeket a vegyületeket általában az alkánok származékainak tekintik, amelyekben egya hidrogénatomot hidroxocsoport helyettesíti.
Az alkoholok fizikai és kémiai tulajdonságai
Az alkoholok aggregált halmazállapota folyékony vagy szilárd vegyületek. Az alkoholok között nincs gáz halmazállapotú anyag, ami asszociátumok képződésével magyarázható - több molekulából álló csoportok, amelyeket gyenge hidrogénkötések kapcsolnak össze. Ez a tény meghatározza a rövid szénláncú alkoholok vízben való jó oldhatóságát is. Vizes oldatokban azonban az oxigéntartalmú szerves anyagok - alkoholok - nem disszociálnak ionokká, nem változtatják meg az indikátorok színét, azaz semleges reakciót mutatnak. A funkciós csoport hidrogénatomja gyengén kötődik más részecskékhez, ezért kémiai kölcsönhatások során képes elhagyni a molekulát. Ugyanazon a szabad vegyérték helyén más atomok helyettesítik, például aktív fémekkel vagy lúgokkal való reakciókban - fématomokkal. Katalizátorok, például platinaháló vagy réz jelenlétében az alkoholokat erőteljes oxidálószerek, kálium-bikromát vagy kálium-permanganát oxidálják aldehidekké.
Észterezési reakció
Az oxigéntartalmú szerves anyagok egyik legfontosabb kémiai tulajdonsága: az alkoholok és savak észterek képződéséhez vezető reakció. Nagy gyakorlati jelentőségű, az iparban az élelmiszeriparban oldószerként használt észterek extrakciójára használják (gyümölcsesszenciák formájában). A gyógyászatban az észterek egy részét görcsoldóként használják, például az etil-nitrit tágítja a perifériás ereket, ill. Az izoamil-nitrit védő a koszorúér-görcsök ellen. Az észterezési reakció egyenlete a következő:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
Ebben a CH3COOH ecetsav, a C2H5OH az alkohol-etanol kémiai képlete.
Aldehidek
Ha egy vegyület –COH funkciós csoportot tartalmaz, akkor az aldehidekhez tartozik. Ezeket az alkoholok további oxidációjának termékeiként mutatják be, például oxidálószerekkel, például réz-oxiddal.
A hangya- vagy acetaldehid-molekulákban lévő karbonil-komplex jelenléte meghatározza azok polimerizációs képességét és más kémiai elemek atomjaihoz való kapcsolódását. A karbonilcsoport jelenlétének és az anyag aldehidekhez való tartozásának bizonyítására alkalmas kvalitatív reakciók az ezüsttükrös reakció és a réz-hidroxiddal való kölcsönhatás hevítéskor:
Az acetaldehidet, amelyet az iparban ecetsav előállítására használnak, a legnagyobb mennyiségben használták fel – ez a szerves szintézis nagy tonnaszámú terméke.
Oxigéntartalmú szerves vegyületek - karbonsavak - tulajdonságai
A karboxilcsoport jelenléte – egy vagy több – a karbonsavak ismertetőjegye. A funkciós csoport szerkezetéből adódóan savas oldatokban dimerek keletkezhetnek. Hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. A vegyületek hidrogénkationokká és savmaradék-anionokká disszociálnak, és gyenge elektrolitok. Kivételt képez a korlátozó sorozat első képviselőjeegybázisú savak - hangya, vagy metán, amely a második típusú közepes erősségű vezető. A molekulákban csak egyszerű szigma kötések jelenléte jelzi a határt, de ha az anyagok összetételében kettős pi kötés van, akkor ezek telítetlen anyagok. Az első csoportba olyan savak tartoznak, mint a metán, ecetsav, vajsav. A másodikat a folyékony zsírok - olajok, például olajsav - részét képező vegyületek. Az oxigéntartalmú vegyületek kémiai tulajdonságai: a szerves és szervetlen savak nagymértékben hasonlóak. Így kölcsönhatásba léphetnek aktív fémekkel, oxidjaikkal, lúgokkal és alkoholokkal is. Például az ecetsav nátriummal, oxiddal és nátronlúggal reagálva sót képez - nátrium-acetát:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Különleges helyet foglalnak el a magasabb karbonsav-oxigéntartalmú savak vegyületei: sztearinsav és palmitinsav, háromértékű telített alkohollal - glicerinnel. Az észterekhez tartoznak, és zsíroknak nevezik. Ugyanezek a savak a nátrium- és káliumsók részét képezik savas maradékként, és szappanokat képeznek.
Zsírok és szappanok
A zsírok fontos szerves vegyületek, amelyek széles körben elterjedtek a vadon élő állatokban, és vezető szerepet töltenek be, mint a leginkább energiaigényes anyag. Nem egyedi vegyület, hanem heterogén gliceridek keveréke. Ezek a korlátozó többértékű alkohol - glicerin - vegyületei, amelyek a metanolhoz és a fenolhoz hasonlóan hidroxil funkciós csoportokat tartalmaznak. A zsírok hidrolizálhatókmelegítés vízzel katalizátorok jelenlétében: lúgok, savak, cink-oxidok, magnézium. A reakció terméke glicerin és különféle karbonsavak lesznek, amelyeket a továbbiakban szappangyártáshoz használnak fel. Annak érdekében, hogy ne használjunk drága természetes étkezési zsírokat ebben a folyamatban, a szükséges karbonsavakat paraffin oxidálásával nyerik.
Fenolok
Az oxigéntartalmú vegyületek osztályaival kapcsolatban a fenolokra koncentráljunk. Ezeket a -C6H5 fenilcsoport képviseli, amely egy vagy több funkcionális hidroxilcsoporthoz kapcsolódik. Ennek az osztálynak a legegyszerűbb képviselője a karbolsav vagy fenol. Nagyon gyenge savként kölcsönhatásba léphet lúgokkal és aktív fémekkel - nátriummal, káliummal. Kifejezett baktericid tulajdonságokkal rendelkező anyag - a fenol az orvostudományban, valamint a festékek és a fenol-formaldehid gyanták előállításában használatos.
Cikkünkben az oxigéntartalmú vegyületek főbb osztályait tanulmányoztuk, és figyelembe vettük azok kémiai tulajdonságait is.
