Карбоксилын хүчил: физик шинж чанар. Карбоксилын хүчлүүдийн давс

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 05:36

Бараг бүх хүн гэртээ цуутай байдаг. Мөн түүний суурь нь цууны хүчил гэдгийг ихэнх хүмүүс мэддэг. Гэхдээ энэ нь химийн үүднээс юу вэ? Энэ цувралын өөр ямар органик нэгдлүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн шинж чанарууд юу вэ? Энэ асуудлыг ойлгож, хязгаарлагдмал нэг суурьтай карбоксилын хүчлийг судлахыг хичээцгээе. Түүгээр ч зогсохгүй цууны хүчлийг өдөр тутмын амьдралдаа хэрэглэхээс гадна бусад зарим хүчлүүдийг хэрэглэдэг бөгөөд эдгээр хүчлүүдийн уламжлалууд нь ерөнхийдөө айл болгонд байнга зочлодог.

Карбоксилын хүчлүүдийн ангилал: ерөнхий шинж чанар

Химийн шинжлэх ухааны үүднээс авч үзвэл энэ ангиллын нэгдлүүд нь атомуудын тусгай бүлэг буюу карбоксил функциональ бүлэгтэй хүчилтөрөгч агуулсан молекулуудыг агуулдаг. Энэ нь -COOH шиг харагдаж байна. Иймээс бүх ханасан нэг үндсэн карбоксилын хүчлүүдийн ерөнхий томьёо нь: R-COOH, энд R нь хэдэн ч нүүрстөрөгчийн атомыг багтааж болох радикал бөөмс юм.

Үүний дагуу энэ ангийн нэгдлүүдийн тодорхойлолтыг дараах байдлаар өгч болно. Карбоксилын хүчил нь хүчилтөрөгч агуулсан органик молекулууд бөгөөд үүнд нэг буюу хэд хэдэн функциональ бүлэг -COOH - карбоксил бүлгүүд багтдаг.

Эдгээр бодисууд нь хүчилд тусгайлан хамаарагддаг нь карбоксил дахь устөрөгчийн атомын хөдөлгөөнөөр тайлбарлагдана. Хүчилтөрөгч нь бүлэгт хамгийн их электрон сөрөг байдаг тул электрон нягтрал жигд бус тархсан байна. Үүнээс O-H холбоо нь хүчтэй туйлширч, устөрөгчийн атом маш эмзэг болдог. Энэ нь амархан задарч, химийн харилцан үйлчлэлд ордог. Тиймээс харгалзах үзүүлэлтүүд дэх хүчил нь ижил төстэй урвалыг өгдөг:

• фенолфталеин - өнгөгүй;
• лакмус - улаан;
• универсал - улаан;
• метилоранж - улаан ба бусад.

Устөрөгчийн атомын ачаар карбоксилын хүчил нь исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч бусад атомууд байгаа нь тэдгээрийг сэргээх, бусад олон харилцан үйлчлэлд оролцох боломжийг олгодог.

Ангилал

Карбоксилын хүчлийг бүлэгт хуваадаг хэд хэдэн үндсэн шинж чанарууд байдаг. Эдгээрийн эхнийх нь радикалуудын мөн чанар юм. Энэ хүчин зүйлийн дагуу тэд дараахь зүйлийг ялгадаг:

• Алициклийн хүчил. Жишээ: cinchona.
• Үнэртэй. Жишээ: бензойк.
• Алифатик. Жишээ нь: цууны, акрил, оксалик болон бусад.
• Гетероциклик. Жишээ: никотин.

Хэрэв бид молекул дахь бондын талаар ярих юм бол бид мөн хоёр бүлгийн хүчлийг ялгаж чадна:

• ахиу - зөвхөн бүх холболтуудганц бие;
• хязгааргүй - давхар, дан эсвэл олон боломжтой.

Мөн функциональ бүлгүүдийн тоо нь ангиллын шинж тэмдэг болдог. Тиймээс дараах ангилалууд нь ялгагдана.

1. Нэг үндсэн - зөвхөн нэг -COOH-бүлэг. Жишээ нь: формик, стеарин, бутан, валерик болон бусад.
2. Dibasic - тус тус хоёр бүлэг -COOH. Жишээ нь: оксалик, малоник болон бусад.
3. Multibasic - нимбэг, сүү болон бусад.

Цаашид энэ өгүүллээр бид зөвхөн алифатик цувралын хязгаарлагдмал нэг суурьт карбоксилын хүчлүүдийг авч үзэх болно.

Нээлтийн түүх

Дарс үйлдвэрлэх нь эрт дээр үеэс хөгжиж ирсэн. Та бүхний мэдэж байгаагаар түүний бүтээгдэхүүнүүдийн нэг нь цууны хүчил юм. Тиймээс энэ ангийн нэгдлүүдийн алдар нэр нь Роберт Бойл, Иоганн Глаубер нарын үеэс эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч удаан хугацааны туршид эдгээр молекулуудын химийн шинж чанарыг тодруулах боломжгүй байсан.

Эцэст нь амьд биетгүйгээр органик бодис үүсэх боломжийг үгүйсгэж, аминистуудын үзэл бодол удаан хугацаанд давамгайлж байв. Гэхдээ аль хэдийн 1670 онд Д. Рэй хамгийн анхны төлөөлөгч болох метан буюу шоргоолжны хүчлийг олж авч чадсан. Тэрээр амьд шоргоолжийг колбонд халааж үүнийг хийсэн.

Хожим нь эрдэмтэд Берзелиус, Колбе нарын ажил эдгээр нэгдлүүдийг органик бус бодисоос (нүүрс нэрэх замаар) нийлэгжүүлэх боломжтойг харуулсан. Үр дүн нь цууны хүчил байв. Ийнхүү карбоксилын хүчлийг (физик шинж чанар, бүтэц) судалж, бүх зүйлийг нээх эхлэл тавигдсан.хэд хэдэн алифатик нэгдлүүдийн бусад төлөөлөгчид.

Физик шинж чанар

Өнөөдөр тэдний бүх төлөөлөгчийг нарийвчлан судалсан. Тэдгээрийн хувьд үйлдвэрлэлд ашиглах, байгальд байх зэрэг бүх талаараа шинж чанарыг олж авах боломжтой. Бид карбоксилын хүчил гэж юу болох, тэдгээрийн физик шинж чанар болон бусад үзүүлэлтүүдийг авч үзэх болно.

Тиймээс хэд хэдэн үндсэн үзүүлэлтүүд байна.

1. Хэрэв гинжин хэлхээний нүүрстөрөгчийн атомын тоо таваас хэтрэхгүй бол эдгээр нь хурц үнэртэй, хөдөлгөөнт, дэгдэмхий шингэн юм. Таваас дээш - хүнд тослог бодис, бүр илүү - хатуу, парафин шиг.
2. Эхний хоёр төлөөлөгчийн нягт нэгээс хэтэрсэн. Бусад бүх зүйл уснаас хөнгөн.
3. Буцлах цэг: гинж том байх тусам үнэ цэнэ өндөр болно. Бүтэц нь салаалсан байх тусам бага.
4. Хайлах цэг: Гинжин дэх нүүрстөрөгчийн атомын тооны жигд байдлаас хамаарна. Бүр өндөр, сондгой нь бага байна.
5. Усанд маш сайн уусдаг.
6. Хүчтэй устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай.

Иймэрхүү шинж чанаруудыг бүтцийн тэгш хэм, улмаар болор торны бүтэц, түүний бат бөх чанараар тайлбарладаг. Илүү энгийн бөгөөд илүү бүтэцтэй молекулууд, карбоксилын хүчлүүд нь өндөр гүйцэтгэлтэй байдаг. Эдгээр нэгдлүүдийн физик шинж чанар нь тэдгээрийг үйлдвэрлэлд ашиглах чиглэл, арга замыг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Химийн шинж чанар

Дээр дурдсанчлан эдгээр хүчил нь өөр өөр шинж чанартай байж болно. -тэй хийсэн хариу үйлдэлТэдний оролцоо нь олон нэгдлүүдийн үйлдвэрлэлийн нийлэгжилтэд чухал ач холбогдолтой. Нэг суурьт карбоксилын хүчил үзүүлж чадах хамгийн чухал химийн шинж чанаруудыг тэмдэглэе.

1. Диссоциаци: R-COOH=RCOO^- + H⁺.
2. Хүчиллэг шинж чанарыг харуулдаг, өөрөөр хэлбэл үндсэн исэл, түүнчлэн тэдгээрийн гидроксидтэй харилцан үйлчилдэг. Энэ нь энгийн металлуудтай стандарт схемийн дагуу харилцан үйлчилдэг (өөрөөр хэлбэл, зөвхөн устөрөгчийн өмнө цуваа хүчдэлд байдаг металлуудтай).
3. Хүчтэй хүчил (органик бус) агуулсан суурь шиг ажилладаг.
4. Анхдагч согтууруулах ундаа хэрэглэх боломжтой.
5. Тусгай урвал - эфиржилт. Энэ нь спирттэй харилцан үйлчилж, цогц бүтээгдэхүүн болох эфир үүсгэдэг.
6. Декарбоксилжих урвал, өөрөөр хэлбэл нэгдэлээс нүүрстөрөгчийн давхар ислийн молекулыг зайлуулах.
7. Фосфор, хүхэр зэрэг элементийн галидуудтай харилцан үйлчлэх чадвартай.

Карбоксилын хүчлүүд ямар олон талын чадвартай болох нь ойлгомжтой. Физик шинж чанар, түүнчлэн химийн шинж чанарууд нь нэлээд олон янз байдаг. Нэмж дурдахад, хүчлийн хувьд бүх органик молекулууд нь органик бус аналогитайгаа харьцуулахад сул байдаг гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. Тэдний диссоциацийн тогтмолууд 4, 8-аас ихгүй байна.

Олгох арга

Ханасан карбоксилын хүчлийг олж авах хэд хэдэн үндсэн арга байдаг.

1. Лабораторид үүнийг исэлдэлтийн аргаар хийдэг:

• архи;
• альдегид;
• алкин;
• алкилбензол;
• алкенуудыг устгах.

2. Гидролиз:

• эфир;
• нитрил;
• амид;
• трихалоалканууд.

3. Декарбоксиляци - CO молекулыг зайлуулах ₂.

4. Үйлдвэрлэлийн хувьд гинжин хэлхээнд олон тооны нүүрстөрөгчийн атом бүхий нүүрсустөрөгчийг исэлдүүлэх замаар синтез хийдэг. Уг процесс нь олон дагалдах бүтээгдэхүүн ялгаруулж хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг.

5. Зарим бие даасан хүчлүүдийг (формик, цууны, бутирик, валерик болон бусад) байгалийн гаралтай орцыг ашиглан тусгай аргаар гаргаж авдаг.

Ханасан карбоксилын хүчлийн үндсэн нэгдлүүд: давс

Карбоксилын хүчлийн давс нь үйлдвэрлэлд хэрэглэгддэг чухал нэгдлүүд юм. Тэдгээрийг дараахтай харилцан үйлчлэлийн үр дүнд олж авдаг:

• металл;
• үндсэн исэл;
• амфотерийн исэл;
• шүлт;
• амфотерийн гидроксид.

Тэдгээрийн дотроос натри, кали шүлтлэг металлууд болон хамгийн өндөр ханасан хүчил болох пальмитик, стеарины хооронд үүсдэг бодисууд онцгой ач холбогдолтой юм. Эцсийн эцэст ийм харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүн нь саван, шингэн ба хатуу юм.

Саван

Тиймээс, хэрэв бид ижил төстэй урвалын тухай ярьж байгаа бол: 2C₁₇H₃₅-COOH + 2Na=2C ₁₇ H₃₅COONa + H₂, үр дүнд бий болсон бүтээгдэхүүн болох натрийн стеарат нь уг чанараараа хувцас угаахад хэрэглэдэг ердийн угаалгын саван юм.

Хэрэв та хүчлийг сольж байгаа болпальмитик, металлаас кали хүртэл та калийн пальмитат - гараа угаах шингэн саван авна. Тиймээс карбоксилын хүчлүүдийн давс нь органик шинж чанартай чухал нэгдлүүд гэдгийг баттай хэлж болно. Тэдний үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл, хэрэглээ нь цар хүрээгээрээ асар том юм. Хэрэв та дэлхий дээрх хүн бүр хичнээн хэмжээний саван зарцуулдагийг төсөөлвөл эдгээр жинг төсөөлөхөд амархан.

Карбоксилын хүчлийн эфирүүд

Органик бодисын ангилалд өөрийн байр суурийг эзэлдэг тусгай бүлэг нэгдлүүд. Энэ бол эфирийн ангилал юм. Эдгээр нь карбоксилын хүчлийг спирттэй урвалд оруулснаар үүсдэг. Ийм харилцан үйлчлэлийн нэр нь эфиржих урвал юм. Ерөнхий дүр төрхийг тэгшитгэлээр илэрхийлж болно:

R, -COOH + R"-OH=R, -COOR" + H_{2 O.}

Хоёр радикал агуулсан бүтээгдэхүүн нь эфир юм. Мэдээжийн хэрэг, урвалын үр дүнд карбоксилын хүчил, спирт, эфир, ус ихээхэн өөрчлөгдсөн. Тиймээс устөрөгч нь хүчил молекулыг катион хэлбэрээр орхиж, архинаас салсан гидроксо бүлэгтэй уулздаг. Үр дүн нь усны молекул юм. Хүчилээс үлдсэн бүлэг нь спиртийн радикалыг өөртөө нэгтгэж эфир молекул үүсгэдэг.

Эдгээр урвалууд яагаад ийм чухал вэ, тэдгээрийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийн ач холбогдол юу вэ? Хамгийн гол нь эфирийг дараах байдлаар ашигладаг:

• хүнсний нэмэлт;
• ароматик;
• сүрчигний бүрэлдэхүүн хэсэг;
• уусгагч;
• лак, будаг, хуванцар материалын бүрэлдэхүүн хэсгүүд;
• эм ба бусад.

Тэдний хэрэглээний талбар нь тухайн салбарын үйлдвэрлэлийн хэмжээг зөвтгөх хангалттай өргөн байх нь ойлгомжтой.

Этанийн хүчил (цууны)

Энэ нь алифатик цувралын хязгаарлагдмал нэг суурьт карбоксилын хүчил бөгөөд дэлхийн хэмжээнд үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр хамгийн түгээмэл байдаг. Түүний томъёо нь CH₃COOH. Ийм тархалт нь түүний шинж чанартай холбоотой юм. Эцсийн эцэст, түүний хэрэглээний хүрээ маш өргөн.

1. Энэ нь E-260 кодтой хүнсний нэмэлт тэжээл юм.
2. Хүнсний үйлдвэрт хадгалахад ашигладаг.
3. Анагаах ухаанд эмийн нийлэгжилтэнд хэрэглэдэг.
4. Үнэртний нэгдлүүдийг хийх найрлага.
5. Уусгагч.
6. Даавуу хэвлэх, будах үйл явцад оролцогч.
7. Олон бодисын химийн нийлэгжилтийн урвалд зайлшгүй шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсэг.

Өдөр тутмын амьдралд түүний 80%-ийн уусмалыг цууны охь гэж нэрлэдэг бөгөөд 15% болтол шингэлвэл зүгээр л цуу болно. 100% цэвэр хүчилийг мөстлөгийн цууны хүчил гэж нэрлэдэг.

Формик хүчил

Энэ ангийн хамгийн анхны бөгөөд энгийн төлөөлөгч. Томъёо - NCOON. Энэ нь мөн E-236 кодын дагуу хүнсний нэмэлт юм. Түүний байгалийн эх сурвалжууд:

• шоргоолж ба зөгий;
• хамхуул;
• зүү;
• жимс.

Үндсэн хэрэглээ:

• мал, амьтны тэжээлийг хадгалах, бэлтгэх;
• шимэгч хорхойг хянахад ашигладаг;
• даавууг будах, будах дэлгэрэнгүй;
• яажуусгагч;
• цайруулагч;

Анагаах ухаанд

• - багаж хэрэгсэл, тоног төхөөрөмжийг халдваргүйжүүлэхэд зориулагдсан;
• лабораторид нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг гаргаж авах.

Мөн мэс засалд энэ хүчлийн уусмалыг антисептик болгон ашигладаг.