Взаємодія карбонових кислот із основними оксидами. Карбонові кислоти та їх хімічні властивості. Вищі ненасичені кислоти

Карбоновими кислотаминазивають сполуки, в яких міститься карбоксильна група:

Карбонові кислоти розрізняють:

  • одноосновні карбонові кислоти;
  • двоосновні (дикарбонові) кислоти (2 групи СООН).

Залежно від будови карбонові кислоти розрізняють:

  • аліфатичні;
  • аліциклічні;
  • ароматичні.

Приклади карбонових кислот.

Одержання карбонових кислот.

1. Окислення первинних спиртів перманганатом калію та дихроматом калію:

2. Гіброліз галогензаміщених вуглеводнів, що містять 3 атоми галогену в одного атома вуглецю:

3. Одержання карбонових кислот із ціанідів:

При нагріванні нітрил гідролізується з утворенням ацетату амонію:

При підкисленні якого випадає кислота:

4. Використання реактивів Гриньяра:

5. Гідроліз складних ефірів:

6. Гідроліз ангідридів кислот:

7. Специфічні способи одержання карбонових кислот:

Мурашина кислота виходить при нагріванні оксиду вуглецю (II) з порошкоподібним гідроксидом натрію під тиском:

Оцтову кислоту одержують каталітичним окисленням бутану киснем повітря:

Бензойну кислоту отримують окисленням монозаміщених гомологів розчином перманганату калію:

Реакція Канніціаро. Бензальдегід обробляють 40-60% розчином гідроксиду натрію за кімнатної температури.

Хімічні властивості карбонових кислот.

У водному розчині карбонові кислоти дисоціюють:

Рівнавага зрушено сильно вліво, т.к. карбонові кислоти є слабкими.

Заступники впливають кислотність внаслідок індуктивного ефекту. Такі заступники відтягують електронну щільність він і них виникає негативний індуктивний ефект (-I). Відтягування електронної густини призводить до підвищення кислотності кислоти. Електронодонорні замісники створюють позитивний індуктивний заряд.

1. Утворення солей. Реагування з основними оксидами, солями слабких кислот та активними металами:

Карбонові кислоти – слабкі, т.к. мінеральні кислоти витісняють їх із відповідних солей:

2. Утворення функціональних похідних карбонових кислот:

3. Складні ефіри при нагріванні кислоти зі спиртом у присутності сірчаної кислоти – реакція етерифікації:

4. Утворення амідів, нітрилів:

3. Властивості кислот зумовлюються наявністю вуглеводневого радикалу. Якщо протікає реакція у присутність червоного фосфору, утворює наступний продукт:

4. Реакція приєднання.

8. Декарбоксилювання. Реакцію проводять сплавленням лугу із сіллю лужного металу карбонової кислоти:

9. Двоосновна кислота легко відщеплює СО 2при нагріванні:

Додаткові матеріали на тему: Карбонові кислоти.

Калькулятори з хімії

Хімія онлайн на нашому сайті для вирішення завдань та рівнянь.

Карбонові кислоти – органічні кислоти. Вони входять до складу живих організмів та беруть участь у метаболізмі. Хімічні властивості карбонових кислот зумовлюються наявністю карбоксильної групи -СООН. До них відносяться оцтова, мурашина, щавлева, масляна та ряд інших кислот.

Загальний опис

Існує кілька способів одержання карбонових кислот:

  • окислення спиртів - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (з етанолу утворюється оцтова кислота);
  • окиснення альдегідів - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH;
  • окислення бутану - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O;
  • карбонілювання спирту - CH 3 + CO → CH 3 COOH;
  • розкладання щавлевої кислоти для отримання мурашиної кислоти - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2;
  • взаємодія солей із концентрованою сірчаною кислотою - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4 .

Мал. 1. Способи одержання карбонових кислот.

Фізичні властивості карбонових кислот:

  • температура кипіння вище, ніж у відповідних вуглеводнів та спиртів;
  • хороша розчинність у воді - розчиняються на катіони водню та аніони кислотного залишку (є слабкими електролітами);
  • збільшення кількості атомів вуглецю зменшує силу кислот.

Карбонові кислоти мають міцні водневі зв'язки (міцніше ніж у спиртів), що обумовлюється високим позитивним зарядом на атомі водню в карбоксильній групі.

Взаємодія

Карбонові кислоти змінюють забарвлення індикаторів. Лакмус та метилоранж стають червоними.

Мал. 2. Взаємодія з індикаторами.

У таблиці хімічних властивостей карбонових кислот описано взаємодію кислот з іншими речовинами.

Реакції

Результат

приклад

З металами

Виділяється водень, утворюються солі

2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2

З оксидами

Утворюються сіль та вода

2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O

З основами (нейтралізація)

Утворюються сіль та вода

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O

З карбонатами

Виділяються вуглекислий газ та вода

2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2

Із солями слабких кислот

Утворюється неорганічна кислота

2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3

З аміаком або гідроксидом амонію

Утворюється ацетат амонію. При взаємодії з гідроксидом виділяється вода

CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4

CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O

Зі спиртами (етерифікація)

Утворюються складні ефіри

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

Галогенування

Утворюється сіль

CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

Солі, що утворюються при взаємодії речовин із мурашиною кислотою, називаються форміатами, з оцтовою кислотою – ацетатами.

Декарбоксилювання

Відщеплення карбоксильної групи називається процесом декарбоксилювання, який відбувається у таких випадках:

  • при нагріванні солей у присутності твердих лугів з утворенням алканів - RCOONa тв + NaOH тв → RH + Na 2 CO 3 ;
  • при нагріванні твердих солей - (СН 3 СОО) 2 Са → СН 3 -СО-СН 3 + СаСО 3;
  • при прожарюванні бензойної кислоти - Ph-COOH → PhH + CO 2 ;
  • при електролізі розчинів солей - 2RCOONa + Н 2 О → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.
. Усього отримано оцінок: 110.

Одержання карбонових кислот

I. У промисловості

1. Виділяють із природних продуктів

(жирів, восків, ефірних та рослинних олій)

2. Окислення алканів:

2CH 4 + + 3O 2 t,kat→ 2HCOOH + 2H 2 O

метанмурашина кислота

2CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + 5O 2 t, kat, p→4CH 3 COOH + 2H 2 O

н-бутануцтова кислота

3. Окислення алкенів:

CH 2 =CH 2 + O 2 t,kat→ CH 3 COOH

етилен

З H 3 -CH=CH 2 + 4[O] t,kat→ CH 3 COOH + HCOOH (оцтова кислота+мурашина кислота )

4. Окислення гомологів бензолу (отримання бензойної кислоти):

C 6 H 5 -C n H 2n+1 + 3n[O] KMnO4, H+→ C 6 H 5 -COOH + (n-1)CO 2 + nH 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 -COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O

толуолбензойна кислота

5.Отримання мурашиної кислоти:

1 стадія: CO + NaOH t , p→HCOONa (форміат натрію – сіль )

2 стадія: HCOONa + H 2 SO 4 → HCOOH + NaHSO 4

6. Отримання оцтової кислоти:

CH 3 OH + CO t,p→CH 3 COOH

Метанол

II. В лабораторії

1. Гідроліз складних ефірів:

2. Із солей карбонових кислот :

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

3. Розчиненням ангідридів карбонових кислот у воді:

(R-CO) 2 O + H 2 O → 2 R-COOH

4. Лужний гідроліз галоген похідних карбонових кислот:

III. Загальні способи одержання карбонових кислот

1. Окислення альдегідів:

R-COH + [O] → R-COOH

Наприклад, реакція «Срібного дзеркала» або окислення гідроксидом міді (II) – якісні реакції альдегідів.

2. Окислення спиртів:

R-CH 2 -OH + 2[O] t,kat→ R-COOH + H 2 O

3. Гідроліз галогензаміщених вуглеводнів, що містять три атоми галогену в одного атома вуглецю.

4. З ціанідів (нітрилів) – спосіб дозволяє нарощувати вуглецевий ланцюг:

З H 3 -Br + Na-C≡N → CH 3 -CN + NaBr

CH 3 -CN - метилціанід (нітрил оцтової кислоти)

З H 3 -CN + 2H 2 O t→ CH 3 COONH 4

ацетат амонію

CH 3 COONH 4 + HCl → CH 3 COOH + NH 4 Cl

5. Використання реактиву Гриньяра

R-MgBr + CO 2 →R-COO-MgBr H2O→ R-COOH + Mg(OH)Br

ЗАСТОСУВАННЯ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ

Мурашина кислота– у медицині – мурашиний спирт (1,25% спиртовий розчинмурашиної кислоти), у бджільництві, в органічному синтезі, при отриманні розчинників та консервантів; як сильний відновник.

Оцтова кислота– у харчовій та хімічній промисловості (виробництво ацетилцелюлози, з якої одержують ацетатне волокно, органічне скло, кіноплівку; для синтезу барвників, медикаментів та складних ефірів). У домашньому господарствіяк смакова та консервуюча речовина.

Олійна кислота– для отримання ароматизуючих добавок, пластифікаторів та флотореагентів.

Щавелева кислота– у металургійній промисловості (видалення окалини).

Стеаринова C 17 H 35 COOH та пальмітинова кислота C 15 H 31 COOH – як поверхнево-активні речовини, мастильних матеріалів у металообробці.

Олеїнова кислота C 17 H 33 COOH – флотореагент та збирач при збагаченні руд кольорових металів.

Окремі представники

одноосновних граничних карбонових кислот

Мурашина кислота вперше була виділена у XVII столітті з червоних лісових мурах. Міститься також у соку пекучої кропиви. Безводна мурашина кислота - безбарвна рідина з гострим запахом і пекучим смаком, що викликає опіки на шкірі. Застосовується в текстильній промисловості як протрава під час фарбування тканин, для дублення шкір, а також для різних синтезів.
Оцтова кислота широко поширена в природі – міститься у виділеннях тварин (сечі, жовчі, випорожненнях), в рослинах (у зеленому листі). Утворюється при бродінні, гниття, скисанні вина, пива, міститься в кислому молоці та сирі. Температура плавлення безводної оцтової кислоти + 16,5°C, кристали її прозорі як крига, тому її називають крижаною оцтовою кислотою. Вперше отримано наприкінці XVIII століття російським вченим Т. Є. Ловицем. Натуральний оцет містить близько 5% оцтової кислоти. З нього готують оцтову есенцію, що використовується в харчової промисловостідля консервування овочів, грибів, риб. Оцтова кислота широко використовується у хімічній промисловості для різних синтезів.

Представники ароматичних та ненасичених карбонових кислот

Бензойна кислота C 6 H 5 COOH – найважливіший представник ароматичних кислот. Поширена в природі в рослинному світі: у бальзамах, ладані, ефірних оліях. У тваринних організмах вона міститься у продуктах розпаду білкових речовин. Це кристалічна речовина, температура плавлення 122°C, легко виганяється. У холодній воді розчиняється погано. Добре розчиняється у спирті та ефірі.

Ненасичені ненасичені кислоти з одним подвійним зв'язком у молекулі мають загальну формулу C n H 2 n -1 COOH .

Високомолекулярні ненасичені кислоти часто згадуються дієтологами (вони називають їх ненасиченими). Найпоширеніша з них – олеїнова СН 3 –(СН 2) 7 –СН=СН–(СН 2) 7 –СООН або C 17 H 33 COOH . Вона є безбарвною рідиною, що твердне на холоді.
Особливо важливі поліненасичені кислоти з кількома подвійними зв'язками: лінолева СН 3 –(СН 2) 4 –(СН=СН–СН 2) 2 –(СН 2) 6 –СООН або C 17 H 31 COOH з двома подвійними зв'язками, ліноленова СН 3 –СН 2 –(СН=СН–СН 2) 3 –(СН 2) 6 –СООН або C 17 H 29 COOH з трьома подвійними зв'язками та арахідонова СН 3 –(СН 2) 4 –(СН=СН–СН 2) 4 –(СН 2) 2 –СООН із чотирма подвійними зв'язками; їх часто називають незамінними жирними кислотами. Саме ці кислоти мають найбільшу біологічну активність: вони беруть участь у переносі та обміні холестерину, синтезі простагландинів та інших життєво важливих речовин, підтримують структуру клітинних мембран, необхідні для роботи зорового апарату та нервової системивпливають на імунітет. Відсутність у їжі цих кислот гальмує зростання тварин, пригнічує їхню репродуктивну функцію, викликає різні захворювання. Лінольову та ліноленову кислоти організм людини сам синтезувати не може і повинен отримувати їх готовими з їжею (як вітаміни). Для синтезу арахідонової кислоти в організмі необхідна лінолева кислота. Поліненасичені жирні кислоти з 18 атомами вуглецю у вигляді ефірів гліцерину знаходяться в так званих висихаючих оліях – лляному, конопляному, маковому та ін. Лінолева кислота C 17 H 31 COOH та ліноленова кислота C 17 H 29 COOH входять до складу рослинних олій. Наприклад, лляна оліямістить близько 25% лінолевої кислоти та до 58% ліноленової.

Сорбінова (2,4-гексадієнова) кислота СН 3 -СН=СН-СН=СНСООН була отримана з ягід горобини (латиною - sorbus). Ця кислота - прекрасний консервант, тому ягоди горобини не пліснявіють.

Найпростіша ненасичена кислота, акрилова СН 2 =СНСООН, має гострий запах (латиною acris – гострий, їдкий). Акрилати (ефіри акрилової кислоти) використовуються для одержання органічного скла, а її нітрил (акрилонітрил) – для виготовлення синтетичних волокон.

Називаючи знову виділені кислоти, хіміки, часто дають волю фантазії. Так, назва найближчого гомолога акрилової кислоти, кротонової

СН 3 -СН = СН-СООН, відбувається зовсім не від крота, а від рослини Croton tiglium, з олії якого вона була виділена. Дуже важливий синтетичний ізомер кротонової кислоти. метакрилова кислота СН 2 =С(СН 3)-СООН, з ефіру якої (метилметакрилату), як і з метилакрилату, роблять прозору пластмасу - оргскло.

Ненасичені карбонові кислоти здатні до реакцій приєднання:

СН 2 = СН-СООН + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СООН

СН 2 = СН-СООН + Сl 2 → СН 2 Сl -СНСl -СООН

ВІДЕО:

СН 2 = СН-СООН + HCl → СН 2 Сl -СН 2 -СООН

СН 2 =СН-СООН + Н 2 O → АЛЕ-СН 2 -СН 2 -СООН

Дві останні реакції протікають проти правила Марковнікова.

Ненасичені карбонові кислоти та їх похідні здатні до реакцій полімеризації.

ВИЗНАЧЕННЯ

Органічні речовинимолекули яких містять одну або кілька карбоксильних груп, сполучених з вуглеводневим радикалом, називають карбоновими кислотами.

Перші три члени гомологічного ряду карбонових кислот, включаючи пропіонову кислоту, - рідини, що мають різкий запах, добре розчиняються у воді. Наступні гомологи, починаючи з масляної кислоти, - також рідини, що мають різкий неприємний запах, але погано розчиняються у воді. Вищі кислоти, з числом атомів вуглецю 10 і більше, є твердими речовинами, без запаху, нерозчинними у воді. Загалом, у ряді гомологів зі збільшенням молекулярної маси зменшується розчинність у воді, зменшується щільність та зростає температура кипіння (табл. 1).

Таблиця 1. Гомологічний ряд карбонових кислот.

Одержання карбонових кислот

Карбонові кислоти отримують окисленням граничних вуглеводнів, спиртів, альдегідів. Наприклад, оцтову кислоту - окисленням етанолу розчином перманганату калію в кислому середовищі при нагріванні:

Хімічні властивості карбонових кислот

Хімічні властивості карбонових кислот зумовлені насамперед особливостями їхньої будови. Так, розчинні у воді кислоти здатні дисоціювати на іони:

R-COOH↔R-COO - + H + .

Завдяки наявності у воді іона H+ вони мають кислий смак, здатні змінювати забарвлення індикаторів та проводити електричний струм. У водному розчині ці кислоти – слабкі електроліти.

Карбонові кислоти мають хімічні властивості, характерні для розчинів неорганічних кислот, тобто. взаємодіють з металами (1), їх оксидами (2), гідроксидами (3) та слабкими солями (4):

2CH 3 -COOh + Zn → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 (1);

2CH 3 -COOH + CuO→ (CH 3 COO) 2 Cu + H 2 O (2);

R-COOH + KOH → R-COOK + H 2 O(3);

2CH 3 -COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 (4).

Специфічна властивість граничних, а також ненасичених карбонових кислот, що виявляється за рахунок функціональної групи, - взаємодія зі спиртами.

Карбонові кислоти взаємодіють зі спиртами при нагріванні та у присутності концентрованої сірчаної кислоти. Наприклад, якщо до оцтової кислоти прилити етиловий спирт і трохи сірчаної кислоти, то при нагріванні з'являється запах етилового ефіру оцтової кислоти (етилацетату):

CH 3 -COOH + C 2 H 5 OH ↔CH 3 -C(O)-O-C 2 H 5 + H 2 O.

Специфічна властивість граничних карбонових кислот, що виявляється за рахунок радикалу, - реакція галогенування (хлорування).


Застосування карбонових кислот

Карбонові кислоти є вихідною сировиною для отримання кетонів, галогенангідридів, вінілових ефірів та інших важливих класів органічних сполук.

Мурашина кислота широко застосовується для отримання складних ефірів, що використовуються в парфумерії, у шкіряній справі (дублення шкір), текстильної промисловості (як протрава при фарбуванні), як розчинник і консервант.

Водний розчин (70-80%-ний) оцтової кислоти називається оцтовою есенцією, а 3-9%-ний водний розчин - столовим оцтом. Есенція нерідко використовується для отримання оцту в домашніх умовах шляхом розведення.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання За допомогою яких хімічних реакційможна здійснити такі перетворення:

а) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK.

Напишіть рівняння реакцій, вкажіть умови їхнього протікання.

Відповідь а) Хлорування метану на світлі призводить до одержання хлорметану:

CH 4 + Cl 2 →CH 3 Cl + HCl.

Галогенпохідні алканів піддаються гідролізу у водному або лужному середовищі з утворенням спиртів:

CH 3 Cl + NaOH→CH 3 OH + NaCl.

В результаті окислення первинних спиртів, наприклад, дихроматом калію в кислому середовищі у присутності каталізатора (Cu, CuO, Pt, Ag) утворюються альдегіди:

CH 3 OH+ [O] →HCHO.

Альдегіди легко окислюються до відповідних карбонових кислот, наприклад, перманганатом калію:

HCHO + [O] →HCOOH.

Карбонові кислоти, виявляють всі властивості, властиві слабким мінеральним кислотам, тобто. здатні взаємодіяти з активними металами з утворенням солей:

2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H 2 .

ПРИКЛАД 2

Завдання Напишіть рівняння реакцій між такими речовинами: а) 2-метилпропанової кислоти та хлору; б) оцтовою кислотою та пропанолом-2; в) акриловою кислотою та бромною водою; г) 2-метилбутановою кислотою та хлоридом фосфору (V). Вкажіть умови перебігу реакцій.
Відповідь а) в результаті реакції взаємодії між 2-метилпропанової кислоти і хлором відбувається заміщення атома водню у вуглеводневому радикалі, що знаходиться в a-положення; утворюється 2-метил-2-хлорпропанова кислота

H 3 C-C(CH 3)H-COOH + Cl 2 → H 3 C-C(CH 3)Cl-COOH + HCl (kat = P).

б) в результаті реакції взаємодії між оцтовою кислотою та пропанолом-2 відбувається утворення складного ефіру - ізопропіловий ефір оцтової кислоти.

CH 3 -COOH + CH 3 -C(OH)H-CH 3 → CH 3 -C(O)-O-C(CH 3)-CH 3 .

в) внаслідок реакції взаємодії між акриловою кислотою та бромною водою приєднання галогену за місцем подвійного зв'язку відповідно до правила Марковникова; утворюється 2,3-дибромпропанова кислота

CH 2 = CH-COOH + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-COOH

г) в результаті реакції взаємодії між 2-метилбутановою кислотою та хлоридом фосфору (V) утворюється відповідний хлорангідрид

CH 3 -CH 2 -C(CH 3)H-COOH + PCl 5 →CH 3 -CH 2 -C(CH 3)H-COOCl + POCl 3 + HCl.

Класифікація

Органічні карбонові кислоти характеризуються наявністю карбоксильної групи -СООН. Карбонові кислоти класифікують за кількістю карбоксильних груп та за будовою вуглеводневого радикалу. Залежно від числа карбоксильних груп кислоти ділять на одно-, двох, трьох та багатоосновні. Залежно від будови вуглеводневого радикалу кислоти ділять на граничні, ненасичені та ароматичні. Радикали, що входять до складу кислот, можуть бути циклічні та ациклічні.

Граничні одноосновні кислоти

Одноосновні граничні карбонові кислоти утворюють гомологічний ряд із загальною формулою З n H 2n O 2 (n= 1,2,3...) або C n H 2n+1 COOH (n= 0,1,2...). Ізомерія граничних одноосновних карбонових кислот зумовлена ​​лише ізомерією вуглеводневого радикалу. Формули та назви деяких кислот наведені в таблиці:

Граничні карбонові кислоти

ФормулаНазва
Тривіальнепо ІЮПАК
мурашинаметанова
оцтоваетанова
пропіоновапропанова
олійнабутанова
ізомасляна, диметилоцтова бутанова
валеріановапентанова
ізовалеріанова 3-метилбутанова
триметилоцтова 2,2-диметилпропанова

Фізичні властивості

Нижчі кислоти (мурашина, оцтова, пропіонова) – безбарвні остропахні рідини, кислоти з кількістю атомів вуглецю від 4 до 9 – маслянисті рідини з неприємним запахом, з кількістю атомів вуглецю більше 10 – тверді речовини. Розчинність кислот у воді різко зменшується зі збільшенням числа атомів вуглецю в молекулі. Температури кипіння кислот зростають у міру збільшення молекулярної маси, при цьому температури кипіння кислот, що містять однакове число атомів вуглецю і мають нерозгалужений радикал, вище, ніж у кислот із розгалуженим радикалом. Кислоти киплять при значно вищих температурах, ніж відповідні спирти. Це з значно більшою асоціацією молекул кислот.

Хімічні властивості

Реакції кислот, зумовлені карбоксильною групою

Перерозподіл електронної щільності в карбоксильній групі показано на малюнку:

В результаті полярність зв'язку О-Ннастільки велика, що порівняно легко протікає дисоціація кислоти:

Аніон, що утворюється, має підвищену стабільність за рахунок резонансу:

Сила карбонових кислот залежить від радикала, пов'язаного з карбоксильною групою та визначається величиною позитивного заряду на карбоксильному вуглеці. Зі збільшенням цього заряду сила кислоти зростає, зі зменшенням – зменшується. У свою чергу величина цього заряду визначається знаками ефектів (індуктивного та мезомерного), що діють з боку радикала. Так як позитивний індуктивний ефект вуглеводневого радикалу збільшується зі збільшенням числа атомів вуглецю та зі збільшенням розгалуженості радикала, сила відповідних карбонових кислот зменшується. Мурашина кислота належить до кислот середньої сили, решта одноосновні граничні кислоти – слабкі. Розчинні у воді кислоти створюють у розчині кисле середовище, достатнє для зміни забарвлення індикаторів.

1. Карбонові кислоти взаємодіють з металами, оксидами та гідроксидами металів, утворюючи солі:

2CH 3 COOH + Zn = (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 2CH 3 COOH + CaO = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O

Карбонові кислоти сильніші за вугільну кислоту, тому вони здатні розкладати карбонати:

CH 3 COOH + Na 2 CO 3 = CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

2. При дії на карбонові кислоти галогенідів фосфору або хлористого тіонілу гідроксил карбоксильної групи заміщується на галоген і утворюються галогенангідриди кислот:

3. Зі спиртами карбонові кислоти вступають у реакцію етерифікації, в результаті якої утворюються складні ефіри Реакція протікає оборотно в кислому середовищі. Каталізатором етерифікації є мінеральні кислоти, наприклад, сірчана. На першій стадії реакції протонується кисень карбоксильної групи:

Потім катіон, що утворився, піддається нуклеофільній атаці молекулою спирту:

Проміжний комплекс може оборотно втрачати молекулу води і протон, перетворюючись в результаті на складний ефір:


У лужному середовищі складний ефір незворотно гідролізується з утворенням спирту та солі вихідної кислоти. Ця реакція називається омиленнямскладного ефіру

4. Карбонові кислоти утворюють функціональні похідні, до яких належать галогенангідриди, складні ефіри, ангідриди, аміди та нітрили кислот. Ангідриди, аміди та нітрили безпосередньо з кислот найчастіше отримати неможливо, тому використовують непрямі методи.

Ангідриди кислот отримують нагріванням галогенангідриду та натрієвої солікислоти, наприклад:


Аміди утворюються при обробці галогенангідридів кислот аміаком:

при сухій перегонці (нагріванні) амонієвих солей карбонових кислот:

або при неповному гідролізі нітрилів кислот:

Нітрили утворюються в результаті нуклеофільного заміщення атома галогену ціаногрупою:

або при зневодненні аміду кислоти оксидом фосфору (V) при нагріванні:

Більшість реакцій за участю функціональних похідних карбонових кислот протікає механізмом нуклеофільного заміщення S N 1 і S N 2, в якому функціональні похідні є субстратами. Наприклад, у розведених водних розчинах гідроліз хлорангідридів кислот проходить переважно за механізмом S N 1, на першій, найповільнішій стадії якого (саме ця стадія і визначає швидкість всього процесу) відбувається дисоціація вихідного хлорангідриду:

На другій стадії слідує швидка нуклеофільна атака молекули води на карбоксильний вуглець, і після відходу протона утворюється кінцевий продукт гідролізу - карбонова кислота:

При бімолекулярному заміщенні S N 2 нуклеофільна атака та догляд іону хлору відбуваються одночасно:

Бімолекулярний механізм переважає за низького вмісту води в реакційній системі. Нижче наведено деякі реакції нуклеофільного заміщення у функціональних похідних кислот.

Галогенангідриди кислот розкладаються водою (гідроліз):

реагують зі спиртами з утворенням складних ефірів (алкоголіз):

Складні ефіри виходять при взаємодії галогенангідридів з алкоголятами:

В результаті взаємодії галогенангідридів з солями карбонових кислот утворюються ангідриди, таким шляхом можна отримати і змішані ангідриди, що містять залишки різних кислот:

При дії на галогенангідриди кислот аміаку (амоноліз) утворюються аміди:

Під дією пероксидів галогенангідриди кислот утворюють перекиси ацилів:

Ангідриди кислот при нагріванні з водою гідролізуються:

піддаються алкоголізу при нагріванні зі спиртом, при цьому утворюється складний ефір та кислота:


Під дією аміаку відбувається амоноліз ангідриду, в результаті виходить амід та сіль кислоти:


Аміди кислот гідролізуються при кип'ятінні з водними розчинами кислот та лугів:


Атом водню в аміногрупі аміду може заміщуватися металом, наприклад:

Отримання кислот

Кислоти можна отримати такими способами:

1. Окисленням первинних спиртів, наприклад:


2. Окисленням альдегідів різними окислювачами, такими як хромова суміш, перманганат калію, гідроксид діамінсеребра, кисень - у схемі реакції окислювач показаний як [O]:


3. Гідролізом ангідридів, галогенангідридів та нітрилів кислот.

4. За допомогою металоорганічних сполук, наприклад:



5. За допомогою магнійорганічних сполук:


Особливості властивостей мурашиної кислоти

Мурашина кислота виявляє властивості альдегіду та кислоти, т.к. містить як карбоксильну групу (обведена синім кольором), так і альдегідну (обведена червоним):

Мурашина кислота - добрий відновник:

HCOOH + OH Ag + CO 2 + H 2 O- реакція срібного дзеркала HCOOH + HgCl 2 Hg + CO 2 + 2HCl

При нагріванні з концентрованою сірчаною кислотою мурашина кислота дегідратується з утворенням СО:

Мурашина кислота утворює ортоефіри - складні ефіри нестабільної ортоформи кислоти:

Етиловий ефір ортрумуравьїної кислоти називається ортомуравячий ефір:

Отримують ортомуравячий ефір кип'ятінням етилату натрію з хлороформом за реакцією:

Складноефірна конденсація

Складноефірна конденсація (за Кляйзеном) протікає при дії алкоголятів лужних металів на складні ефіри карбонових кислот. Алкоголь-аніони, що утворюються в результаті дисоціації:

відривають протони з положення кислотного радикалу складного ефіру:


Аніон, що утворився, нуклеофільно атакує карбоксильний атом вуглецю іншої молекули складного ефіру:


Аніон, що утворився, відщеплює алкоголят-іон і переходить у продукт конденсації:


який є складним ефіром (у даному прикладі - етиловий) 3-оксокислоти. Таким способом з етилацетату можна отримати ацетооцтовий ефір (етиловий ефір 3-оксобутанової кислоти). У подібних умовах протікає конденсація складних ефірів і кетонів, в якій кетон виступає як метилекнова компонента, а складний ефір - як карбонільна. При конденсації Кляйзену етилацетату і ацетону утворюється ацетилацетон - пентандион-2,4.