Химические свойства кислот

Изомеры и гомологи

Одноосновные предельные карбоновые кислоты R—COOH являются изомерами сложных эфиров (сокращенно R'—COOR'') с тем же числом атомов углерода. Общая формула и тех, и других CnH2nO2.

г о м о л о г и HCOOH метановая (муравьиная)  
CH3COOH этановая (уксусная)   HCOOCH3 метиловый эфир муравьиной кислоты  
CH3CH2COOH пропановая (пропионовая)   HCOOCH2CH3 этиловый эфир муравьиной кислоты CH3COOCH3 метиловый эфир уксусной кислоты  
CH3(CH2)2COOH бутановая (масляная) 2-метилпропановая HCOOCH2CH2CH3 пропиловый эфир муравьиной кислоты CH3COOCH2CH3 этиловый эфир уксусной кислоты CH3CH2COOCH3 метиловый эфир пропионовой кислоты
  и з о м е р ы

Алгоритм составления названий карбоновых кислот

Найдите главную углеродную цепь - это самая длинная цепь атомов углерода, включающая атом углерода карбоксильной группы.

Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с атома углерода карбоксильной группы.

Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.

В конце названия допишите суффикс "-ов", окончание "-ая" и слово "кислота".

В молекулах карбоновых кислот p-электроны атомов кислорода гидроксильной группы взаимодействуют с электронами -связи карбонильной группы, в результате чего возрастает полярность связи O—H, упрочняется -связь в карбонильной группе, уменьшается частичный заряд ( +) на атоме углерода и увеличивается частичный заряд ( +) на атоме водорода.

Последнее способствует образованию прочных водородных связей между молекулами карбоновых кислот.

Физические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот в значительной степени обусловлены наличием между молекулами прочных водородных связей (более прочных, чем между молекулами спиртов). Поэтому температуры кипения и растворимость в воде у кислот больше, чем у соответствующих спиртов.

Химические свойства кислот

Упрочнение -связи в карбонильной группе приводит к тому, что реакции присоединения для карбоновых кислот нехарактерны.

Горение:

CH3COOH + 2O2 2CO2 + 2H2O

 

Кислотные свойства.
Из-за высокой полярности связи O-H карбоновые кислоты в водном растворе заметно диссоциируют (точнее, обратимо с ней реагируют):

HCOOH HCOO- + H+ (точнее HCOOH + H2O HCOO- + H3O+)


Все карбоновые кислоты - слабые электролиты. С увеличением числа атомов углерода сила кислот убывает (из-за снижения полярности связи O-H); напротив, введение атомов галогена в углеводородный радикал приводит к возрастанию силы кислоты. Так, в ряду

HCOOH CH3COOH C2H5COOH


сила кислот снижается, а в ряду

CH3COOH CH2ClCOOH CHCl2COOH CCl3COOH
уксусная кислота   монохлоруксусная кислота   дихлоруксусная кислота   трихлоруксусная кислота


- возрастает.

Карбоновые кислоты проявляют все свойства, присущие слабым кислотам:

Mg + 2CH3COOH (CH3COO)2Mg + H2
CaO + 2CH3COOH (CH3COO)2Ca + H2O
NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O
K2CO3 + 2CH3COOH 2CH3COOK + H2O + CO2

 

Этерификация (реакция карбоновых кислот со спиртами, приводящая к образованию сложного эфира):

+ H2O
муравьиная кислота этанол   этиловый эфир муравьиной кислоты  
         


В реакцию этерификации могут вступать и многоатомные спирты, например, глицерин. Сложные эфиры, образованные глицерином и высшими карбоновыми кислотами (жирными кислотами) - это жиры.

+ + 3H2O
глицерин   карбоновые кислоты   триглицерид  

 

Жиры представляют собой смеси триглицеридов. Предельные жирные кислоты (пальмитиновая C15H31COOH, стеариновая C17H35COOH) образуют твердые жиры животного происхождения, а непредельные (олеиновая C17H33COOH, линолевая C17H31COOH и др.) - жидкие жиры (масла) растительного происхождения.

Замещение в углеводородном радикале:

CH3—CH2—COOH + Cl2 CH3—CHCl—COOH + HCl
пропионовая кислота   -хлорпропионовая кислота  


Замещение протекает в -положение.

Особенность муравьиной кислоты HCOOH состоит в том, что это вещество - двуфункциональное соединение, оно одновременно является и карбоновой кислотой, и альдегидом:


Поэтому муравьиная кислота кроме всего прочего реагирует и с аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала; качественная реакция):

HCOOH + Ag2O(аммиачный раствор) CO2 + H2O + 2Ag