IX - КАРБОКСИЛНЕ КИСЕЛИНЕ

Шта је заједничко сирћету, наранџи и лимуну? Да бисмо то открили направићемо истраживање са индикатором – лакмус папиром.

Индикатор је показатељ стања неке појаве. Лакмус-папир је врста индикаторског папира која се употребљава као кисело-базни индикатор.

Оглед 1. На плави лакмус папир капнемо мало сирћета, сока од наранџе и лимуна. С обзиром да је сирће, које се употребљава у домаћинству разблажена сирћетна киселина, а и у воћу је присутна лимунска киселина лакмус-папир ће у присуству киселине промијенити боју у црвену.

Општа формула за карбоксилне киселине је R-COOH, а R представља водоников атом или алкил групу.

Функционална група је карбоксилна група, –COOH.

Имена карбоксилних киселина се дају тако што се на алкан са одговарајућим бројем угљеникових атома додаје наставак –ска киселина.

На основу броја карбоксилних група, киселине се дијеле на монокарбонске и поликарбоксилне киселине.

Прва киселина у хомологном низу је метанска киселина или мравља киселина (изолована из отрова мрава):

Друга монокарбоксилна киселина је етанска киселина или сирћетна киселина.

Сирћетна киселина или ацетатна киселина је слаба органска киселина. Безбојна течност, оштрог мириса, добија се оксидацијом етанола (https://www.youtube.com/watch?v=VwEiuNPkm3g).

У домаћинству се примјењује као зачин (9% раствор сирћетне киселине) и као конзерванс (есенција 80% раствор сирћетне киселине).

Примјењује се у индустрији као сировина, процесна хемикалија, реагенс у текстилној, кожној и папирној индустрији, као растварач, стабилизатор, за третман металних дијелова, у електронској индустрији. Користи се и као средство за чишћење индустријских објеката и опреме, као и за употребу у домаћинству, у лабораторијама. Користи се и при изради фотографија, као фиксир. Додатак је у бојама и помоћним хемикалијама у индустрији коже, текстила и папира. Примјењује се код третмана воде у индустријским погонима, као и у отвореним и затвореним системима.

Општи начин за добијање карбоксилних киселина, заснован је на оксидацији алкохола и алдехида.

Физичке особине карбоксилних киселина

Као и код алкохола, на физичка својства карбоксилних киселина утиче присуство поларне, функционалне групе – карбоксилне групе и дужина угљоводоничног низа.

Киселине које имају од 1-9 С атома су на собној температури течне, а засићене киселине дужег низа су чврсте.

Са порастом броја С-атома у молекулу, опада растворљивост у води, а повећава се растворљивост у неполарним растварачима.

Киселине са краћим низом (1-3 С-атома) имају оштар мирис, оне чији молекули имају 4-7 С-атома су непријатног мириса, док су киселине са већим бројем С-атома без мириса.

Киселине са мањим бројем С-атома су киселог укуса, док су оне са већим бројем С-атома без укуса.

Хемијске особине карбоксилних киселина

Карбоксилне киселине, иако су органска једињења, имају неке опште особине као и неке неорганске киселине. Карактеристичне реакције киселина су: дисоцијација, реакција са металима, реакција неутрализације. У поменутим реакцијама учествује водоников атом из карбоксилне групе.

У многим реакцијама карбоксилних киселина учествује хидроксилна група из карбоксилне групе. У овим реакцијама се ствара велики број различитих једињења, а о њима ћете учити у средњој школи.

Из карбоксилне групе киселине може се издвојити угљеник (IV)-оксид при чему настају угљоводоници.

Нпр. хемијска реакција настајања метана:

CH₃COONa + NaOH → CH₄↑ + Na₂CO₃

*Na – aцетат је натријумова со сирћетне киселине

ЕЛЕКТРОЛИТИЧКА ДИСОЦИЈАЦИЈА

Шта је електролитичка дисоцијација?

Електролитичка дисоцијација је спонтано разлагање једињења с јонском и поларном ковалентном везом на јоне у присуству поларних молекула воде.

Киселине у воденом раствору дисосују на позитивне јоне водоника и негативне јоне киселинског остатка.

CH₃COOH →   CH₃COO– + H⁺

Да ли је етанска киселина јача или слабија од угљене киселине? То ћемо доказати огледом.

Оглед бр. 1 У теглу сипајте воду до ¾ њене запремине и додајте неколико зрна пасуља. Затим у воду додајте 5g натријум – хидрогенкарбоната и 10cm³ сирћета. Затворите одмах теглу поклопцем. Посматрајте шта се дешава са зрнима пасуља.

Сирћетна киселина је јача од угљене киселине.

РЕАКЦИЈА СА ИЗРАЗИТИМ МЕТАЛИМА

У реакцији карбоксилних киселина са изразитим металима издваја се водоник и настају соли. Атоми водоника потичу из карбоксилне групе киселине.

2CH₃COOH + 2Na →   2CH₃COONa + H₂↑

                                                                                       натријум – етаноат

У реакцији између етанске киселине и магнезијума, настају водоник и магнезијум – етаноат:

2CH₃COOH + Mg →   Mg(CH₃COO)₂ + H₂↑

РЕАКЦИЈА НЕУТРАЛИЗАЦИЈЕ

Пошто су водоникови јони носиоци киселости, њиховим уклањањем из воденог раствора киселине додатком неког хидроксида или базног оксида, настаје вода. На примјер, при неутрализацији етанске киселине са натријум – хидроксидом настају вода и натријум – етаноат:

CH₃COOH + NaOH →   CH₃COONa + H₂O

РЕАКЦИЈА СА НАТРИЈУМ-ХИДРОГЕНКАРБОНАТОМ (СОДА – БИКАРБОНА)

https://www.youtube.com/watch?v=8n16pZp2e08 

CH₃COOH + NaHCO₃ →   CH₃COONa + CO₂ + H₂O

Оглед бр. 2 У једној епрувети је разблажена етанска киселина. Исцједите мало сока лимуна у другу епрувету. Кашичицом сипајте мало соде бикарбоне у обе епрувете. Забиљежите запажања.