Un dels elements químics més comuns inclosos en la gran majoria de productes químics és l'oxigen. En el curs de la química inorgànica i orgànica s'estudien òxids, àcids, bases, alcohols, fenols i altres compostos que contenen oxigen. En el nostre article, estudiarem les propietats, així com donarem exemples de la seva aplicació a la indústria, l'agricultura i la medicina.
Òxids
Els més simples d'estructura són els compostos binaris de metalls i no metalls amb oxigen. La classificació dels òxids inclou els següents grups: àcids, bàsics, anfòters i indiferents. El criteri principal per a la divisió de totes aquestes substàncies és quin element es combina amb l'oxigen. Si és de metall, són bàsics. Per exemple: CuO, MgO, Na2O - òxids de coure, magnesi, sodi. La seva principal propietat química és la reacció amb els àcids. Així, l'òxid de coure reacciona amb l'àcid clorur:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
La presència d'àtoms d'elements no metàl·lics a les molècules de compostos binaris indica la seva pertinença a òxids àcids, per exemple, òxid d'hidrogen H2O, diòxid de carboni CO 2, pentòxid de fòsfor P2O5. La capacitat d'aquestes substàncies de reaccionar amb àlcalis és la seva característica química principal.
Com a resultat de la reacció, es poden formar sals de dos tipus: àcides o mitjanes. Això dependrà de quants mols d'àlcali reaccionen:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Un altre grup de compostos que contenen oxigen, que inclouen elements químics com el zinc o l'alumini, s'anomenen òxids anfòters. En les seves propietats, hi ha una tendència a la interacció química tant amb àcids com amb àlcalis. Els productes de la interacció dels òxids àcids amb l'aigua són àcids. Per exemple, en la reacció de l'anhídrid sulfúric i l'aigua, es forma àcid sulfat. Els àcids són una de les classes més importants de compostos que contenen oxigen.
Àcids i les seves propietats
Els compostos formats per àtoms d'hidrogen associats amb ions complexos de residus àcids són àcids. Convencionalment, es poden dividir en inorgànics, per exemple, àcid carbònic, sulfat, nitrat i compostos orgànics. Aquests últims inclouen àcid acètic, àcid fòrmic, àcid oleic. Tots dos grups de substàncies tenen propietats semblants. Així, entren en una reacció de neutralització amb bases, reaccionen amb sals iòxids bàsics. Gairebé tots els àcids que contenen oxigen en solucions aquoses es dissocien en ions, sent conductors del segon tipus. És possible determinar la naturalesa àcida del seu entorn, a causa de la presència excessiva d'ions d'hidrogen, mitjançant indicadors. Per exemple, el tornasol porpra es torna vermell quan s'afegeix a una solució àcida. Un representant típic dels compostos orgànics és l'àcid acètic que conté un grup carboxil. Inclou un àtom d'hidrogen, que determina les propietats àcides de la substància. És un líquid incolor amb una olor acre específica, que cristal·litza a temperatures inferiors als 17 °C. CH3COOH, com altres àcids que contenen oxigen, és perfectament soluble en aigua en qualsevol proporció. La seva solució al 3-5% es coneix a la vida quotidiana amb el nom de vinagre, que s'utilitza a la cuina com a condiment. La substància també ha trobat el seu ús en la producció d'acetat de seda, tints, plàstics i alguns medicaments.
Compostos orgànics que contenen oxigen
En química, es pot distingir un gran grup de substàncies que contenen, a més de carboni i hidrogen, també partícules d'oxigen. Aquests són àcids carboxílics, èsters, aldehids, alcohols i fenols. Totes les seves propietats químiques estan determinades per la presència a les molècules de complexos especials: grups funcionals. Per exemple, la fórmula química general d'un alcohol que només conté enllaços limitants entre àtoms és ROH, on R és un radical hidrocarbur. Aquests compostos solen considerar-se com a derivats d'alcans, en quinsl'àtom d'hidrogen es substitueix per un grup hidroxo.
Propietats físiques i químiques dels alcohols
Els estats agregats dels alcohols són líquids o sòlids. No hi ha substàncies gasoses entre els alcohols, cosa que es pot explicar per la formació d'associats: grups formats per diverses molècules connectades per enllaços d'hidrogen febles. Aquest fet també determina la bona solubilitat dels alcohols inferiors en aigua. Tanmateix, en solucions aquoses, les substàncies orgàniques que contenen oxigen - alcohols, no es dissocien en ions, no canvien el color dels indicadors, és a dir, tenen una reacció neutra. L'àtom d'hidrogen del grup funcional està dèbilment lligat a altres partícules, per tant, en les interaccions químiques, és capaç d'abandonar la molècula. Al mateix lloc de valència lliure, se substitueix per altres àtoms, per exemple, en reaccions amb metalls actius o amb àlcalis, per àtoms metàl·lics. En presència de catalitzadors com la malla de platí o el coure, els alcohols s'oxiden mitjançant agents oxidants vigorosos, bicromat de potassi o permanganat de potassi, a aldehids.
Reacció d'esterificació
Una de les propietats químiques més importants de les substàncies orgàniques que contenen oxigen: els alcohols i els àcids és una reacció que condueix a la producció d'èsters. Té una gran importància pràctica i s'utilitza a la indústria per a l'extracció d'èsters utilitzats com a dissolvents en la indústria alimentària (en forma d'essències de fruites). En medicina, alguns dels èsters s'utilitzen com a antiespasmòdics, per exemple, el nitrit d'etil dilata els vasos sanguinis perifèrics iEl nitrit d'isoamil és un protector dels espasmes de les artèries coronàries. L'equació de la reacció d'esterificació és la següent:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
En ell, CH3COOH és àcid acètic i C2H5OH és la fórmula química de l'alcohol etanol.
Aldehids
Si un compost conté un grup funcional –COH, aleshores pertany als aldehids. Es presenten com a productes de l'oxidació posterior dels alcohols, per exemple, amb agents oxidants com l'òxid de coure.
La presència d'un complex carbonílic a les molècules de fòrmic o acetaldehid determina la seva capacitat per polimeritzar i unir àtoms d' altres elements químics. Les reaccions qualitatives que es poden utilitzar per demostrar la presència d'un grup carbonil i la pertinença d'una substància als aldehids són la reacció mirall de plata i la interacció amb l'hidròxid de coure quan s'escalfa:
L'acetaldehid, que s'utilitza a la indústria per produir àcid acètic, ha rebut el major ús: un producte de gran tonatge de síntesi orgànica.
Propietats dels compostos orgànics que contenen oxigen: àcids carboxílics
La presència d'un grup carboxil -un o més- és un segell distintiu dels àcids carboxílics. A causa de l'estructura del grup funcional, els dímers es poden formar en solucions àcides. Estan units per ponts d'hidrogen. Els compostos es dissocien en cations d'hidrogen i anions de residus àcids i són electròlits febles. Una excepció és el primer representant d'una sèrie de limitacióàcids monobàsics - fòrmic, o metà, que és un conductor del segon tipus de força mitjana. La presència de només enllaços sigma simples a les molècules indica el límit, però si les substàncies tenen enllaços pi dobles en la seva composició, aquestes són substàncies insaturades. El primer grup inclou àcids com el metà, l'acètic i el butíric. El segon està representat per compostos que formen part dels greixos líquids: olis, per exemple, àcid oleic. Les propietats químiques dels compostos que contenen oxigen: els àcids orgànics i inorgànics són molt semblants. Així, poden interactuar amb metalls actius, els seus òxids, amb àlcalis, i també amb alcohols. Per exemple, l'àcid acètic reacciona amb el sodi, l'òxid i la sosa càustica per formar una sal - acetat de sodi:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Un lloc especial l'ocupen els compostos d'àcids carboxílics que contenen oxigen superior: esteàric i palmític, amb un alcohol saturat trihídric: la glicerina. Pertanyen als èsters i s'anomenen greixos. Els mateixos àcids formen part de les sals de sodi i potassi com a residu àcid, formant sabons.
Greixos i sabons
Els compostos orgànics importants que es troben àmpliament distribuïts entre la vida salvatge i que tenen un paper destacat, ja que la substància que consumeix més energia són els greixos. No són un compost individual, sinó una barreja de glicèrids heterogenis. Aquests són compostos de l'alcohol polihídric limitant - glicerina, que, com el metanol i el fenol, conté grups funcionals hidroxil. Els greixos es poden hidrolitzarescalfament amb aigua en presència de catalitzadors: àlcalis, àcids, òxids de zinc, magnesi. Els productes de la reacció seran el glicerol i diversos àcids carboxílics, més utilitzats per a la producció de sabó. Per no utilitzar greixos comestibles naturals cars en aquest procés, els àcids carboxílics necessaris s'obtenen mitjançant l'oxidació de la parafina.
Fenols
Per arribar a les classes de compostos que contenen oxigen, centrem-nos en els fenols. Estan representats pel radical fenil -C6H5, connectat a un o més grups hidroxil funcionals. El representant més senzill d'aquesta classe és l'àcid carbòlic o fenol. Com a àcid molt feble, pot interactuar amb àlcalis i metalls actius: sodi, potassi. Substància amb propietats bactericides pronunciades: el fenol s'utilitza en medicina, així com en la producció de colorants i resines de fenol-formaldehid.
Al nostre article, vam estudiar les principals classes de compostos que contenen oxigen i també vam considerar les seves propietats químiques.
