Ácidos carboxílicos Os compostos que contêm um grupo carboxila são chamados:

Os ácidos carboxílicos são diferenciados:

• ácidos carboxílicos monobásicos;
• ácidos dibásicos (dicarboxílicos) (2 grupos ONU).

Dependendo de sua estrutura, os ácidos carboxílicos são diferenciados:

• alifático;
• alicíclico;
• aromático.

Exemplos de ácidos carboxílicos.

Preparação de ácidos carboxílicos.

1. Oxidação de álcoois primários com permanganato de potássio e dicromato de potássio:

2. Hibrólise de hidrocarbonetos substituídos por halogênio contendo 3 átomos de halogênio por átomo de carbono:

3. Preparação de ácidos carboxílicos a partir de cianetos:

Quando aquecido, o nitrilo hidrolisa para formar acetato de amônio:

Quando acidificado, o ácido precipita:

4. Uso de reagentes de Grignard:

5. Hidrólise de ésteres:

6. Hidrólise de anidridos ácidos:

7. Métodos específicos para obtenção de ácidos carboxílicos:

O ácido fórmico é produzido aquecendo monóxido de carbono (II) com hidróxido de sódio em pó sob pressão:

O ácido acético é produzido pela oxidação catalítica do butano com o oxigênio atmosférico:

O ácido benzóico é obtido pela oxidação de homólogos monossubstituídos com uma solução de permanganato de potássio:

A reação de Canniciaro. O benzaldeído é tratado com solução de hidróxido de sódio a 40-60% à temperatura ambiente.

Propriedades químicas dos ácidos carboxílicos.

Em solução aquosa, os ácidos carboxílicos dissociam-se:

O equilíbrio é deslocado fortemente para a esquerda, porque os ácidos carboxílicos são fracos.

Os substituintes afetam a acidez devido a um efeito indutivo. Tais substituintes atraem a densidade eletrônica para si e um efeito indutivo negativo (-I) ocorre sobre eles. A retirada da densidade eletrônica leva a um aumento na acidez do ácido. Substituintes doadores de elétrons criam uma carga indutiva positiva.

1. Formação de sais. Reação com óxidos básicos, sais de ácidos fracos e metais ativos:

Os ácidos carboxílicos são fracos porque os ácidos minerais os substituem dos sais correspondentes:

2. Formação de derivados funcionais de ácidos carboxílicos:

3. Ésteres ao aquecer ácido com álcool na presença de ácido sulfúrico - reação de esterificação:

4. Formação de amidas, nitrilas:

3. As propriedades dos ácidos são determinadas pela presença de um radical hidrocarboneto. Se a reação ocorrer na presença de fósforo vermelho, forma-se o seguinte produto:

4. Reação de adição.

8. Descarboxilação. A reação é realizada fundindo um álcali com um sal de metal alcalino de um ácido carboxílico:

9. O ácido dibásico é facilmente eliminado CO2 quando aquecido:

Materiais adicionais sobre o tema: Ácidos carboxílicos.

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.
Ó

//
O grupo de átomos -C é chamado de grupo carboxila ou carboxila.
\

OH
Os ácidos orgânicos contendo um grupo carboxila na molécula são monobásicos. A fórmula geral desses ácidos é RCOOH.

Os ácidos carboxílicos contendo dois grupos carboxila são chamados dibásicos. Estes incluem, por exemplo, ácidos oxálico e succínico.

Existem também ácidos carboxílicos polibásicos contendo mais de dois grupos carboxila. Estes incluem, por exemplo, ácido cítrico tribásico. Dependendo da natureza do radical hidrocarboneto, os ácidos carboxílicos são divididos em saturados, insaturados e aromáticos.

Ácidos carboxílicos saturados ou saturados são, por exemplo, ácido propanóico (propiônico) ou o já familiar ácido succínico.

Obviamente, os ácidos carboxílicos saturados não contêm P-ligações em um radical hidrocarboneto.

Em moléculas de ácidos carboxílicos insaturados, o grupo carboxila está associado a um radical hidrocarboneto insaturado e insaturado, por exemplo, em moléculas de acrílico (propenóico) CH2=CH-COOH ou oleico CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2) 7-COOH e outros ácidos.

Como pode ser visto na fórmula do ácido benzóico, ele é aromático, pois contém um anel aromático (benzeno) na molécula.

Nomenclatura e isomeria

Já consideramos os princípios gerais de formação dos nomes dos ácidos carboxílicos, bem como de outros compostos orgânicos. Detenhamo-nos mais detalhadamente na nomenclatura dos ácidos carboxílicos mono e dibásicos. O nome de um ácido carboxílico é formado a partir do nome do alcano correspondente (alcano com o mesmo número de átomos de carbono na molécula) com a adição do sufixo -ov, a desinência -aya e a palavra ácido. A numeração dos átomos de carbono começa com o grupo carboxila. Por exemplo:

Muitos ácidos também têm nomes historicamente estabelecidos ou triviais (Tabela 6).

Após nosso primeiro contato com o mundo diversificado e interessante dos ácidos orgânicos, consideraremos os ácidos carboxílicos monobásicos saturados com mais detalhes.

É claro que a composição desses ácidos será refletida pela fórmula geral C n H 2n O2, ou C n H 2n +1 COOH, ou RCOOH.

Propriedades físicas de ácidos carboxílicos monobásicos saturados

Os ácidos inferiores, ou seja, ácidos com peso molecular relativamente pequeno contendo até quatro átomos de carbono por molécula, são líquidos com um odor pungente característico (lembre-se do cheiro do ácido acético). Os ácidos contendo de 4 a 9 átomos de carbono são líquidos oleosos viscosos e com odor desagradável; contendo mais de 9 átomos de carbono por molécula - sólidos que não se dissolvem em água. Os pontos de ebulição dos ácidos carboxílicos monobásicos saturados aumentam com o aumento do número de átomos de carbono na molécula e, conseqüentemente, com o aumento do peso molecular relativo. Por exemplo, o ponto de ebulição do ácido fórmico é 101 °C, do ácido acético é 118 °C e do ácido propiônico é 141 °C.

O ácido carboxílico mais simples, o HCOOH fórmico, com um peso molecular relativo pequeno (46), em condições normais é um líquido com ponto de ebulição de 100,8 °C. Ao mesmo tempo, o butano (MR(C4H10) = 58) nas mesmas condições é gasoso e tem um ponto de ebulição de -0,5 °C. Esta discrepância entre pontos de ebulição e pesos moleculares relativos é explicada pela formação de dímeros de ácido carboxílico, nos quais duas moléculas de ácido estão ligadas por duas ligações de hidrogênio. A ocorrência de ligações de hidrogênio torna-se clara quando se considera a estrutura das moléculas de ácido carboxílico.

Moléculas de ácidos carboxílicos monobásicos saturados contêm um grupo polar de átomos - carboxila (pense no que causa a polaridade desse grupo funcional) e um radical hidrocarboneto praticamente apolar. O grupo carboxila é atraído pelas moléculas de água, formando ligações de hidrogênio com elas.

Os ácidos fórmico e acético são ilimitadamente solúveis em água. É óbvio que com o aumento do número de átomos em um radical hidrocarboneto, a solubilidade dos ácidos carboxílicos diminui.

Conhecendo a composição e estrutura das moléculas de ácido carboxílico, não será difícil compreender e explicar as propriedades químicas dessas substâncias.

Propriedades quimicas

As propriedades gerais características da classe dos ácidos (orgânicos e inorgânicos) são devidas à presença nas moléculas de um grupo hidroxila contendo uma ligação altamente polar entre os átomos de hidrogênio e oxigênio. Essas propriedades são bem conhecidas por você. Vamos considerá-los novamente usando o exemplo dos ácidos orgânicos solúveis em água.

1. Dissociação com formação de cátions hidrogênio e ânions do resíduo ácido. Mais precisamente, esse processo é descrito por uma equação que leva em consideração a participação nele de moléculas de água.

O equilíbrio de dissociação dos ácidos carboxílicos é deslocado para a esquerda; No entanto, o sabor amargo, por exemplo, dos ácidos fórmico e acético é explicado pela dissociação em cátions de hidrogênio e ânions de resíduos ácidos.

É óbvio que a presença de hidrogênio “ácido” nas moléculas de ácidos carboxílicos, ou seja, o hidrogênio do grupo carboxila, também determina outras propriedades características.

2. Interação com metais na faixa de tensão eletroquímica até o hidrogênio. Assim, o ferro reduz o hidrogênio do ácido acético:

2CH3-COOH + Fe -> (CHgCOO)2Fe + H2

3. Interação com óxidos básicos para formar sal e água:

2R-COOH + CaO -> (R-COO)2Ca + H20

4. Reação com hidróxidos metálicos para formar sal e água (reação de neutralização):

R-COOH + NaOH -> R-COONa + H20 3R-COOH + Ca(OH)2 -> (R-COO)2Ca + 2H20

5. Interação com sais de ácidos mais fracos, com formação destes últimos. Assim, o ácido acético desloca o ácido esteárico do estearato de sódio e o ácido carbônico do carbonato de potássio.

6. A interação de ácidos carboxílicos com álcoois para formar ésteres é a reação de esterificação já conhecida por você (uma das reações mais importantes características dos ácidos carboxílicos). A interação dos ácidos carboxílicos com os álcoois é catalisada por cátions de hidrogênio.

A reação de esterificação é reversível. O equilíbrio muda para a formação do éster na presença de agentes desidratantes e para a remoção do éster da mistura de reação.

Na reação reversa de esterificação, chamada hidrólise do éster (reação de um éster com água), formam-se um ácido e um álcool. É óbvio que os álcoois poli-hídricos, por exemplo o glicerol, também podem reagir com ácidos carboxílicos, ou seja, entrar em uma reação de esterificação:

Todos os ácidos carboxílicos (exceto o ácido fórmico), juntamente com o grupo carboxila, contêm um resíduo de hidrocarboneto em suas moléculas. É claro que isso não pode deixar de afetar as propriedades dos ácidos, que são determinadas pela natureza do resíduo de hidrocarboneto.

7. Reações de adição em ligações múltiplas - ácidos carboxílicos insaturados entram nelas; por exemplo, a reação de adição de hidrogênio é a hidrogenação. Quando o ácido oleico é hidrogenado, forma-se ácido esteárico saturado.

Os ácidos carboxílicos insaturados, como outros compostos insaturados, adicionam halogênios por meio de uma ligação dupla. Por exemplo, o ácido acrílico descolora a água de bromo.

8. Reações de substituição (com halogênios) - podem entrar ácidos carboxílicos saturados; por exemplo, ao reagir ácido acético com cloro, vários ácidos clorados podem ser obtidos:

Ao halogenar ácidos carboxílicos contendo mais de um átomo de carbono no resíduo de hidrocarboneto, é possível a formação de produtos com diferentes posições do halogênio na molécula. Quando uma reação ocorre através de um mecanismo de radical livre, quaisquer átomos de hidrogênio no resíduo de hidrocarboneto podem ser substituídos. Se a reação for realizada na presença de pequenas quantidades de fósforo vermelho, ela ocorre seletivamente - o hidrogênio é substituído apenas em A-posição (no átomo de carbono mais próximo do grupo funcional) na molécula de ácido. Você aprenderá os motivos dessa seletividade ao estudar química em uma instituição de ensino superior.

Os ácidos carboxílicos formam vários derivados funcionais ao substituir o grupo hidroxila. Quando esses derivados são hidrolisados, o ácido carboxílico é formado novamente.

O cloreto de ácido carboxílico pode ser obtido tratando o ácido com cloreto de fósforo (III) ou cloreto de tionila (SOCl 2). Os anidridos de ácido carboxílico são preparados pela reação de anidridos de cloro com sais de ácido carboxílico. Os ésteres são formados pela esterificação de ácidos carboxílicos com álcoois. A esterificação é catalisada por ácidos inorgânicos.

Esta reação é iniciada pela protonação do grupo carboxila - a interação de um cátion hidrogênio (próton) com o par de elétrons solitário do átomo de oxigênio. A protonação de um grupo carboxila acarreta um aumento na carga positiva do átomo de carbono nele contido:

Métodos de obtenção

Os ácidos carboxílicos podem ser obtidos pela oxidação de álcoois primários e aldeídos.

Os ácidos carboxílicos aromáticos são formados pela oxidação de homólogos de benzeno.

A hidrólise de vários derivados de ácidos carboxílicos também produz ácidos. Assim, a hidrólise de um éster produz um álcool e um ácido carboxílico. Como mencionado acima, as reações de esterificação e hidrólise catalisadas por ácido são reversíveis. A hidrólise do éster sob a influência de uma solução aquosa de álcali prossegue irreversivelmente, neste caso, não um ácido, mas seu sal é formado a partir do éster; Durante a hidrólise dos nitrilos, formam-se primeiro amidas, que depois são convertidas em ácidos. Os ácidos carboxílicos são formados pela interação de compostos orgânicos de magnésio com monóxido de carbono (IV).

Representantes individuais de ácidos carboxílicos e seu significado

O ácido fórmico (metano) HCOOH é um líquido com odor pungente e ponto de ebulição de 100,8 °C, altamente solúvel em água. O ácido fórmico é venenoso e causa queimaduras se entrar em contato com a pele! O fluido pungente secretado pelas formigas contém esse ácido. O ácido fórmico possui propriedades desinfetantes e, portanto, é utilizado nas indústrias alimentícia, de couro, farmacêutica e na medicina. Também é utilizado no tingimento de tecidos e papéis.

O ácido acético (etanóico) CH3COOH é um líquido incolor com odor pungente característico, miscível com água em qualquer proporção. Soluções aquosas de ácido acético são comercializadas sob o nome de vinagre (solução de 3-5%) e essência de vinagre (solução de 70-80%) e são amplamente utilizadas na indústria alimentícia. O ácido acético é um bom solvente para muitas substâncias orgânicas e, portanto, é usado na tinturaria, no curtimento e na indústria de tintas e vernizes. Além disso, o ácido acético é matéria-prima para a produção de muitos compostos orgânicos tecnicamente importantes: dele se obtêm, por exemplo, substâncias utilizadas no controle de ervas daninhas - herbicidas.

O ácido acético é o principal componente do vinagre de vinho, cujo cheiro característico lhe é devido. É um produto da oxidação do etanol e é formado a partir dele quando o vinho é armazenado ao ar.

Os representantes mais importantes dos ácidos monobásicos mais saturados são os ácidos palmítico C15H31COOH e esteárico C17H35COOH. Ao contrário dos ácidos inferiores, estas substâncias são sólidas e pouco solúveis em água.

Porém, seus sais - estearatos e palmitatos - são altamente solúveis e têm efeito detergente, por isso também são chamados de sabonetes. É evidente que estas substâncias são produzidas em grande escala.

Dos ácidos carboxílicos superiores insaturados, o ácido oleico C17H33COOH, ou (CH2)7COOH, é de maior importância. É um líquido semelhante a óleo, sem sabor ou cheiro. Seus sais são amplamente utilizados em tecnologia.

O representante mais simples dos ácidos carboxílicos dibásicos é o ácido oxálico (etanodióico) HOOC-COOH, cujos sais são encontrados em muitas plantas, por exemplo, azeda e azeda. O ácido oxálico é uma substância cristalina incolor altamente solúvel em água. É utilizado no polimento de metais, nas indústrias de marcenaria e couro.

1. O ácido elaídico insaturado C17H33COOH é um isômero trans do ácido oleico. Escreva a fórmula estrutural desta substância.

2. Escreva uma equação para a reação de hidrogenação do ácido oleico. Nomeie o produto desta reação.

3. Escreva uma equação para a reação de combustão do ácido esteárico. Que volume de oxigênio e ar (n.a.) será necessário para queimar 568 g de ácido esteárico?

4. Uma mistura de ácidos graxos sólidos - palmítico e esteárico - é chamada de estearina (é a partir dela que são feitos os supositórios de estearina). Que volume de ar (n.a.) será necessário para queimar uma vela esteárica de duzentos gramas se a estearina contiver massas iguais de ácidos palmítico e esteárico? Que volume de dióxido de carbono (n.o.) e massa de água são formados neste caso?

5. Resolva o problema anterior desde que a vela contenha quantidades iguais (mesmo número de moles) de ácidos esteárico e palmítico.

6. Para remover manchas de ferrugem, trate-as com uma solução de ácido acético. Elabore equações moleculares e iônicas para as reações que ocorrem neste caso, levando em consideração que a ferrugem contém óxido e hidróxido de ferro(III) - Fe2O3 e Fe(OH)3. Por que essas manchas não são removidas com água? Por que desaparecem quando tratados com solução ácida?

7. O bicarbonato de sódio NaHC03 adicionado à massa sem fermento é primeiro “extinguido” com ácido acético. Faça essa reação em casa e escreva sua equação, sabendo que o ácido carbônico é mais fraco que o ácido acético. Explique a formação da espuma.

8. Sabendo que o cloro é mais eletronegativo que o carbono, organize os seguintes ácidos: ácidos acético, propiônico, cloroacético, dicloroacético e tricloroacético em ordem crescente de propriedades ácidas. Justifique seu resultado.

9. Como podemos explicar que o ácido fórmico reage numa reação de “espelho de prata”? Escreva uma equação para esta reação. Que gás pode ser liberado neste caso?

10. Quando 3 g de ácido carboxílico monobásico saturado reagiram com excesso de magnésio, foram liberados 560 ml (n.s.) de hidrogênio. Determine a fórmula do ácido.

11. Forneça equações de reação que possam ser usadas para descrever as propriedades químicas do ácido acético. Cite os produtos dessas reações.

12. Sugira um método laboratorial simples pelo qual você possa reconhecer os ácidos propanóico e acrílico.

13. Escreva uma equação para a reação de produção de formato de metila - um éster de metanol e ácido fórmico. Em que condições esta reação deve ser realizada?

14. Elabore fórmulas estruturais de substâncias com composição C3H602. Em quais classes de substâncias elas podem ser classificadas? Dê as equações de reação características de cada um deles.

15. A substância A - um isômero do ácido acético - é insolúvel em água, mas pode sofrer hidrólise. Qual é a fórmula estrutural da substância A? Cite os produtos de sua hidrólise.

16. Elabore as fórmulas estruturais das seguintes substâncias:

a) acetato de metila;
b) ácido oxálico;
c) ácido fórmico;
d) ácido dicloroacético;
e) acetato de magnésio;
f) acetato de etila;
g) formato de etila;
h) ácido acrílico.

17*. Uma amostra de ácido orgânico monobásico saturado pesando 3,7 g foi neutralizada com uma solução aquosa de bicarbonato de sódio. Ao passar o gás liberado pela água de cal, foram obtidos 5,0 g de sedimento. Qual ácido foi retirado e qual foi o volume de gás liberado?

Ácidos carboxílicos na natureza

Os ácidos carboxílicos são muito comuns na natureza. Eles são encontrados em frutas e plantas. Eles estão presentes nas agulhas, no suor, na urina e no suco de urtiga. Você sabe, acontece que a maior parte dos ácidos forma ésteres, que têm odores. Assim, o cheiro do ácido láctico, contido no suor humano, atrai os mosquitos que o sentem a uma distância bastante considerável. Portanto, não importa o quanto você tente afastar o mosquito irritante, ele ainda se sente bem com sua vítima. Além do suor humano, o ácido láctico é encontrado em picles e chucrute.

E as macacas, para atrair um macho, secretam ácido acético e propiônico. O nariz sensível de um cão pode sentir o cheiro de ácido butírico, que tem uma concentração de 10–18 g/cm3.

Muitas espécies de plantas são capazes de produzir ácido acético e butírico. E algumas ervas daninhas se aproveitam disso e, ao liberar substâncias, eliminam seus concorrentes, suprimindo seu crescimento e, às vezes, causando sua morte.

Os índios também usavam ácido. Para destruir o inimigo, eles encharcaram as flechas com um veneno mortal, que era um derivado do ácido acético.

E aqui surge uma questão natural: os ácidos representam um perigo para a saúde humana? Afinal, o ácido oxálico, muito difundido na natureza e encontrado na azeda, laranja, groselha e framboesa, por algum motivo não encontrou aplicação na indústria alimentícia. Acontece que o ácido oxálico é duzentas vezes mais forte que o ácido acético, podendo até corroer pratos, e seus sais, acumulando-se no corpo humano, formam pedras.

Os ácidos encontraram ampla aplicação em todas as esferas da vida humana. Eles são usados ​​​​na medicina, cosmetologia, indústria alimentícia, agricultura e para necessidades domésticas.

Para fins médicos, são utilizados ácidos orgânicos como láctico, tartárico e ascórbico. Provavelmente cada um de vocês usou vitamina C para fortalecer o corpo - este é precisamente o ácido ascórbico. Não só ajuda a fortalecer o sistema imunológico, mas também tem a capacidade de remover substâncias cancerígenas e toxinas do corpo. O ácido láctico é utilizado para cauterização, pois é altamente higroscópico. Mas o ácido tartárico atua como um laxante suave, como antídoto para envenenamento por álcalis e como componente necessário na preparação do plasma para transfusões de sangue.

Mas os adeptos dos procedimentos cosméticos devem saber que os ácidos de frutas contidos nas frutas cítricas têm um efeito benéfico na pele, pois, penetrando profundamente, podem acelerar o processo de renovação da pele. Além disso, o cheiro das frutas cítricas tem efeito tônico no sistema nervoso.

Você notou que frutas vermelhas como cranberries e mirtilos são armazenadas por muito tempo e permanecem frescas. Você sabe por quê? Acontece que eles contêm ácido benzóico, que é um excelente conservante.

Mas o ácido succínico tem sido amplamente utilizado na agricultura, uma vez que pode ser usado para aumentar a produtividade de plantas cultivadas. Também pode estimular o crescimento das plantas e acelerar o seu desenvolvimento.

Aldeídos são compostos cujas moléculas contêm um grupo carbonila conectado a um átomo de hidrogênio, ou seja, a fórmula geral dos aldeídos pode ser escrita como

onde R é um radical hidrocarboneto, que pode ter vários graus de saturação, por exemplo, saturado ou aromático.

O grupo –CHO é chamado aldeído.

Cetonas – compostos orgânicos cujas moléculas contêm um grupo carbonila ligado a dois radicais hidrocarbonetos. A fórmula geral para cetonas pode ser escrita como:

onde R e R’ são radicais hidrocarbonetos, por exemplo, saturados (alquil) ou aromáticos.

Hidrogenação de aldeídos e cetonas

Aldeídos e cetonas podem ser reduzidos com hidrogênio na presença de catalisadores e aquecimento em álcoois primários e secundários, respectivamente:

Oxidação de aldeído

Os aldeídos podem ser facilmente oxidados mesmo por agentes oxidantes suaves, como hidróxido de cobre e solução de óxido de prata com amônia.

Quando o hidróxido de cobre e o aldeído são aquecidos, a cor azul inicial da mistura reacional desaparece e um precipitado vermelho-tijolo de óxido cuproso é formado:

Na reação com uma solução de óxido de prata com amônia, em vez do próprio ácido carboxílico, forma-se seu sal de amônio, pois a amônia na solução reage com ácidos:

As cetonas não reagem com o hidróxido de cobre (II) e uma solução de óxido de prata com amônia. Por esta razão, estas reações são qualitativas para os aldeídos. Assim, a reação com uma solução de óxido de prata com amônia, quando realizada corretamente, leva à formação de um espelho de prata característico na superfície interna do vaso de reação.

Obviamente, se agentes oxidantes suaves podem oxidar aldeídos, então agentes oxidantes mais fortes, por exemplo, permanganato de potássio ou dicromato de potássio, podem naturalmente fazer o mesmo. Quando esses agentes oxidantes são usados ​​na presença de ácidos, formam-se ácidos carboxílicos:

Propriedades químicas dos ácidos carboxílicos

Ácidos carboxílicos são derivados de hidrocarbonetos contendo um ou mais grupos carboxila.

Grupos carboxilaA:

Como você pode ver, o grupo carboxila consiste em um grupo carbonila –C(O)- conectado a um grupo hidroxila –OH.

Devido ao fato de o grupo carbonila, que tem efeito indutivo negativo, estar diretamente ligado ao grupo hidroxila, a ligação O-H é mais polar do que em álcoois e fenóis. Por esta razão, os ácidos carboxílicos têm propriedades ácidas visivelmente mais pronunciadas do que os álcoois e fenóis. Em soluções aquosas, eles exibem propriedades de ácidos fracos, ou seja, dissociar-se reversivelmente em cátions de hidrogênio (H+) e ânions de resíduos ácidos:

Reações de formação de sal

Para formar sais, os ácidos carboxílicos reagem com:

1) metais em hidrogênio na série de atividades:

2) amônia

3) óxidos básicos e anfotéricos:

4) hidróxidos metálicos básicos e anfotéricos:

5) sais de ácidos mais fracos - carbonatos e bicarbonatos, sulfetos e hidrossulfetos, sais de ácidos superiores (com grande número de átomos de carbono na molécula):

Os nomes sistemáticos e triviais de alguns ácidos e seus sais são apresentados na tabela a seguir:

Fórmula ácida	Nome do ácido trivial/sistemático	Nome do sal trivial/sistemático
HCOOH	fórmica / metano	formato/metanoato
CH3COOH	acético/etano	acetato/etanoato
CH3CH2COOH	propiônico/propano	propionato / propanoato
CH 3 CH 2 CH 2 COOH	óleo/butano	butirato/butanoato

O oposto também deve ser lembrado: os ácidos minerais fortes substituem os ácidos carboxílicos de seus sais como os mais fracos:

Reações envolvendo o grupo OH

Os ácidos carboxílicos entram em uma reação de esterificação com álcoois monohídricos e polihídricos na presença de ácidos inorgânicos fortes, resultando na formação de ésteres:

Este tipo de reação é reversível e, portanto, para deslocar o equilíbrio para a formação de um éster, devem ser realizadas eliminando o éster mais volátil quando aquecido.

O inverso da reação de esterificação é chamado de hidrólise do éster:

Esta reação ocorre irreversivelmente na presença de álcalis, uma vez que o ácido resultante reage com o hidróxido metálico para formar um sal:

Reações de substituição de átomos de hidrogênio em um substituinte de hidrocarboneto

Ao realizar reações de carbonatos com cloro ou bromo na presença de fósforo vermelho, quando aquecidos, os átomos de hidrogênio no átomo de carbono α são substituídos por átomos de halogênio:

No caso de uma relação halogéneo/ácido mais elevada, pode ocorrer uma cloração mais profunda:

Reações de destruição do grupo carboxila (descarboxilação)

Propriedades químicas especiais do ácido fórmico

A molécula de ácido fórmico, apesar do seu pequeno tamanho, contém dois grupos funcionais:

A este respeito, exibe não apenas as propriedades dos ácidos, mas também as propriedades dos aldeídos:

Quando exposto ao ácido sulfúrico concentrado, o ácido fórmico se decompõe em água e monóxido de carbono.

Métodos de obtenção. 1. A oxidação de aldeídos e álcoois primários é um método comum para a preparação de ácidos carboxílicos. />K M n O 4 e K 2 C r 2 O 7 são usados ​​como agentes oxidantes.

2 Outro método comum é a hidrólise de hidrocarbonetos halogenados contendo três átomos de halogéneo por átomo de carbono. Neste caso, são formados álcoois contendo grupos OH em um átomo de carbono - tais álcoois são instáveis ​​​​e separam a água para formar um ácido carboxílico:

	ZNaON
R-CCl3			→	R-COOH + H2O
	-3NaCl

3. A obtenção de ácidos carboxílicos a partir de cianetos (nitrilas) é um método importante que permite aumentar a cadeia de carbono na obtenção do cianeto original. Um átomo de carbono adicional é introduzido na molécula usando a reação de substituição de um halogênio em uma molécula de halocarbono por cianeto de sódio, por exemplo:

CH 3 -B r + NaCN→ CH 3 - CN + NaBr.

O nitrilo de ácido acético resultante (cianeto de metila) hidrolisa facilmente quando aquecido para formar acetato de amônio:

CH 3 CN + 2H 2 O → CH 3 COONH 4.

Quando a solução é acidificada, o ácido é liberado:

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

4. Uso Reagente de Grignard de acordo com o esquema:/>

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

5. Hidrólise de ésteres:/>

R - COOR 1 + KON → R - COZINHAR + R'OH,

R - COZINHAR + HCl → R— COOH+ KCl .

6. Hidrólise de anidridos ácidos:/>

(RCO) 2 O + H 2 O → 2 RCOOH.

7. Existem métodos específicos de preparação para ácidos individuais./>

O ácido fórmico é preparado aquecendo monóxido de carbono ( II ) com hidróxido de sódio em pó sob pressão e tratando o formato de sódio resultante com um ácido forte:

O ácido acético é produzido pela oxidação catalítica do butano com o oxigênio atmosférico:

2C 4 H 10 + 5 O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.

Para obter ácido benzóico, você pode usar a oxidação de homólogos de benzeno monossubstituídos com uma solução ácida de permanganato de potássio:

5C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 = 5C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO4 4 + 14H2O.

Além disso, o ácido benzóico pode ser preparado a partir de benzaldeído usando As reações de Cannizzaro. Nesta reação, o benzaldeído é tratado com solução de hidróxido de sódio a 40-60% à temperatura ambiente. A oxidação e redução simultâneas levam à formação ácido benzóico e, consequentemente, fenilmetanol (álcool benzílico):

Propriedades quimicas. Os ácidos carboxílicos são ácidos mais fortes que os álcoois porque o átomo de hidrogênio no grupo carboxila tem maior mobilidade devido à influência do grupo CO. Em solução aquosa, os ácidos carboxílicos dissociam-se:

RCOOH RCOO—+H+

No entanto, devido à natureza covalente das moléculas de carbono y ácidos, o equilíbrio de dissociação acima é suficiente fortemente deslocado para a esquerda. Assim, ácidos carboxílicos - Geralmente são ácidos fracos. Por exemplo, etano (acético)o ácido é caracterizado por uma constante de dissociação K a = 1,7*10 -5./>

Os substituintes presentes em uma molécula de ácido carboxílico afetam muito sua acidez devido ao efeito que exercem efeito indutivo. Substituintes como o cloro ou o radical fenil atraem a densidade eletrônica e, portanto, causam um efeito indutivo negativo (-/). A retirada da densidade eletrônica do átomo de hidrogênio carboxílico leva a um aumento na acidez do ácido carboxílico. ácidos. Em contraste, substituintes como grupos alquil têm propriedades doadoras de elétrons e criam um efeito indutivo positivo, +I. Eles reduzem a acidez. Efeito dos substituintes na acidez dos ácidos carboxílicosclaramente manifestado nos valores das constantes de dissociação Ka para vários ácidos. Além disso, a força do ácidoé influenciado pela presença de uma ligação múltipla conjugada.

Fórmula de Ácidos Carboxílicos Ka

Propiônico CH 3 CH 2 COOH 1,3*10 -5

Óleo CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1,5*10 -5

CH3 COOH acético 1,7*10 -5

Croton CH 3 - CH = CH - COOH 2,0 * 10 -5

Vinilacético CH 2 =CH-CH 2 COOH 3,8*10 -5

Acrílico CH 2 =CH-COOH 5,6*10 -5

HCOOH fórmico 6.1*10 -4

C 6 H 5 COOH benzóico 1,4*10 -4

Cloroacético CH 2 ClCOOH 2,2*10 -3

Tetrônico CH 3 - C ≡ C - COOH 1,3*10 -3

Dicloroacético CHCl 2COOH 5,6*10 -2

HOOC oxálico - COOH 5,9*10 -2

TricloroacéticoCCl 3COOH 2,2*10 -1

A influência mútua dos átomos nas moléculas dos ácidos dicarboxílicos leva ao fato de serem mais fortes que os ácidos monobásicos.

2. Formação de sais. Os ácidos carboxílicos possuem todas as propriedades dos ácidos comuns. Eles reagem com metais ativos, óxidos básicos, bases e sais de ácidos fracos:

2 RCOOH + M g → (RCOO) 2 Mg + H 2,

2 RCOOH + CaO → (RCOO) 2 Ca + H 2 O,

RCOOH+ NaOH → RCOONa+ H2O,

RCOOH+ NaHCO 3 → RCOONa+ H 2 O + CO 2.

Os ácidos carboxílicos são fracos, então os ácidos minerais fortes os substituem dos sais correspondentes:

Capítulo 3 COONa + HCl→ CH 3 COOH + NaCl.

Sais de ácidos carboxílicos em soluções aquosas são hidrolisados:

CH 3 COZINHAR + H 2 O CH 3 COOH + CON.

A diferença entre ácidos carboxílicos e ácidos minerais é a possibilidade de formar vários derivados funcionais.

3. Formação de derivados funcionais de ácidos carboxílicos. Ao substituir o grupo OH em ácidos carboxílicos por vários grupos (/>X ) são formados derivados funcionais de ácidos, tendo a fórmula geral R-CO-X; aqui R significa um grupo alquilo ou arilo. Embora os nitrilos tenham uma fórmula geral diferente ( R-CN ), geralmente também são considerados derivados de ácidos carboxílicos, uma vez que podem ser preparados a partir desses ácidos.

Os cloretos ácidos são produzidos pela ação do cloreto de fósforo ( V) para ácidos:

R-CO-OH + PC l 5 → R-CO- Cl+ ROS l 3 + HCl.

Exemplos de conexão

Ácido Ácido etanóico (acético) benzóico cloreto de ácido Cloreto de etanolíla Cloreto de benzoíla (cloreto de acetila) anidrido ácido Anidrita benzóica etano (acético) Anidrita éster Etanoato de etila (acetato de etila) Benzoato de metila amida Etanamida (acetamida) Benzamida Nitrila Etannitrila Benzonitrila (acetonitrila)

Os anidridos são formados a partir de ácidos carboxílicos sob a ação de agentes removedores de água:

2 R - CO - OH + P 2 O 5 → (R - CO -) 2 O + 2HPO 3.

Os ésteres são formados pelo aquecimento de um ácido com um álcool na presença de ácido sulfúrico (reação de esterificação reversível):

O mecanismo da reação de esterificação foi estabelecido pelo método dos "átomos marcados".

Os ésteres também podem ser obtidos pela reação de cloretos ácidos e alcoolatos de metais alcalinos:

R-CO-Cl + Na-O-R’ → R-CO-OR’ + NaCl.

As reações dos cloretos de ácido carboxílico com amônia levam à formação de amidas:

CH 3 -CO-C l + CH 3 → CH 3 -CO-CH 2 + HCl.

Além disso, as amidas podem ser preparadas aquecendo sais de amônio de ácidos carboxílicos:

Quando as amidas são aquecidas na presença de agentes desidratantes, elas desidratam para formar nitrilas:

	R 2 0 5
CH 3 - CO - NH 2	→	CH 3 - C ≡ N + H 2 O

Os derivados funcionais de ácidos inferiores são líquidos voláteis. Todos eles são facilmente hidrolisados ​​para formar o ácido original:

R-CO-X + H2O → R-CO-OH + HX.

Num ambiente ácido estas reações podem ser reversíveis. A hidrólise em ambiente alcalino é irreversível e leva à formação de sais de ácido carboxílico, por exemplo:

R-CO-OU ‘ + NaOH → R-CO-ONa + R'OH.

4. Várias propriedades dos ácidos carboxílicos são devidas à presença de um radical hidrocarboneto. Assim, quando os halogênios atuam sobre ácidos na presença de fósforo vermelho, formam-se ácidos substituídos por halogênio, e o átomo de hidrogênio no átomo de carbono (átomo a) adjacente ao grupo carboxila é substituído por halogênio:

	r cr
CH 3 -CH 2 -COOH + Br 2	→	CH 3 -CHBr-COOH + HBr

Os ácidos carboxílicos insaturados são capazes de reações de adição:

CH 2 = CH-COOH + H 2 → CH 3 -CH 2 -COOH,

CH 2 =CH-COOH + C l 2 → CH 2 C l -SHC l -COOH,

CH 2 =CH-COOH + HCl → CH 2 C l -CH 2 -COOH,

CH 2 = CH-COOH + H 2 O → HO-CH 2 -CH 2 -COOH,

As duas últimas reações vão contra a regra de Markovnikov.

Ácidos carboxílicos insaturados e seus derivados são capazes de reações de polimerização.

5. Reações redox de ácidos carboxílicos./>

Os ácidos carboxílicos, sob a ação de agentes redutores na presença de catalisadores, podem ser convertidos em aldeídos, álcoois e até hidrocarbonetos:

O ácido fórmico HCOOH possui várias características, pois contém um grupo aldeído:

O ácido fórmico é um forte agente redutor e é facilmente oxidado a CO 2 . Ela dá reação do "espelho de prata":

HCOOH + 2OH → 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O,

ou de forma simplificada:

C H 3 HCOOH + Ag 2 O → 2Аg + CO 2 + H 2 O.

Além disso, o ácido fórmico é oxidado pelo cloro:

HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl.

Em uma atmosfera de oxigênio, os ácidos carboxílicos são oxidados em CO 2 e H 2 O:

CH 3 COOH + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

6. Reações descarboxilação. Os ácidos monocarboxílicos saturados não substituídos são difíceis de descarboxilar quando aquecidos devido à alta resistência da ligação CC. Para fazer isso, é necessário fundir o sal de metal alcalino do ácido carboxílico com o álcali:

O aparecimento de substituintes doadores de elétrons no radical hidrocarboneto promove reações de descarboxilação:

Os ácidos carboxílicos dibásicos separam facilmente o CO 2 quando aquecidos:

Ácidos carboxílicos- substâncias orgânicas cujas moléculas contêm um ou mais grupos carboxila.

O grupo carboxila (abreviado como COOH) é um grupo funcional de ácidos carboxílicos e consiste em um grupo carbonila e um grupo hidroxila associado.

Com base no número de grupos carboxila, os ácidos carboxílicos são divididos em monobásicos, dibásicos, etc.

A fórmula geral dos ácidos carboxílicos monobásicos é R — COOH. Um exemplo de ácido dibásico é o ácido oxálico HOOC — COOH.

Com base no tipo de radical, os ácidos carboxílicos são divididos em saturados (por exemplo, ácido acético CH 3 COOH), insaturados [por exemplo, ácido acrílico CH 2 =CH—COOH, ácido oleico CH 3 —(CH 2) 7 —CH =CH—(CH 2) 7 -COOH] e aromático (por exemplo, C 6 H 5 -COOH benzóico).

Isômeros e homólogos

Ácidos carboxílicos saturados monobásicos R-COOH são isômeros de ésteres (abreviados R"-COOR") com o mesmo número de átomos de carbono. A fórmula geral para ambos é C. n H2 n O2.

G	HCOOH metano (formiga)
	CH3COOH etano (acético)		HCOOCH3 éster metílico de ácido fórmico
	CH3CH2COOH propano (propiônico)		HCOOCH 2 CH 3 ácido etil fórmico	CH 3 COOCH 3 éster metílico de ácido acético
	CH3(CH2)2COOH butano (óleo)	2-metilpropano	HCOOCH 2 CH 2 CH 3 éster propílico de ácido fórmico	CH 3 COOCH 2 CH 3 acetato de etila	CH 3 CH 2 COOCH 3 éster metílico de ácido propiônico
	isômeros

Algoritmo para compor os nomes dos ácidos carboxílicos

1. Encontre a espinha dorsal do carbono - esta é a cadeia mais longa de átomos de carbono, incluindo o átomo de carbono do grupo carboxila.
2. Numere os átomos de carbono na cadeia principal, começando pelo átomo de carbono carboxila.
3. Nomeie o composto usando o algoritmo para hidrocarbonetos.
4. No final do nome, adicione o sufixo “-ov”, a terminação “-aya” e a palavra “ácido”.

Em moléculas de ácidos carboxílicos p-elétrons dos átomos de oxigênio do grupo hidroxila interagem com os elétrons da ligação - do grupo carbonila, como resultado do qual a polaridade da ligação O-H aumenta, a ligação - no grupo carbonila se fortalece, a carga parcial (+) no átomo de carbono diminui e a carga parcial (+) no átomo de hidrogênio aumenta.

Este último promove a formação de fortes ligações de hidrogênio entre as moléculas de ácido carboxílico.

As propriedades físicas dos ácidos carboxílicos monobásicos saturados são em grande parte devidas à presença de fortes ligações de hidrogênio entre as moléculas (mais fortes do que entre as moléculas de álcool). Portanto, os pontos de ebulição e a solubilidade em água dos ácidos são superiores aos dos álcoois correspondentes.

Propriedades químicas dos ácidos

O fortalecimento da ligação no grupo carbonila leva ao fato de que as reações de adição não são características dos ácidos carboxílicos.

1. Combustão:
   

   CH 3 COOH + 2O 2 2CO 2 + 2H 2 O

2. Propriedades ácidas.
   Devido à alta polaridade da ligação O-H, os ácidos carboxílicos em uma solução aquosa dissociam-se visivelmente (mais precisamente, reagem reversivelmente com ela):

   HCOOH HCOO - + H + (mais precisamente HCOOH + H 2 O HCOO - + H 3 O +)

   
   Todos os ácidos carboxílicos são eletrólitos fracos. À medida que o número de átomos de carbono aumenta, a força dos ácidos diminui (devido a uma diminuição na polaridade da ligação O-H); pelo contrário, a introdução de átomos de halogéneo no radical hidrocarboneto leva a um aumento na força do ácido. Sim, em uma fileira

   HCOOH CH 3 COOH C 2 H 5 COOH

   
   a força dos ácidos diminui, e na série

   Aumentando.

   Os ácidos carboxílicos exibem todas as propriedades inerentes aos ácidos fracos:

   Mg + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
   CaO + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
   NaOH + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O
   K 2 CO 3 + 2CH 3 COOH 2CH 3 COZINHAR + H 2 O + CO 2

3. Esterificação (reação de ácidos carboxílicos com álcoois levando à formação de um éster):
   
   Álcoois poli-hídricos, como o glicerol, também podem entrar na reação de esterificação. Os ésteres formados por glicerol e ácidos carboxílicos superiores (ácidos graxos) são gorduras.

   As gorduras são misturas de triglicerídeos. Ácidos graxos saturados (C 15 H 31 COOH palmítico, C 17 H 35 COOH esteárico) formam gorduras sólidas de origem animal, e ácidos graxos insaturados (C 17 H 33 COOH oleico, C 17 H 31 COOH linoléico, etc.) formam gorduras líquidas (óleos) de origem vegetal.

4. Substituição em um radical hidrocarboneto:
   
   A substituição ocorre na posição -.

   A peculiaridade do ácido fórmico HCOOH é que esta substância é um composto bifuncional, é um ácido carboxílico e um aldeído:
   
   Portanto, o ácido fórmico, entre outras coisas, reage com uma solução de amônia de óxido de prata (reação de espelho de prata; reação qualitativa):
   

   HCOOH + Ag 2 O (solução de amônia) CO 2 + H 2 O + 2Ag

Preparação de ácidos carboxílicos