Jedan od najčešćih kemijskih elemenata uključenih u veliku većinu kemikalija je kisik. U okviru anorganske i organske kemije proučavaju se oksidi, kiseline, baze, alkoholi, fenoli i drugi spojevi koji sadrže kisik. U našem članku ćemo proučiti svojstva, kao i dati primjere njihove primjene u industriji, poljoprivredi i medicini.
Oksidi
Najjednostavniji u strukturi su binarni spojevi metala i nemetala s kisikom. Klasifikacija oksida uključuje sljedeće skupine: kiseli, bazični, amfoterni i indiferentni. Glavni kriterij za podjelu svih tih tvari je koji se element spaja s kisikom. Ako je metal, onda su osnovni. Na primjer: CuO, MgO, Na2O - oksidi bakra, magnezija, natrija. Njihovo glavno kemijsko svojstvo je reakcija s kiselinama. Dakle, bakrov oksid reagira s kloridnom kiselinom:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
Prisutnost atoma nemetalnih elemenata u molekulama binarnih spojeva ukazuje na njihovu pripadnost kiselim oksidima, na primjer, vodikov oksid H2O, ugljični dioksid CO 2, fosfor pentoksid P2O5. Sposobnost takvih tvari da reagiraju s lužinama njihova je glavna kemijska karakteristika.
Kao rezultat reakcije mogu nastati soli dvije vrste: kisele ili srednje. To će ovisiti o tome koliko molova lužine reagira:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Druga skupina spojeva koji sadrže kisik, a koji uključuju takve kemijske elemente kao što su cink ili aluminij, nazivaju se amfoternim oksidima. U njihovim svojstvima postoji sklonost kemijskoj interakciji i s kiselinama i s lužinama. Produkti interakcije kiselih oksida s vodom su kiseline. Na primjer, u reakciji sumpornog anhidrida i vode nastaje sulfatna kiselina. Kiseline su jedna od najvažnijih klasa spojeva koji sadrže kisik.
Kiseline i njihova svojstva
Spojevi koji se sastoje od vodikovih atoma povezanih s kompleksnim ionima kiselih ostataka su kiseline. Konvencionalno se mogu podijeliti na anorganske, na primjer, ugljičnu kiselinu, sulfate, nitrate i organske spojeve. Potonji uključuju octenu kiselinu, mravlju, oleinsku kiselinu. Obje skupine tvari imaju slična svojstva. Dakle, oni ulaze u reakciju neutralizacije s bazama, reagiraju sa solima ibazični oksidi. Gotovo sve kiseline koje sadrže kisik u vodenim otopinama disociraju na ione, budući da su vodiči druge vrste. Pomoću indikatora moguće je odrediti kiselu prirodu njihovog okoliša, zbog prekomjerne prisutnosti vodikovih iona. Na primjer, ljubičasti lakmus postaje crven kada se doda kiseloj otopini. Tipični predstavnik organskih spojeva je octena kiselina koja sadrži karboksilnu skupinu. Uključuje atom vodika, koji određuje kisela svojstva tvari. To je bezbojna tekućina specifičnog oštrog mirisa, koja kristalizira na temperaturama ispod 17 °C. CH3COOH, kao i druge kiseline koje sadrže kisik, savršeno je topiv u vodi u svim omjerima. Njegova 3 - 5% otopina poznata je u svakodnevnom životu pod nazivom ocat, koji se u kulinarstvu koristi kao začin. Supstanca je također pronašla svoju primjenu u proizvodnji acetatne svile, boja, plastike i nekih lijekova.
Organski spojevi koji sadrže kisik
U kemiji se može razlikovati velika skupina tvari koje osim ugljika i vodika sadrže i čestice kisika. To su karboksilne kiseline, esteri, aldehidi, alkoholi i fenoli. Sva njihova kemijska svojstva određena su prisutnošću u molekulama posebnih kompleksa - funkcionalnih skupina. Na primjer, opća kemijska formula alkohola koji sadrži samo ograničavajuće veze između atoma je ROH, gdje je R ugljikovodični radikal. Ovi spojevi se obično smatraju derivatima alkana, u kojima jedanatom vodika je zamijenjen hidrokso grupom.
Fizička i kemijska svojstva alkohola
Agregatno stanje alkohola su tekućine ili čvrsti spojevi. Među alkoholima nema plinovitih tvari, što se može objasniti stvaranjem asociata – skupina koje se sastoje od nekoliko molekula povezanih slabim vodikovim vezama. Ova činjenica također određuje dobru topljivost nižih alkohola u vodi. Međutim, u vodenim otopinama organske tvari koje sadrže kisik - alkoholi, ne disociraju u ione, ne mijenjaju boju indikatora, odnosno imaju neutralnu reakciju. Atom vodika funkcionalne skupine slabo je vezan za druge čestice, stoga u kemijskim interakcijama može napustiti molekulu. Na istom mjestu slobodne valencije zamjenjuje se drugim atomima, na primjer, u reakcijama s aktivnim metalima ili s lužinama - atomima metala. U prisutnosti katalizatora kao što su platinasta mreža ili bakar, alkoholi se oksidiraju snažnim oksidacijskim agensima, kalijevim bikromatom ili kalijevim permanganatom, u aldehide.
reakcija esterifikacije
Jedno od najvažnijih kemijskih svojstava organskih tvari koje sadrže kisik: alkohola i kiselina je reakcija koja dovodi do stvaranja estera. Od velike je praktične važnosti i koristi se u industriji za ekstrakciju estera koji se koriste kao otapala u prehrambenoj industriji (u obliku voćnih esencija). U medicini se neki od estera koriste kao antispazmodici, npr. etil nitrit širi periferne krvne žile, aizoamil nitrit je zaštitnik od grčeva koronarnih arterija. Jednadžba reakcije esterifikacije je sljedeća:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
U njemu CH3COOH je octena kiselina, a C2H5OH je kemijska formula alkoholnog etanola.
Aldehidi
Ako spoj sadrži funkcionalnu skupinu –COH, tada pripada aldehidima. Predstavljaju se kao produkti daljnje oksidacije alkohola, na primjer, oksidirajućim sredstvima kao što je bakrov oksid.
Prisutnost karbonilnog kompleksa u molekulama mravljeg ili acetaldehida određuje njihovu sposobnost da polimeriziraju i vežu atome drugih kemijskih elemenata. Kvalitativne reakcije koje se mogu koristiti za dokazivanje prisutnosti karbonilne skupine i pripadnosti tvari aldehidima su reakcija srebrnog zrcala i interakcija s bakrenim hidroksidom kada se zagrijava:
Acetaldehid, koji se koristi u industriji za proizvodnju octene kiseline, dobio je najveću primjenu - proizvod velike tonaže organske sinteze.
Svojstva organskih spojeva koji sadrže kisik - karboksilne kiseline
Prisutnost karboksilne skupine - jedne ili više - obilježje je karboksilnih kiselina. Zbog strukture funkcionalne skupine dimeri mogu nastati u kiselim otopinama. Oni su međusobno povezani vodikovim vezama. Spojevi disociraju na vodikove katione i anione kiselih ostataka i slabi su elektroliti. Iznimka je prvi predstavnik niza ograničavajućihjednobazne kiseline - mravlje, ili metan, koji je vodič druge vrste srednje čvrstoće. Prisutnost samo jednostavnih sigma veza u molekulama ukazuje na granicu, ali ako tvari u svom sastavu imaju dvostruke pi veze, to su nezasićene tvari. Prva skupina uključuje takve kiseline kao što su metan, octena, maslačna. Drugi je predstavljen spojevima koji su dio tekućih masti - ulja, na primjer, oleinske kiseline. Kemijska svojstva spojeva koji sadrže kisik: organske i anorganske kiseline u velikoj su mjeri slična. Dakle, mogu komunicirati s aktivnim metalima, njihovim oksidima, s lužinama, a također i s alkoholima. Na primjer, octena kiselina reagira s natrijem, oksidom i kaustičnom sodom da nastane sol - natrijev acetat:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Posebno mjesto zauzimaju spojevi viših karboksilnih kiselina koje sadrže kisik: stearinska i palmitinska, s trihidričnim zasićenim alkoholom - glicerinom. Spadaju u estere i zovu se masti. Iste kiseline su dio natrijevih i kalijevih soli kao kiseli ostatak, tvoreći sapune.
Masti i sapuni
Važni organski spojevi koji su široko rasprostranjeni u divljini i imaju vodeću ulogu kao energetski najintenzivnija tvar su masti. Oni nisu pojedinačni spoj, već mješavina heterogenih glicerida. Riječ je o spojevima graničnog polihidričnog alkohola - glicerina, koji poput metanola i fenola sadrži hidroksilne funkcionalne skupine. Masti se mogu hidroliziratizagrijavanje vodom u prisutnosti katalizatora: lužine, kiseline, oksidi cinka, magnezija. Produkti reakcije bit će glicerol i razne karboksilne kiseline, koje se dalje koriste za proizvodnju sapuna. Kako se u ovom procesu ne bi koristile skupe prirodne jestive masti, potrebne karboksilne kiseline dobivaju se oksidacijom parafina.
Fenoli
Dolazeći do klasa spojeva koji sadrže kisik, usredotočimo se na fenole. Oni su predstavljeni fenilnim radikalom -C6H5, povezanim s jednom ili više funkcionalnih hidroksilnih skupina. Najjednostavniji predstavnik ove klase je karbolna kiselina, odnosno fenol. Kao vrlo slaba kiselina, može komunicirati s lužinama i aktivnim metalima - natrijem, kalijem. Tvar s izraženim baktericidnim svojstvima - fenol se koristi u medicini, kao i u proizvodnji boja i fenol-formaldehidnih smola.
U našem članku proučavali smo glavne klase spojeva koji sadrže kisik, a također smo razmotrili njihova kemijska svojstva.
