Физические свойства карбоновые кислоты.

Определение и классификация карбоновых кислот.

Карбоновые кислоты – это органические кислородосодержащие соединения, в молекулах которых углеводородный радикал связан с одной или несколькими карбоксильными группами.

R–(COOH)_m, где m – число карбоксильных групп, определяющее основность кислоты.

Классификации карбоновых кислот (параллельные):

I. по углеводородному радикалу (R–):

· предельные (насыщенные) (CH₃–CH₂–)

· непредельные (ненасыщенные) (CH₂=CH–, CH≡C– и т.д.)

· ароматические (C₆H₅–).

II. по основности:

· одноосновные (монокарбоновые), m =1

· двухосновные (дикарбоновые), m =2

· трёхосновные (трикарбоновые), m =3 и т.д.

Примеры:

CH₃–CH₂–COOH пропановая (пропионовая) кислота

CH₂=CH–COOH пропеновая (акриловая) кислота

HOOC–CH₂–CH₂–COOH глутаровая кислота

C₆H₅–COOH бензойная кислота

C₆H₄–(COOH)₂ о-фталевая кислота

Номенклатура карбоновых кислот.

Номенклатура монокарбоновых кислот

Формулы	Рациональная номенклатура: название углеводорода (по общему числу атомов углерода) + окончание –овая и слово кислота	Историческая номенклатура	Продукты, в которых содержится кислота
HCOOH	Метан овая	Муравьиная	Выделение муравьев
CH3COOH	Этан овая	Уксусная	Продукты окисления многих веществ
CH3CH2COOH	Пропан овая	Пропионовая	Древесная смола
CH3CH2CH2COOH	Бутан овая	Масляная	Сливочное масло
CH3CH2CH2CH2COOH	Пентан овая	Валериановая	Трава валериана
CH3−(CH2)4−COOH	Гексан овая	Капроновая	Сливочное масло, нефть
CH3−(CH2)5−COOH	Гептан овая	Энантовая
CH3−(CH2)14−COOH	Гексадекан овая	Пальмитиновая	Жиры
CH3−(CH2)16−COOH	Октадекан овая	Стеариновая	Жиры
CH2=CH–COOH	Пропен овая	Акриловая

Номенклатура дикарбоновых кислот

Формулы	Рациональная номенклатура: название углеводорода (по общему числу атомов углерода) + суффикс –ди–+ окончание –овая и слово кислота	Историческая номенклатура
HOOC−COOH	Этандиовая	Щавелевая
HOOC−CH2−COOH	Пропандиовая	Малоновая
HOOC−CH2 -CH2–COOH	Бутандиовая	Янтарная
HOOC−C6H4 –COOH	о-Фталевая

3. Изомерия монокарбоновых кислот.

Изомерия монокарбоновых карбоновых кислот.

1. Изомерия углеродного скелета, начиная с C₄

 

γ β α O γ β α O

4 3 2 1// 4 3 2 1//

CH₃–CH–CH₂–C CH₃–CH₂–CH–C

| \ | \

CH₃ OH CH₃ OH

3-метилбутановая кислота 2-метилбутановая кислота

(β-метилбутановая кислота, (α -метилбутановая кислота,

3-метилмасляная кислота) 2-метилмасляная кислота)

1. Изомерия положения

а. положения кратной связи (для непредельных карбоновых кислот)

4 3 2 1 4 3 2 1

CH₂=CH–CH₂–COOH CH₃–CH=CH–COOH

 

бутен-3-овая кислота бутен-2-овая кислота

(винилуксусная кислота) (кротоновая кислота)

 

б. положения заместителей

3 2 1 3 2 1

CH₂–CH₂–COOH CH₃–CH–COOH

| |

Cl Cl

 

3-хлорпропановая кислота 2-хлорпропановая кислота

 

1. Пространственная изомерия (для непредельных карбоновых кислот)

CH₃–CH=CH–COOH

 

H₃C COOH H COOH

\ / \ /

C = C C = C

/ \ / \

H H H₃C H

 

цис-бутен-2-овая кислота транс-бутен-2-овая кислота

 

1. Межклассовая изомерия (со сложными эфирами)

O O

4 3 2 1// 3 2 1//

CH₃–CH₂–CH₂–C CH₃–CH₂–C

\ \

OH O–CH₃

бутановая кислота метиловый эфир пропановой кислоты

(масляная кислота) (метилпропионат)

 

Физические свойства карбоновые кислоты.

 

H–COOH, CH₃–COOH … C₉H₁₉–COOH C₁₀H₂₁–COOH …

 

жидкости твёрдые вещества

Смешиваются с водой Растворимость в воде уменьшается∙∙

во всех отношениях

t° кипения увеличивается

 

Показанное в формуле смещение электронной плотности в сторону карбонильного атома кислорода обусловливает сильную поляризацию связи О-Н, в результате чего облегчается отрыв атома водорода в виде протона - в водных растворах происходит процесс кислотной диссоциации:

RCOOH ↔ RCOO⁻ + Н⁺

В карбоксилат-ионе (RCOO^-) имеет место π-сопряжение неподеленной пары электронов атома кислорода гидроксильной группы с р-облаками, образующими π- связь, в результате происходит делокализация π- связи, равномерное распределение отрицательного заряда между двумя атомами кислорода и Упрочнение π-связи в карбонильной группе приводит к тому, что реакции присоединения для карбоновых кислот нехарактерны:

 

 

Последнее способствует образованию прочных водородных связей между молекулами карбоновых кислот.

В твёрдом и жидком состояниях молекулы насыщенных (предельных) монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей в виде линейных или циклических димеров:

O: ····· H–O

// \

R–C C–R Циклический димер

\ //

O–H ······:O

 

R R

| |

C C Линейный димер

/ \\ / \\

····H–O O: ···· H–O O: ····