Acid carboxilic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Variantele reprezentării acizilor carboxilici.

Acizii carboxilici (compuși carboxilici) sunt acizi organici care conțin în molecula lor o grupă funcțională carboxil (-COOH). Formula generală a unui acid carboxilic este, deci, R-COOH (v. imaginea din dreapta)

Nomenclatură[modificare | modificare sursă]

Aceștia se denumesc prin prefixarea cu termenul acid și adăugând sufixul „oic“ la numele hidrocarburii corespunzătoare. Există, de asemenea, și denumiri uzuale ale acizilor.

Clasificare[modificare | modificare sursă]

După natura radicalului[modificare | modificare sursă]

Acizi saturați[modificare | modificare sursă]

Acizi nesaturați[modificare | modificare sursă]

Acizi aromatici[modificare | modificare sursă]

Acid benzoic

După numărul grupelor carboxil[modificare | modificare sursă]

Acizi monocarboxilici[modificare | modificare sursă]

Formula generala a acizilor monocarboxilici saturati este: CnH2nO2.

Toți acizii prezentați anterior sunt monocarboxilici.

Acizi policarboxilici[modificare | modificare sursă]

Metode de obținere[modificare | modificare sursă]

Metode oxidative[modificare | modificare sursă]

R-CH_3 + \frac{3}{2}O_2\longrightarrow R-COOH + H_2O; la temperatură înaltă; alcanul este unul superior și astfel rezultă un acid gras].

Reacțiile au loc cu oxigen atomic, provenit din KMnO4 sau K2Cr2O7 în H2SO4.

Alkene1.png + 5[O] \longrightarrow R-COOH +CO_2 + H_2O;

Alkene2.png+3[O]\longrightarrow \begin{matrix}R-&C=O\\\quad /&\\R&\end{matrix}+R'-COOH;

Alkene4.png + 4[O] \longrightarrow R-COOH+R'-COOH;

HC\equiv CH + 4[O] \longrightarrow Acid oxalic;

Oxidarea la arene poate avea loc la catenă sau la nucleul benzenic.

Toluen +\frac{3}{2}O_2 \longrightarrow Acid benzoic + H_2O\, ;

Benzen+ \frac{9}{2}O_2\longrightarrow Acid maleic + 2CO_2+H_2O\,; în prezență de V2O5, la o temperatură de 500 °C; în acest caz, nucleul este distrus;

Naftalină+ \frac{9}{2}O_2 \longrightarrow Acid ftalic +2CO_2+H_2O\,; în prezență de V2O5, la o temperatură de 350 °C.

Acizii se obțin prin oxidarea energică a alcoolilor (KMnO4 în H2SO4)

R-CH_2-OH + 3[O] \longrightarrow R-COOH + H_2O;

\begin{matrix}R-&CH-OH\\\quad/&\\R'&\end{matrix}+4[O]\longrightarrow R-COOH+R'-COOH+H_2O;

\begin{matrix}R-&C&-H\\&||&\\&O&\end{matrix}+[O]\longrightarrow R-COOH

\begin{cases}\begin{matrix}R-&C&-H\\&||&\\&O&\end{matrix} + O_2 \longrightarrow \begin{matrix}R-&C&-O-O-H\\&||&\\&O&\end{matrix}\\
\begin{matrix}R-&C&-O-O-H\\&||&\\&O&\end{matrix}+\begin{matrix}R-&C&-H\\&||&\\&O&\end{matrix}\longrightarrow 2R-COOH \end{cases}

2\left [ Ag\left(NH_3\right)_2\right ]OH+\begin{matrix}R-&C&-H\\&||&\\&O&\end{matrix}\longrightarrow R-COOH+2Ag+4NH_3+H_2O

Metode hidrolitice[modificare | modificare sursă]

Hidroliza derivaților halogenați geminali[modificare | modificare sursă]

R-X_3 + 2HOH \longrightarrow R-COOH+3HX;în prezență de NaOH;

Hidroliza derivaților funcționali ai acizilor organici[modificare | modificare sursă]

R-COOR + H_2O \longrightarrow R-COOH+R-OH;

R-C\equiv N+2 H_2O\longrightarrow R-COOH+NH_3;

R-CONH_2+H_2O\longrightarrow R-COOH+NH_3;

R-CO-Cl + H_2O\longrightarrow R-COOH +HCl

(R-CO)_2O +H_2O\longrightarrow 2R-COOH

Proprietăți fizice[modificare | modificare sursă]

Acizii organici pot fi substanțe lichide sau solide, în funcție de masa lor moleculară. Cei inferiori sunt solubili în apă, iar cei superiori sunt solubili numai în solvenți organici.

Punctele lor de fierbere și de topire sunt anormal de ridicate, pentru că între moleculele de acid se formează legături de hidrogen, care sunt legături foarte puternice de atracție electrostatică.

Proprietăți chimice[modificare | modificare sursă]

  • Datorită unor deplasari ale electronilor din moleculă gruparea carbonil din gruparea carboxil este blocată de un orbital molecular extins și nu poate da reacții de adiție. De exemplu nu adiționează H, deci nu se reduce.

Reacții comune cu acizii anorganici[modificare | modificare sursă]

\begin{matrix}R-&C&-O^{\delta -}\leftarrow H^{\delta +}\\&||&\\&O&\end{matrix} \longrightarrow \begin{matrix}R-&C&-O^-\\&||&\\&O&\end{matrix}\ +\ H^+, ceea ce arată caracterul acid.

Aciditatea[modificare | modificare sursă]

\begin{matrix}R-&C&-O^{\delta -}\leftarrow H^{\delta +}\\&||&\\&O&\end{matrix}\ +\ H-OH \longrightarrow \begin{matrix}R-&C&-O^-\\&||&\\&O&\end{matrix}\ +\ H_3O^+; au rezultat un ion carboxilat și un ion hidroniu;

Tăria acizilor carboxilici variază, în sensul că tăria înseamnă capacitatea (sau ușurința) de a ceda protoni:

  • odată cu creșterea numărului de atomi de carbon scade aciditatea;
  • odată cu creșterea numărului de grupe carboxil crește aciditatea;
  • odată cu creșterea gradului de ramificație a catenei acidului scade aciditatea;

R-C\equiv C-H < R-OH < HOH < Ar-OH < H_2CO_3 < R-COOH ; în acest sens crește aciditatea.

Reacția cu metale active[modificare | modificare sursă]

\begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + Na \longrightarrow \begin{matrix}R-&C&-O^-Na^+\\&||&\\&O&\end{matrix}\ + 1/2H_2;

2\ \begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + Mg \longrightarrow \left ( \begin{matrix}R-&C&-O^-\\&||&\\&O&\end{matrix}\right )_2Mg^+2 + H_2;

Reacția cu oxizii metalici[modificare | modificare sursă]

2\ \begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + K_2O \longrightarrow 2\ \begin{matrix}R-&C&-O^-K^+\\&||&\\&O&\end{matrix}\ + H_2O;

2\ \begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + CaO \longrightarrow \left ( \begin{matrix}R-&C&-O^-\\&||&\\&O&\end{matrix}\right )_2Ca^+2 + H_2O;

Reacția cu bazele[modificare | modificare sursă]

\begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + NaOH \longrightarrow \ \begin{matrix}R-&C&-O^-Na^+\\&||&\\&O&\end{matrix}\ + H_2O;

2\ \begin{matrix}R-&C&-OH\\&||&\\&O&\end{matrix} + Mg\left( OH\right )_2 \longrightarrow  \left ( \begin{matrix}R-&C&-O^-\\&||&\\&O&\end{matrix}\right )_2Mg^+2 + 2\ H_2O;

Reacția cu săruri ale acizilor mai slabi ca ei[modificare | modificare sursă]

NaHCO_3 + R-COOH \longrightarrow H_2CO_3 + R-COO^-Na^+ ; cu o sare de Na a acidului carbonic;

NaCN + R-COOH \longrightarrow HCN + R-COO^-Na^+ ; cu o sare de Na a acidului cianhidric;

Ar-O^-Na^+ + R-COOH \longrightarrow R-COO^-Na^+ + Ar-OH ; cu o sare de Na a unui fenol;

Reacții caracteristice[modificare | modificare sursă]

În urma acestor reacții rezultă, cel mai frecvent, derivați funcționali ai acizilor organici.

Reacția cu alcooli[modificare | modificare sursă]

Aceasta se mai numește și reacție de esterificare.

R-COOH + R'-OH \Longleftrightarrow R-COOR' + H_2O , la 100 °C și în prezență de H2SO4, obținându-se ester și apă;

CH_3-COOH + CH_3-CH_2-OH \Longleftrightarrow CH_3-COO-CH_2-CH_3 + H_2O, astfel, din acid acetic și etanol se obțin acetatul de etil și apă;

Reacția cu amoniac[modificare | modificare sursă]

În primul pas al acestei reacții, se adiționează la acid o moleculă de amoniac.

R-COOH + NH_3 \longrightarrow R-COO^-N^+H_4 ;

Produsul de reacție de mai sus este descompus termic mai departe, având acum două posibilități.

  • descompunerea termică simplă, când se obține o amidă și apă:

R-COO^-N^+H_4 \longrightarrow R-CONH_2 + H_2O;

  • descompunerea termică în prezență de P2O5, când se obține un nitril și apă:

R-COO^-N^+H_4 \longrightarrow R-C\equiv N + 2 H_2O ;

CH_3-CH_2-COOH + NH_3 \longrightarrow CH_3-CH_2-COO^-N^+H_4

CH_3-CH_2-COO^-N^+H_4 \longrightarrow \begin{cases}CH_3-CH_2-CONH_2 + H_2O, & \mathrm{la\ descompunere\ termica\ simpla}\\
CH_3-CH_2-C\equiv N + 2H_2O, & \mathrm{la\ descompunere\ termica\ in\ prezenta\ de\ P_2O_5}\end{cases}

Derivați funcționali[modificare | modificare sursă]

Derivații funcționali ai acizilor rezultă prin eliminarea unei molecule de apă dintre un H ionizabil (care apare ca proton) și o grupă -OH în cadrul aceleeași molecule sau dintre molecule diferite.

Cei mai importanți derivați sunt:

Vezi și[modificare | modificare sursă]