Eden najpogostejših kemičnih elementov, vključenih v veliko večino kemikalij, je kisik. V okviru anorganske in organske kemije preučujemo okside, kisline, baze, alkohole, fenole in druge spojine, ki vsebujejo kisik. V našem članku bomo preučili lastnosti in navedli primere njihove uporabe v industriji, kmetijstvu in medicini.
oksidi
Najbolj enostavne po strukturi so binarne spojine kovin in nekovin s kisikom. Razvrstitev oksidov vključuje naslednje skupine: kisle, bazične, amfoterne in indiferentne. Glavno merilo za delitev vseh teh snovi je, kateri element se združuje s kisikom. Če je kovina, potem so osnovni. Na primer: CuO, MgO, Na2O - oksidi bakra, magnezija, natrija. Njihova glavna kemična lastnost je reakcija s kislinami. Torej, bakrov oksid reagira s kloridno kislino:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
Prisotnost atomov nekovinskih elementov v molekulah binarnih spojin kaže na njihovo pripadnost kislim oksidom, na primer vodikov oksid H2O, ogljikov dioksid CO 2, fosforjev pentoksid P2O5. Sposobnost takšnih snovi, da reagirajo z alkalijami, je njihova glavna kemična lastnost.
Kot rezultat reakcije lahko nastanejo soli dveh vrst: kisle ali srednje. To bo odvisno od tega, koliko molov alkalije reagira:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Druga skupina spojin, ki vsebujejo kisik, ki vključujejo kemične elemente, kot sta cink ali aluminij, se imenujejo amfoterni oksidi. V njihovih lastnostih je nagnjenost k kemični interakciji tako s kislinami kot z alkalijami. Produkti interakcije kislinskih oksidov z vodo so kisline. Na primer, pri reakciji žveplovega anhidrida in vode nastane sulfatna kislina. Kisline so eden najpomembnejših razredov spojin, ki vsebujejo kisik.
Kisline in njihove lastnosti
Spojine, sestavljene iz vodikovih atomov, povezanih s kompleksnimi ioni kislinskih ostankov, so kisline. Običajno jih lahko razdelimo na anorganske, na primer ogljikovo kislino, sulfat, nitrate in organske spojine. Slednje vključujejo ocetno kislino, mravljinčno, oleinsko kislino. Obe skupini snovi imata podobne lastnosti. Tako vstopijo v nevtralizacijsko reakcijo z bazami, reagirajo s solmi inbazični oksidi. Skoraj vse kisline, ki vsebujejo kisik, v vodnih raztopinah disociirajo v ione in so prevodniki druge vrste. Z uporabo indikatorjev je mogoče določiti kislo naravo njihovega okolja zaradi prekomerne prisotnosti vodikovih ionov. Na primer, vijolični lakmus postane rdeč, ko ga dodamo kislinski raztopini. Tipičen predstavnik organskih spojin je ocetna kislina, ki vsebuje karboksilno skupino. Vključuje atom vodika, ki določa kisle lastnosti snovi. Je brezbarvna tekočina specifičnega ostrega vonja, ki kristalizira pri temperaturah pod 17 °C. CH3COOH je, tako kot druge kisline, ki vsebujejo kisik, popolnoma topen v vodi v vseh razmerjih. Njegova 3 - 5% raztopina je v vsakdanjem življenju poznana pod imenom kis, ki se v kulinariki uporablja kot začimba. Snov je našla svojo uporabo tudi pri proizvodnji acetatne svile, barvil, plastike in nekaterih zdravil.
organske spojine, ki vsebujejo kisik
V kemiji lahko ločimo veliko skupino snovi, ki vsebujejo poleg ogljika in vodika tudi delce kisika. To so karboksilne kisline, estri, aldehidi, alkoholi in fenoli. Vse njihove kemične lastnosti so določene s prisotnostjo v molekulah posebnih kompleksov - funkcionalnih skupin. Na primer, splošna kemijska formula alkohola, ki vsebuje samo omejevalne vezi med atomi, je ROH, kjer je R ogljikovodikov radikal. Te spojine se običajno obravnavajo kot derivati alkanov, v katerih edenatom vodika je nadomeščen s hidrokso skupino.
Fizikalne in kemijske lastnosti alkoholov
Agregatno stanje alkoholov so tekočine ali trdne spojine. Med alkoholi ni plinastih snovi, kar je mogoče razložiti s tvorbo asociatov – skupin, sestavljenih iz več molekul, povezanih s šibkimi vodikovimi vezmi. To dejstvo določa tudi dobro topnost nižjih alkoholov v vodi. Vendar pa se v vodnih raztopinah organske snovi, ki vsebujejo kisik - alkoholi, ne disociirajo v ione, ne spremenijo barve indikatorjev, torej imajo nevtralno reakcijo. Atom vodika funkcionalne skupine je šibko vezan na druge delce, zato lahko v kemičnih interakcijah zapusti molekulo. Na istem mestu proste valence ga nadomestijo drugi atomi, na primer v reakcijah z aktivnimi kovinami ali z alkalijami - z atomi kovin. V prisotnosti katalizatorjev, kot sta platinasta mreža ali baker, se alkoholi oksidirajo z močnimi oksidanti, kalijevim bikromatom ali kalijevim permanganatom, v aldehide.
reakcija esterifikacije
Ena najpomembnejših kemičnih lastnosti organskih snovi, ki vsebujejo kisik: alkoholi in kisline, je reakcija, ki vodi do tvorbe estrov. Je velikega praktičnega pomena in se v industriji uporablja za ekstrakcijo estrov, ki se uporabljajo kot topila v živilski industriji (v obliki sadnih esenc). V medicini se nekateri estri uporabljajo kot antispazmodiki, na primer etil nitrit širi periferne krvne žile inizoamil nitrit je zaščitnik pred krči koronarnih arterij. Enačba reakcije esterifikacije je naslednja:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
V njej je CH3COOH ocetna kislina in C2H5OH je kemična formula alkoholnega etanola.
aldehidi
Če spojina vsebuje funkcionalno skupino –COH, potem spada med aldehide. Predstavljeni so kot produkti nadaljnje oksidacije alkoholov, na primer z oksidanti, kot je bakrov oksid.
Prisotnost karbonilnega kompleksa v molekulah mravljinčnega ali acetaldehida določa njihovo sposobnost polimerizacije in vezave atomov drugih kemičnih elementov. Kvalitativne reakcije, s katerimi je mogoče dokazati prisotnost karbonilne skupine in pripadnost snovi aldehidom, sta reakcija srebrnega zrcala in interakcija z bakrovim hidroksidom pri segrevanju:
Acetaldehid, ki se uporablja v industriji za proizvodnjo ocetne kisline, je bil deležen največje uporabe - veliko tonažnega produkta organske sinteze.
Lastnosti organskih spojin, ki vsebujejo kisik - karboksilne kisline
Prisotnost karboksilne skupine - ene ali več - je značilnost karboksilnih kislin. Zaradi strukture funkcionalne skupine lahko v kislinskih raztopinah nastanejo dimeri. Med seboj so povezani z vodikovimi vezmi. Spojine disociirajo na vodikove katione in anione kislinskih ostankov in so šibki elektroliti. Izjema je prvi predstavnik serije omejevanjaenobazične kisline - mravljinčna ali metan, ki je prevodnik druge vrste srednje jakosti. Prisotnost le preprostih sigma vezi v molekulah kaže na mejo, če pa imajo snovi v svoji sestavi dvojne pi vezi, so to nenasičene snovi. Prva skupina vključuje kisline, kot so metan, ocetna, maslena. Drugo predstavljajo spojine, ki so del tekočih maščob - olja, na primer oleinska kislina. Kemične lastnosti spojin, ki vsebujejo kisik: organske in anorganske kisline so v veliki meri podobne. Tako lahko medsebojno delujejo z aktivnimi kovinami, njihovimi oksidi, z alkalijami in tudi z alkoholi. Na primer, ocetna kislina reagira z natrijem, oksidom in kavstično sodo, da tvori sol - natrijev acetat:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Posebno mesto zasedajo spojine višjih karboksilnih kislin, ki vsebujejo kisik: stearinska in palmitinska, s trihidričnim nasičenim alkoholom - glicerinom. Spadajo med estre in se imenujejo maščobe. Iste kisline so del natrijevih in kalijevih soli kot kisli ostanek, ki tvori mila.
Maščobe in mila
Pomembne organske spojine, ki so zelo razširjene v prostoživečih živalih in imajo vodilno vlogo kot energijsko najbolj intenzivna snov, so maščobe. Niso posamezna spojina, temveč mešanica heterogenih gliceridov. Gre za spojine omejujočega polihidričnega alkohola - glicerina, ki tako kot metanol in fenol vsebuje hidroksilne funkcionalne skupine. Maščobe se lahko hidrolizirajosegrevanje z vodo v prisotnosti katalizatorjev: alkalij, kislin, cinkovih oksidov, magnezija. Produkti reakcije bodo glicerol in različne karboksilne kisline, ki se bodo nato uporabljale za proizvodnjo mila. Da pri tem procesu ne bi uporabljali dragih naravnih užitnih maščob, se z oksidacijo parafina pridobijo potrebne karboksilne kisline.
fenoli
Pri seznanjanju z razredi spojin, ki vsebujejo kisik, se osredotočimo na fenole. Predstavljajo jih fenilni radikal -C6H5, povezan z eno ali več funkcionalnimi hidroksilnimi skupinami. Najpreprostejši predstavnik tega razreda je karbolna kislina ali fenol. Kot zelo šibka kislina lahko komunicira z alkalijami in aktivnimi kovinami - natrijem, kalijem. Snov z izrazitimi baktericidnimi lastnostmi - fenol se uporablja v medicini, pa tudi pri proizvodnji barvil in fenol-formaldehidnih smol.
V našem članku smo preučili glavne razrede spojin, ki vsebujejo kisik, in upoštevali tudi njihove kemične lastnosti.
