Кисневмісні сполуки: приклади, властивості, формули

Один з найбільш поширених хімічних елементів, що входить в переважну більшість хімічних речовин – це кисень. Оксиди, кислоти, основи, спирти, феноли та інші кисневмісні сполуки вивчаються в курсі неорганічної та органічної хімії. У нашій статті ми вивчимо властивості, а також наведемо приклади їх застосування в промисловості, сільському господарстві і медицині.

Оксиди

Найбільш простими за будовою є бінарні сполуки металів і неметалів з киснем. Класифікація оксидів включає наступні групи: кислотні, основні, амфотерні і байдужі. Головний критерій поділу всіх цих речовин полягає в тому, який елемент з'єднується з киснем. Якщо це метал, то вони відносяться до основних. Наприклад: CuO, MgO, Na₂O – окису міді, магнію, натрію. Їх основна хімічна властивість – це реакція з кислотами. Так, оксид міді реагує з хлоридною кислотою:

CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O + 63, 3 кДж.

Присутність атомів неметалічних елементів у молекулах бінарних сполук свідчить про їх приналежність до кислотних оксидам, наприклад, окис водню H₂O, вуглекислий газ CO₂, п'ятиокис фосфору P₂O₅. Здатність таких речовин реагувати з лугами – головна їх хімічна характеристика.

В результаті реакції можуть утворюватися солі двох видів: кислі або середні. Це буде залежати від того, скільки моль лугу вступає в реакцію:

• CO2 + KOH => KHCO3;
• CO2+ 2KOH => K2CO3 + H2O.

Ще одну групу кисневмісних з'єднань, в які входять такі хімічні елементи, як цинк або алюміній, відносять до амфотерным оксидам. В їх властивостях простежується тенденція до хімічної взаємодії як з кислотами, так і з лугами. Продуктами взаємодії кислотних оксидів з водою є кислоти. Наприклад, в реакції сірчаного ангідриду і води утворюється сульфатна кислота. Кислоти – це один з найбільш важливих класів кисневмісних сполук.

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

Кислоти та їх властивості

Сполуки, що складаються з водневих атомів, пов'язаних зі складними іонами кислотних залишків – це кислоти. Умовно їх можна поділити на неорганічні, наприклад, карбонатну кислоту, сульфатну, нітратну, і органічні сполуки. До останніх належать оцтова кислота, мурашина, олеїнова кислоти. Обидві групи речовин мають схожі властивості. Так, вони вступають у реакцію нейтралізації з підставами, які реагують з солями і основними оксидами. Практично всі кисневмісні кислоти у водних розчинах дисоціюють на іони, будучи провідниками другого роду. Визначити кислий характер їх середовища, зумовленого надмірною присутністю водневих іонів, можна з допомогою індикаторів. Наприклад, фіолетовий лакмус при додаванні його в розчин кислоти набуває червоного забарвлення. Типовим представником органічних сполук є оцтова кислота, що містить карбоксильную групу. У неї входить атом водню, який обумовлює кислотні властивості речовини. Це безбарвна рідина із специфічним різким запахом, кристаллизующаяся при температурі нижче 17 °C CH₃COOH, як і інші кисневмісні кислоти, прекрасно розчиняється у воді в будь-яких пропорціях. Її 3 – 5 % розчин відомий у побуті під назвою оцту, який використовують у кулінарії як приправу. Речовина знайшло своє застосування також у виробництві ацетатного шовку, барвників, пластичних мас і деяких лікарських засобів.

Органічні сполуки, що містять кисень

В хімії можна виділити велику групу речовин, що містять, крім вуглецю та водню, ще й кисневі частинки. Це карбонові кислоти, ефіри, альдегіди, спирти і феноли. Всі їх хімічні властивості визначаються наявністю в молекулах особливих комплексів – функціональних груп. Наприклад, загальна хімічна формула спирту, що містить тільки граничні зв'язку між атомами – ROH, де R – вуглеводневий радикал. Ці сполуки прийнято розглядати як похідні алканів, у яких один водневий атом заміщений гидроксогруппой.

Фізичні і хімічні властивості спиртів

Агрегатний стан спиртів – це рідини або тверді з'єднання. Серед спиртів немає газоподібних речовин, що можна пояснити утворенням асоціатів – груп, що складаються з декількох молекул, з'єднаних слабкими водневими зв'язками. Цим фактом визначається і хороша розчинність нижчих спиртів у воді. Однак у водних розчинах кисневмісні органічні речовини – спирти, не дисоціюють на іони, не змінюють колір індикаторів, тобто мають нейтральну реакцію. Атом водню функціональної групи слабо пов'язаний з іншими частинками, тому у хімічних взаємодіях здатний залишати межі молекули. За місцем ж вільної валентності відбувається його заміщення на інші атоми, наприклад, у реакціях з активними металами або з лугами – на атоми металу. У присутності каталізаторів, таких, як платинова сітка або мідь, спирти окислюються енергійними окислювачами – біхроматом або перманганатом калію, до альдегідів.

Реакція етерифікації

Одне з найважливіших хімічних властивостей кисневмісних органічних речовин: спиртів і кислот – це реакція, що приводить до одержання складних ефірів. Вона має велике практичне значення і використовується в промисловості для добування естерів, які застосовуються як розчинники, у харчовій промисловості (у вигляді фруктових есенцій). В медицині деякі з ефірів застосовують як спазмолітиків, наприклад, этилнитрит розширює периферичні кровоносні судини, а изоамилнитрит є протектором спазмів коронарних артерій. Рівняння реакції етерифікації має наступний вигляд:

Ch 3 cooh+C2H5OH<--(H2SO4)-->CH3COOC2H5+H2O

В ній CH₃COOH – це оцтова кислота, а C₂H₅OH – хімічна формула спирту етанолу.

Альдегіди

Якщо з'єднання, що містять функціональну групу –COH, то воно відноситься до альдегідів. Їх представляють як продукти подальшого окислення спиртів, наприклад, такими окислювачами, як оксид міді.

Присутність карбонільного комплексу в молекулах мурашиного або оцтового альдегіду обумовлюють їх здатність полімеризовані і приєднувати атоми інших хімічних елементів. Якісними реакціями, з допомогою яких можна довести наявність карбонільної групи і приналежність речовини до альдегідів, є реакція срібного дзеркала і взаємодія з гідроокисом міді при нагріванні:

Найбільше застосування отримав ацетальдегід, який використовується в промисловості для одержання оцтової кислоти – багато тоннажного продукту органічного синтезу.

Властивості кисневмісних органічних сполук – карбонових кислот

Наявність карбоксильної групи – одного чи кількох – це відмінна риса карбонових кислот. Завдяки будові функціональної групи, в розчинах кислот можуть утворюватися димери. Вони пов'язані між собою водневими зв'язками. З'єднання дисоціюють на катіони водню та аніони кислотного залишку і є слабкими електролітами. Виключенням служить перший представник ряду граничних одноосновних кислот – мурашина, або метанова, що є провідником другого роду середньої сили. Присутність у молекулах тільки простих сигма - зв'язків говорить про граничності, якщо ж речовини мають у своєму складі подвійні пі-зв'язку – це неграничні речовини. До першої групи відносяться такі кислоти, як метанова, оцтова, масляна. Друга представлена сполуками, що входять до складу рідких жирів – масел, наприклад, олеїновою кислотою. Хімічні властивості кисневмісних сполук: органічних і неорганічних кислот багато в чому схожі. Так, вони можуть взаємодіяти з активними металами, їх оксидами, з лугами, а також зі спиртами. Наприклад, оцтова кислота реагує з натрієм, оксидом і їдким натром з утворенням солі – ацетату натрію:

NaOH + ch 3 cooh→NaCH3COO + H2O

Особливе місце займають сполуки вищих карбонових кисневмісних кислот: стеаринової і пальмітинової, з трехатомным граничним спиртом – гліцерином. Вони відносяться до складних ефірів і називаються жирами. Ці ж кислоти входять до складу солей натрію і калію в якості кислотного залишку, утворюючи мила.

Жири і мила

Важливі органічні сполуки, що широко поширені в живій природі і відіграють провідну роль у якості найбільш енергоємного речовини – це жири. Вони являють собою не індивідуальну з'єднання, а суміш різнорідних гліцеридів. Це з'єднання граничного багатоатомного спирту – гліцерину, який, як і метанол і фенол, містить гідроксильні функціональні групи. Жири можна піддати гідролізу – нагріванню з водою в присутності каталізаторів: кислот, лугів, оксидів цинку, магнію. Продуктами реакції будуть гліцерин і різні карбонові кислоти, в подальшому використовуються для виробництва мила. Щоб у цьому процесі не використовувати дорогі природні харчові жири, необхідні карбонові кислоти отримують, окислюючи парафін.

Феноли

Закінчуючи розглядати класи кисневмісних з'єднань, зупинимося на фенолах. Вони представлені радикалом фенилом -C₆H₅, сполученим з однією або декількома функціональними гідроксильними групами. Найпростіший представник цього класу – карболова кислота, або фенол. Як дуже слабка кислота, він може взаємодіяти з лугами і активними металами – натрієм, калієм. Речовина з яскраво вираженими бактерицидними властивостями - фенол застосовується в медицині, також при виробництві барвників і фенолформальдегідних смол.

У нашій статті ми вивчили основні класи кисневмісних з'єднань, а також розглянули їх хімічні властивості.