Eines der häufigsten chemischen Elemente, das in der überwiegenden Mehrheit der Chemikalien enth alten ist, ist Sauerstoff. Im Rahmen der Anorganischen und Organischen Chemie werden Oxide, Säuren, Basen, Alkohole, Phenole und andere sauerstoffh altige Verbindungen untersucht. In unserem Artikel werden wir die Eigenschaften untersuchen und Beispiele für ihre Anwendung in Industrie, Landwirtschaft und Medizin geben.
Oxide
Am einfachsten sind binäre Verbindungen von Metallen und Nichtmetallen mit Sauerstoff. Die Klassifizierung von Oxiden umfasst die folgenden Gruppen: sauer, basisch, amphoter und indifferent. Das Hauptkriterium für die Einteilung all dieser Stoffe ist, welches Element sich mit Sauerstoff verbindet. Wenn es Metall ist, dann sind sie basisch. Zum Beispiel: CuO, MgO, Na2O - Oxide von Kupfer, Magnesium, Natrium. Ihre hauptsächliche chemische Eigenschaft ist die Reaktion mit Säuren. Also reagiert Kupferoxid mit Chloridsäure:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
Das Vorhandensein von Atomen nichtmetallischer Elemente in den Molekülen binärer Verbindungen weist auf ihre Zugehörigkeit zu sauren Oxiden hin, z. B. Wasserstoffoxid H2O, Kohlendioxid CO 2, Phosphorpentoxid P2O5. Die Fähigkeit solcher Substanzen, mit Alkalien zu reagieren, ist ihre wichtigste chemische Eigenschaft.
Als Ergebnis der Reaktion können zwei Arten von Salzen gebildet werden: sauer oder mittel. Dies hängt davon ab, wie viele Mol Alkali reagieren:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Eine andere Gruppe sauerstoffh altiger Verbindungen, zu denen chemische Elemente wie Zink oder Aluminium gehören, werden als amphotere Oxide bezeichnet. In ihren Eigenschaften besteht eine Tendenz zur chemischen Wechselwirkung sowohl mit Säuren als auch mit Laugen. Die Produkte der Wechselwirkung von Säureoxiden mit Wasser sind Säuren. Beispielsweise entsteht bei der Reaktion von Schwefelsäureanhydrid und Wasser Sulfatsäure. Säuren sind eine der wichtigsten Klassen sauerstoffh altiger Verbindungen.
Säuren und ihre Eigenschaften
Verbindungen, die aus Wasserstoffatomen bestehen, die mit komplexen Ionen von Säureresten verbunden sind, sind Säuren. Herkömmlicherweise können sie in anorganische, beispielsweise Kohlensäure-, Sulfat-, Nitrat- und organische Verbindungen eingeteilt werden. Letztere umfassen Essigsäure, Ameisensäure, Ölsäure. Beide Stoffgruppen haben ähnliche Eigenschaften. So gehen sie mit Basen eine Neutralisationsreaktion ein, reagieren mit Salzen ubasische Oxide. Fast alle sauerstoffh altigen Säuren dissoziieren in wässrigen Lösungen in Ionen, die Leiter zweiter Art sind. Es ist möglich, den sauren Charakter ihrer Umgebung aufgrund des übermäßigen Vorhandenseins von Wasserstoffionen anhand von Indikatoren zu bestimmen. Zum Beispiel wird violetter Lackmus rot, wenn er einer Säurelösung hinzugefügt wird. Ein typischer Vertreter organischer Verbindungen ist Essigsäure mit einer Carboxylgruppe. Es enthält ein Wasserstoffatom, das die sauren Eigenschaften der Substanz bestimmt. Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem spezifischen stechenden Geruch, die bei Temperaturen unter 17 °C kristallisiert. CH3COOH ist wie andere sauerstoffh altige Säuren in jedem Verhältnis perfekt in Wasser löslich. Seine 3 - 5 %ige Lösung ist im Alltag unter dem Namen Essig bekannt, der in der Küche als Gewürz verwendet wird. Die Substanz hat auch bei der Herstellung von Acetatseide, Farbstoffen, Kunststoffen und einigen Medikamenten Verwendung gefunden.
Sauerstoffh altige organische Verbindungen
In der Chemie kann man eine große Gruppe von Stoffen unterscheiden, die neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Sauerstoffteilchen enth alten. Dies sind Carbonsäuren, Ester, Aldehyde, Alkohole und Phenole. Alle ihre chemischen Eigenschaften werden durch das Vorhandensein spezieller Komplexe - funktioneller Gruppen - in den Molekülen bestimmt. Beispielsweise ist die allgemeine chemische Formel eines Alkohols, der nur begrenzende Bindungen zwischen Atomen enthält, ROH, wobei R ein Kohlenwasserstoffrest ist. Diese Verbindungen werden üblicherweise als Derivate von Alkanen angesehen, bei denen mandas Wasserstoffatom ist durch eine Hydroxogruppe ersetzt.
Physikalische und chemische Eigenschaften von Alkoholen
Aggregatzustand von Alkoholen sind Flüssigkeiten oder feste Verbindungen. Unter Alkoholen gibt es keine gasförmigen Substanzen, was durch die Bildung von Assoziaten erklärt werden kann - Gruppen, die aus mehreren Molekülen bestehen, die durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind. Diese Tatsache bestimmt auch die gute Wasserlöslichkeit niederer Alkohole. In wässrigen Lösungen dissoziieren jedoch sauerstoffh altige organische Substanzen - Alkohole - nicht in Ionen, ändern die Farbe der Indikatoren nicht, dh sie reagieren neutral. Das Wasserstoffatom der funktionellen Gruppe ist schwach an andere Partikel gebunden und kann daher bei chemischen Wechselwirkungen das Molekül verlassen. An der gleichen Stelle der freien Valenz wird es durch andere Atome ersetzt, beispielsweise bei Reaktionen mit aktiven Metallen oder mit Alkalien - durch Metallatome. In Gegenwart von Katalysatoren wie Platingitter oder Kupfer werden Alkohole durch starke Oxidationsmittel, Kaliumbichromat oder Kaliumpermanganat, zu Aldehyden oxidiert.
Veresterungsreaktion
Eine der wichtigsten chemischen Eigenschaften sauerstoffh altiger organischer Substanzen: Alkohole und Säuren ist eine Reaktion, die zur Bildung von Estern führt. Es ist von großer praktischer Bedeutung und wird in der Industrie zur Extraktion von Estern verwendet, die als Lösungsmittel in der Lebensmittelindustrie (in Form von Fruchtessenzen) verwendet werden. In der Medizin werden einige der Ester als Antispasmodika verwendet, zum Beispiel erweitert Ethylnitrit die peripheren Blutgefäße undIsoamylnitrit schützt vor Spasmen der Koronararterien. Die Gleichung der Veresterungsreaktion lautet wie folgt:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
Darin bedeutet CH3COOH Essigsäure und C2H5OH ist die chemische Formel von Alkohol Ethanol.
Aldehyde
Wenn eine Verbindung eine funktionelle Gruppe –COH enthält, gehört sie zu den Aldehyden. Sie werden als Produkte der weiteren Oxidation von Alkoholen beispielsweise mit Oxidationsmitteln wie Kupferoxid präsentiert.
Das Vorhandensein eines Carbonylkomplexes in den Molekülen von Ameisensäure oder Acetaldehyd bestimmt ihre Fähigkeit, Atome anderer chemischer Elemente zu polymerisieren und zu binden. Qualitative Reaktionen, mit denen das Vorhandensein einer Carbonylgruppe und die Zugehörigkeit einer Substanz zu Aldehyden nachgewiesen werden können, sind die Silberspiegelreaktion und die Wechselwirkung mit Kupferhydroxid beim Erhitzen:
Acetaldehyd, das in der Industrie zur Herstellung von Essigsäure verwendet wird, hat die größte Verwendung gefunden - ein Produkt der organischen Synthese in großen Mengen.
Eigenschaften sauerstoffh altiger organischer Verbindungen - Carbonsäuren
Das Vorhandensein einer Carboxylgruppe – einer oder mehrerer – ist ein Markenzeichen von Carbonsäuren. Aufgrund der Struktur der funktionellen Gruppe können sich in sauren Lösungen Dimere bilden. Sie sind durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden. Die Verbindungen dissoziieren in Wasserstoffkationen und Säurerestanionen und sind schwache Elektrolyte. Eine Ausnahme ist der erste Vertreter einer Reihe von Begrenzungeneinbasige Säuren - Ameisensäure oder Methan, das ein Leiter der zweiten Art mittlerer Stärke ist. Das Vorhandensein von nur einfachen Sigma-Bindungen in Molekülen zeigt die Grenze an, aber wenn Substanzen doppelte Pi-Bindungen in ihrer Zusammensetzung haben, sind dies ungesättigte Substanzen. Die erste Gruppe umfasst solche Säuren wie Methan, Essigsäure, Buttersäure. Die zweite wird durch Verbindungen dargestellt, die Teil flüssiger Fette sind - Öle, zum Beispiel Ölsäure. Die chemischen Eigenschaften sauerstoffh altiger Verbindungen: Organische und anorganische Säuren sind weitgehend ähnlich. So können sie mit aktiven Metallen, ihren Oxiden, mit Alkalien und auch mit Alkoholen interagieren. Beispielsweise reagiert Essigsäure mit Natrium, Oxid und Ätznatron zu einem Salz - Natriumacetat:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Einen besonderen Platz nehmen Verbindungen höherer sauerstoffh altiger Carbonsäuren ein: Stearinsäure und Palmitinsäure mit einem dreiwertigen gesättigten Alkohol - Glycerin. Sie gehören zu den Estern und werden Fette genannt. Dieselben Säuren sind Teil der Natrium- und Kaliumsalze als saurer Rückstand und bilden Seifen.
Fette und Seifen
Wichtige organische Verbindungen, die in der Tierwelt weit verbreitet sind und als energieintensivste Substanz eine führende Rolle spielen, sind Fette. Sie sind keine einzelne Verbindung, sondern ein Gemisch heterogener Glyceride. Dies sind Verbindungen des limitierenden mehrwertigen Alkohols - Glycerin, das wie Methanol und Phenol funktionelle Hydroxylgruppen enthält. Fette können hydrolysiert werdenErhitzen mit Wasser in Gegenwart von Katalysatoren: Laugen, Säuren, Zinkoxide, Magnesium. Die Produkte der Reaktion werden Glycerin und verschiedene Carbonsäuren sein, die weiter zur Herstellung von Seife verwendet werden. Um bei diesem Prozess keine teuren natürlichen Speisefette zu verwenden, werden die notwendigen Carbonsäuren durch Oxidation von Paraffin gewonnen.
Phenole
Wenn wir uns die Klassen der sauerstoffh altigen Verbindungen vorstellen, konzentrieren wir uns auf die Phenole. Sie werden durch den Phenylrest -C6H5 dargestellt, der mit einer oder mehreren funktionellen Hydroxylgruppen verbunden ist. Der einfachste Vertreter dieser Klasse ist die Karbolsäure oder das Phenol. Als sehr schwache Säure kann es mit Alkalien und aktiven Metallen - Natrium, Kalium - interagieren. Eine Substanz mit ausgeprägten bakteriziden Eigenschaften - Phenol wird in der Medizin sowie bei der Herstellung von Farbstoffen und Phenol-Formaldehyd-Harzen verwendet.
In unserem Artikel haben wir die Hauptklassen sauerstoffh altiger Verbindungen untersucht und auch ihre chemischen Eigenschaften berücksichtigt.
