Kisikove spojine: primeri, lastnosti, formule

Eden najpogostejših kemičnih elementov v veliki večini kemikalij je kisik. V anorganski in organski kemiji se proučujejo oksidi, kisline, baze, alkoholi, fenoli in druge spojine, ki vsebujejo kisik. V tem članku bomo proučevali lastnosti in ponujali tudi primere njihove uporabe v industriji, kmetijstvu in medicini.

Oksidi

Najenostavnejše strukture so binarne spojine kovin in nekovin s kisikom. Klasifikacija oksidov vključuje naslednje skupine: kisle, bazične, amfoterne in indiferentne. Glavno merilo za delitev vseh teh snovi je, kateri element je kombiniran s kisikom. Če je kovina, potem so osnovni. Na primer: CuO, MgO, Na₂O - oksid bakra, magnezija, natrija. Njihova glavna kemična lastnost je reakcija s kislinami. Tako bakrov oksid reagira s kloridno kislino:

CuO + 2HCl -> CuCl2 + H20 + 63,3 kJ.

Prisotnost atomov nekovinskih elementov v molekulah binarnih spojin označuje njihovo pripadnost kislim oksidom, na primer vodikov oksid H₂O, ogljikov dioksid CO₂, fosforjev pentoksid₂O₅. Sposobnost takšnih snovi, da reagirajo z alkalijami, je njihova glavna kemična lastnost.

Zaradi reakcije lahko nastanejo soli dveh tipov: kisli ali srednji. To bo odvisno od tega, koliko reakcij alkalij reagira:

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

Druga skupina spojin, ki vsebujejo kisik, ki vključujejo take kemične elemente, kot so cink ali aluminij, imenujemo amfoterni oksidi. V njihovih lastnostih obstaja težnja po kemijski interakciji z obema kislinama in alkalijami. Produkti interakcije kislih oksidov z vodo so kisline. Na primer, pri reakciji žveplovega anhidrida in vode, sulfatne kisline. Kisline so ena najpomembnejših razredov spojin, ki vsebujejo kisik.

Kisline in njihove lastnosti

Spojine, sestavljene iz atomov vodika, povezanih s kompleksnimi ioni kislega ostanka, so kisline. Konvencionalno jih lahko razdelimo na anorganske, na primer karbonatne kisline, sulfate, nitrate in organske spojine. Slednje spadajo v ocetno kislino, mravljično, oleinsko kislino. Obe skupini snovi imajo podobne lastnosti. Tako vstopijo v nevtralizacijsko reakcijo z bazami, reagirajo s solmi in baznimi oksidi. Skoraj vse kisik vsebujoče kisline v vodnih raztopinah se odcepijo v ione, ki so vodniki druge vrste. Določanje kisline narave njihovega okolja zaradi prevelike prisotnosti ionov vodika, z uporabo kazalcev. Na primer, vijolični litmus, ko je dodan kislinski raztopini, postane rdeč. Tipičen predstavnik organskih spojin je ocetna kislina, ki vsebuje karboksilno skupino. Vključuje atom vodika, ki določa kisline lastnosti snovi. To je brezbarvna tekočina s specifičnim ostrim vonjem, ki se kristalizira pri temperaturi pod 17 ° C. CH₃COOH, kot druge kisikove kisline, je popolnoma topen v vodi v kakršnih koli razsežnostih. Njena 3-5% raztopina je znana v gospodinjstvu pod imenom kis, ki se uporablja pri kuhanju kot začimba. Snov je našla svojo uporabo tudi pri proizvodnji acetatne svile, barvil, plastičnih mas in nekaterih zdravil.

Organske spojine, ki vsebujejo kisik

V kemiji lahko opredelimo veliko skupino snovi, ki poleg ogljika in vodika vsebujejo tudi delce kisika. To so karboksilne kisline, estri, aldehidi, alkoholi in fenoli. Vse njihove kemijske lastnosti določajo prisotnost v molekulih posebnih kompleksov - funkcionalnih skupin. Na primer, splošna kemična formula alkohola, ki vsebuje le končne vezi med atomi - ROH, kjer je R ogljikovodični radikal. Te spojine na splošno veljajo za derivate alkana, v katerih je en atom vodika nadomeščen s hidrokso skupino.

Fizikalne in kemijske lastnosti alkohola

Skupno stanje alkoholov so tekočine ali trdne spojine. Med alkoholom ni plinastih snovi, kar se lahko pojasni s tvorbo povezanih skupin - skupin, sestavljenih iz več molekul, ki jih povezujejo šibke vodikove vezi. To dejstvo določa dobro topnost nižjih alkoholov v vodi. Vendar vodne raztopine organskih snovi, ki vsebujejo kisik, - alkoholov, ne disociira v ione ne spreminjajo barvo kazalnikov, to pomeni, da imajo nevtralne reakcije. Atoma vodika funkcionalne skupine je šibko vezan na druge delce, tako da lahko v kemijskih interakcijah zapusti meje molekule. Namesto proste valence jo nadomeščajo drugi atomi, na primer v reakcijah z aktivnimi kovinami ali alkalijami - na kovinske atome. V prisotnosti katalizatorja, kot platine očesa ali bakra, alkoholi oksidiranih energijskih oksidantov - kalijevega permanganata ali dikromata, v aldehide.

Reakcija esterifikacije

Ena najpomembnejših kemičnih lastnosti organskih snovi, ki vsebujejo kisik: alkoholi in kisline je reakcija, ki vodi k proizvodnji estrov. Je zelo praktičen pomen in se uporablja v industriji za proizvodnjo estrov, ki se uporabljajo kot topila v živilski industriji (v obliki sadnih esenc). V medicini nekaterih estrov uporablja kot spazmolitiki, npr ethylnitrile širi periferne krvne žile, in izoamil nitrita je krči tekalne plasti koronarnih arterij. Enačba za reakcijo esterifikacije je naslednja:

CH3COOH + C2H5OH<- (H2S04) -> CH3COOC2H5 + H20

V njem, CH₃COOH je ocetna kislina in C₂H₅OH je kemijska formula etanola.

Aldehidi

Če spojina vsebuje funkcionalno skupino -COH, potem se nanaša na aldehide. Predstavljeni so kot produkti nadaljnje oksidacije alkohola, na primer z oksidacijskimi sredstvi, kot je bakrov oksid.

Prisotnost karbonilnega kompleksa v molekulah mravljinčnega ali ocetnega aldehida povzroča njihovo sposobnost, da polimerizirajo in pritrdijo atome drugih kemičnih elementov. Kvalitativne reakcije, s katero je mogoče dokazati prisotnost na karbonilno skupino in snovi iz aldehidov srebrne zrcalno reakcije in interakcije z bakrovega hidroksida ob segrevanju:

Največja uporaba je bila pridobljena iz acetaldehida, ki se uporablja v industriji za proizvodnjo ocetne kisline - veliko tonažnega produkta organske sinteze.

Lastnosti organskih spojin, ki vsebujejo kisik - karboksilne kisline

Prisotnost karboksilne skupine - ena ali več - je značilna lastnost karboksilnih kislin. Zaradi strukture funkcionalne skupine se dimeri lahko tvorijo v kislih raztopinah. So povezani z vodikovimi vezmi. Spojine se raztopijo v kationih vodika in anionih kislega ostanka in so šibki elektroliti. Izjema je prvi predstavnik številnih omejevalnih monobaznih kislin - formic ali metana, ki je prevodnik druge vrste srednje moči. Prisotnost v molekulah s preprostimi sigma-vezmi označuje mejo, če imajo snovi v svoji sestavi dvojne pi vezi - to so nenasičene snovi. Prva skupina vključuje takšne kisline kot metan, ocetno, butirsko. Druga je predstavljena s spojinami, ki so del tekočih maščob - olj, npr. Oleinska kislina. Kemijske lastnosti spojin, ki vsebujejo kisik: organske in anorganske kisline so v mnogih pogledih podobne. Tako lahko sodelujejo z aktivnimi kovinami, njihovimi oksidi, alkalijami in alkoholom. Na primer, ocetna kislina reagira z natrijevim, oksidnim in natrijevim hidroksidom, da se tvori natrijev acetatna sol:

NaOH + CH3COOH → NaCH3COO + H2O

Posebno mesto zasedajo spojine višjih karboksilnih kislin vsebujočih kislin: stearinske in palmitinske kisline, s triatomsko omejujočim alkoholom-glicerinom. So estri in se imenujejo maščobe. Te iste kisline so del natrijevih in kalijevih soli kot kisli ostanek, ki tvorijo mila.

Masti in mila

Pomembne organske spojine, ki so široko porazdeljene v prostoživečih živalih in imajo vodilno vlogo kot najbolj energetsko intenzivne snovi, so maščobe. Niso posamezna spojina, ampak mešanica heterogenih gliceridov. To so spojine omejevalnega polihidričnega alkohola - glicerina, ki v obliki metanola in fenola vsebuje hidroksilne funkcionalne skupine. Maščobe lahko podvržemo hidrolizi - segrevamo z vodo v prisotnosti katalizatorjev: alkalije, kisline, cinkovih oksidov, magnezija. Reakcijski produkti bodo glicerin in različne karboksilne kisline, ki se nadalje uporabljajo za proizvodnjo mila. Da ne bi uporabljali dragih naravnih jedilnih maščob v tem postopku, potrebne kisikove kisline dobimo z oksidacijo parafina.

Fenoli

Zaključimo razrede spojin, ki vsebujejo kisik, in se zadržimo na fenolih. Predstavljajo jih radikalni fenil-C₆H₅, povezana z eno ali več funkcionalnimi hidroksilnimi skupinami. Najenostavnejši predstavnik tega razreda je karbolna kislina ali fenol. Kot zelo šibka kislina lahko deluje 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 preučevali glavne razrede spojin, ki vsebujejo kisik, in preučili tudi njihove kemijske lastnosti.