Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЗНО-2015. Хімія. Комплексне видання.pdf
Скачиваний:
65
Добавлен:
24.04.2021
Размер:
5.69 Mб
Скачать

Реакцієюплюмбум(ІІ)оксидузоцтовоюкисло-

тою добувають плюмбум(ІІ) ацетат Pb(CH3COO) (його також називають свинцевим цукром, унас2- лідок солодкого смаку), розчин якого застосовують у медицині (свинцева примочка).

Взаємодією ферум(ІІІ) гідроксиду з кислотою

добувають ферум(ІІІ) ацетат Fe(CH3COO)3 , відомий як протрава при фарбуванні: нанесений на тканину, він, з одного боку, міцно втримується волокнами, з іншого боку, добре втримує барвник.

Найчастіше оцтова кислота утворює із важкими металами солі, в складі яких поряд з кислотними залишками містяться гідроксильні гру-

пи, наприклад Pb(CH3COO)2 Pb(OH)2 .

На мову хімії можна перекласти й використання оцтової кислоти для добування естерів, наприклад етилового естеру та інших естерів, які через їхній приємний запах використовують

впарфумерній та харчовій промисловості.

Усільському господарстві та харчовій промисловості оцтову кислоту, а також її найближчі гомологи — мурашину й пропіонову — використовують як консерванти, що запобігають гнильним процесам і зберігають високу поживність кормів.

естери, жири та милО

поняття про естери

Функціональна група естерів подібна до функціональної групи карбонових кислот: функціональна група естерів −COO −, а функціональна група карбонових кислот −COOH. Найпростіший представник естерів:

 

 

 

O

 

 

O

H

 

C

 

 

H

Функціональна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

O

 

C

 

H

група

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

Загальна формула естерів: CnH2nO2, вона збі-

гається із загальною формулою карбонових кислот. Отже, крім усіх типів ізомерії, характерних для карбонових кислот, для естерів характерна також міжгрупова ізомерія з карбоновими кислотами:

 

 

H

O

 

 

 

 

 

 

 

H

H

O

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

C

 

C

O

 

H

 

C

 

C

 

C

O

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

H

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C3H6O2

H

 

 

 

C3H6O2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Естер

 

 

 

 

 

 

Карбонова кислота

Фізичні властивості та застосування естерів

Нижчі естери є рідинами. Зі збільшенням молекулярної маси температура плавлення та кипіння збільшується, й вищі естери є твердими речовинами.

Естери не розчиняються у воді, добре розчиняються в спирті, етері. Більшість естерів мають приємний запах, унаслідок чого дуже багато естерів застосовують у парфумерії та харчовій промисловості як ароматизатори із фруктовими запахами.

Окрім того, етилформіат використовують для виробництва вітаміну B1; етилацетат і бутилацетат — як розчинники естерів, целюлози, каучуків, вінілових полімерів, жирів і восків, а також як клей для деяких пластмас. Бензилбензоат використовують для боротьби з коростявими кліщами та для лікування корости.

Естери, які використовують як ароматизатори

назва естеру

запах естеру

 

 

Етиловий естер мурашиної кислоти

рому

 

 

Метиловий естер масляної кислоти

яблук

 

 

Етиловий естер масляної кислоти

ананаса

 

 

Ізоаміловий естер масляної кислоти

абрикос

 

 

Аміловий естер оцтової кислоти

бананів

 

 

Ізобутиловий естер оцтової кислоти

бананів

 

 

Ізоаміловий естер оцтової кислоти

груші

 

 

Бензиловий естер оцтової кислоти

жасмину

 

 

2-фенілетиловий естер фенілоцтової

меду

кислоти

й гіацинтів

 

 

2-фенілетиловий естер мурашиної

троянд

кислоти

і хризантем

 

 

добування естерів та їхня номенклатура

Улабораторній практиці естери добувають,

восновному, кип’ятінням карбонових кислот зі спиртами в присутності сульфатної кислоти. У цьому разі сульфатна кислота відіграє роль каталізатора й водовідіймальної речовини, тобто вона зв’язує утворювану воду й не дозволяє їй вступати у зворотну реакцію гідролізу утворюваного естеру:

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

C

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2SO4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

OH + H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

CH

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H C

 

C

 

 

 

 

 

 

+ H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

CH

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

192

Цю реакцію заведено називати реакцією естерифікації.

Реакція естерифікації є оборотною реакцією: поряд з реакцією утворення естеру відбувається зворотна реакція — реакція гідролізу. І рівняння реакції більш правильно записувати так:

O

H3C

 

 

 

C

 

+ HO

 

 

CH

 

CH

H2SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H C

 

C

 

 

 

 

 

+ H2O.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

CH2

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для того щоб змістити рівновагу в бік утворення естерів, можна збільшувати концентрацію однієї з вихідних речовин, а також видаляти з реакційного середовища один із продуктів, тим самим стимулюючи його утворення. Із цією метою можна відганяти з реактора утворений естер (хоча це досить складно, оскільки температура кипіння утвореного естеру зазвичай вища, ніж у використовуваного спирту) або зв’язувати утворену воду за допомогою гігроскопічних речовин (у більшості випадків — сульфатної кислоти).

Назви естерів походять від назви кислоти та спирту, з яких отримано естер.

Складання назв естерів

для добування

 

назва згідно із

було використано

назва естеру

номенклатурою

кислота

спирт

 

IUPAC

 

 

 

 

Оцтова

Ети-

Етиловий естер

Етилацетат,

 

ловий

оцтової кислоти

етилетаноат

Мура-

Пропі-

Пропіловий

Пропілфор-

шина

ловий

естер мураши-

міат, пропіл-

 

 

ної кислоти

метаноат

Бензой-

Амі-

Аміловий ес-

Амілбензоат,

на

ловий

тер бензойної

пентилбен-

 

 

кислоти

зоат

 

 

 

 

хімічні властивості естерів

З усіх хімічних властивостей естерів найбільш важлива тільки реакція, зворотна реакції естерифікації — гідроліз естерів. Ця реакція відбувається в присутності як кислот, так і лугів, що виступають у ролі каталізаторів:

O

H3C

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H2O

 

 

 

 

 

O

 

 

CH2

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H3C

 

C

 

+ HO

 

CH

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

2

OH

Для зміщення хімічної рівноваги в бік утворення продуктів гідролізу треба хімічно зв’язати кислоту або спирт, щоб вони не вступали в реак-

цію еcтерифікації, і тим самим змістити рівновагу реакції вліво. Для зв’язування кислоти найчастіше використовують луг, який у реакції з карбоновою кислотою утворює сіль й у такий спосіб її зв’язує. З отриманої суміші спирт зазвичай виділяють відгоном, а кислоту — дією мінеральної кислоти на суміш, що залишилася.

Названі процеси можна записати у вигляді таких рівнянь реакції:

O

 

 

 

H

C

 

C

 

 

 

 

 

+

NaOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

CH2

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

 

C

 

+ HO

 

CH

 

 

CH

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ONa

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H

C

 

C

 

 

 

+ H

SO

 

 

H

3

C

 

C

 

 

+ NaHSO4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ONa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

жири

Жири можна охарактеризувати як естери, утворені трьохатомним спиртом — гліцеролом і трьома молекулами вищих карбонових кислот. З карбонових кислот найчастіше зустрі-

чаються стеаринова кислота C17H35COOH та олеїнова кислота C17H33COOH.

Називають жири, виходячи з їхнього складу: наводячи залишки карбонових кислот, що входять до їхнього складу. Наприклад, тристеариновий жир, або тристеарат (входить три залишки стеаринової кислоти), триолеїновий жир, або триолеат (входить три залишки олеїнової кислоти):

H2C

 

 

OH

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HC

 

 

 

 

OH + 3

HO

C

 

 

 

 

 

 

 

C17H35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

OH

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C17H35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C17H35 + 3H2O

 

 

 

 

 

 

HC

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C17H35

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Усі жири поділяють на дві основні групи.

Жири

Тверді

 

Рідкі

(тваринного

 

(рослинного

походження)

 

походження)

 

 

 

Хоча ця класифікація скоріше біологічна, ніж хімічна, однак можна вивести одну закономірність: тверді жири утворені переважно вищи-

193

ми насиченими карбоновими кислотами, а рідкі — переважно ненасиченими.

Тваринні жири найчастіше тверді (яловичий, баранячий), але зустрічаються й рідкі (риб’ячий жир), тимчасом як рослинні жири найчастіше рідкі речовини (льняна, соняшникова олія), але є й тверді (кокосове масло).

Жири дуже широко розповсюджені в природі. Поряд з вуглеводами й білками вони входять до складу всіх рослинних і тваринних організмівієоднієюзосновнихчастиннашоїїжі.

Усі жири легші, аніж вода. У воді вони нерозчинні, але добре розчиняються в багатьох органічних розчинниках (дихлоретані, бензині).

Найбільш поширені жирні кислоти, що входять до складу жирів

алканові кислоти

Масляна кислота

(C3H7COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Капронова кислота

(C5H11COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Каприлова кислота

(C7H15COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

Капринова кислота

(C9H19COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

Лауринова кислота

(C11H23COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

Міристинова кисло-

(C13H27COOH)

CH3 (CH2 )

−COOH

 

 

 

та

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пальмітинова кис-

(C15H31COOH)

CH3 (CH2 )

−COOH

 

 

 

лота

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стеаринова кислота

(C17H35COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

Арахінова кислота

(C19H39COOH)

CH3

(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

алкенові кислоти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Олеїнова кислота

(C17H33COOH)

CH3

(CH2 )

−CH = CH −(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

7

7

 

 

 

 

 

алкадієнові кислоти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лінолева кислота

(C17H31COOH)

CH3

(CH2 )

−CH = CH −CH2 −CH = CH −(CH2 ) −COOH

 

 

 

 

4

 

 

7

 

 

 

 

алкатрієнові кислоти

 

 

 

 

 

 

 

 

Ліноленова кислота

(C17H29COOH)

CH3 −CH2 −CH = CH −CH2 −CH = CH −CH2

−CH = CH −(CH2 )

−COOH

 

 

 

 

 

 

7

хімічні властивості жирів

1. Гідроліз жирів.

Як і у випадку естерів, гідроліз жирів проводять у присутності лугу (або соди), який перетворює утворені карбонові кислоти на солі. Причому солі вищих карбонових кислот, які при цьому утворюються, є милом, і внаслідок цього реакцію гідролізу (і не тільки жирів, але й естерів)

незрідка називають також омиленням:

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

O

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

H2C

 

OH

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH +3R

 

C

 

 

 

O

 

 

 

 

 

R + 3NaOH

 

HC

 

 

 

 

HC

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

OH

ONa

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

O

 

C

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Гідрування жирів.

Оскільки до складу рідких жирів входять залишки ненасичених карбонових кислот, то вони здатні приєднувати молекули водню. Таким чи-

ном рідкі жири перетворюють у тверді. Цей процес дуже часто застосовують для добування комбінованих жирів та маргаринів.

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H2C

 

O

 

 

 

 

 

C17H33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

HC

 

O

 

C

 

C

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

2

 

 

 

 

O

17

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HC

 

O

 

C

 

C17H33 + 3H2

 

HC

 

O

 

C

 

C17H35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2C

 

O

 

C

 

C17H33

 

HC

 

O

 

C

 

C

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

17

35

Як і будь-який процес гідрування, жири гідрують у присутності каталізатора — платини або нікелю при високому тиску водню. Одним з найбільш істотних недоліків цієї реакції є використання дорогих каталізаторів, невеликі кількості яких потім можуть входити до складу отриманих жирових сумішей. Пошук дешевих і нетоксичних каталізаторів — це одна з основних проблем виробництва жирових сумішей.

194

Соседние файлы в предмете Химия в школе