Физические свойства
Насыщенные алифатические монокарбоновые кислоты образуют гомологический ряд, который характеризуется общей формулой CnH2n+1COOH. Низшие члены этого ряда при обычных условиях представляют собой жидкости, обладающие характерным острым запахом. Например, этановая (уксусная) кислота имеет характерный «уксусный» запах. Безводная уксусная кислота при комнатной температуре представляет собой жидкость; при 17 °С она замерзает, превращаясь в льдистое вещество, которое получило название «ледяная» уксусная кислота. Средние представители этого гомологического ряда – вязкие, «маслообразные» жидкости; начиная с С10 – твердые вещества.
Кислоты, содержащие 1-3 атома углерода, неограниченно смешиваются с водой. С дальнейшим ростом углеводородного радикала растворимость монокарбоновых кислот уменьшается, твердые высшие жирные кислоты в воде не растворяются.
В
жидком состоянии и в неводных растворах
молекулы монокарбоновых кислот
димеризуются в результате образования
между ними водородных связей. Это
объясняет гораздо более высокие
температуры кипения карбоновых кислот
по сравнению со
спиртами и альдегидами с тем же числом
атомов углерода; температуры плавления
и кипения с ростом молекулярной массы
возрастают.
При одной и той же длине углеводородного радикала температуры плавления (и кипения) зависят от наличия кратных связей – с ростом их числа соответствующие температуры уменьшаются.Ненасыщенные кислоты при комнатной температуре являются, как правило, жидкостями. Все дикарбоновые и ароматические кислоты при комнатной температуре – кристаллические вещества.
Получение
1. Окисление первичных спиртов – общий способ получения карбоновых кислот. В качестве окислителей применяют КМnО4 и К2Сr2O7.
2. Другой общий способ – гидролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода. При этом образуются спирты, содержащие три группы ОН у одного атома углерода, такие спирты неустойчивы и отщепляют воду с образованием карбоновой кислоты:
3. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов) - это важный способ, позволяющий наращивать углеродную цепь при получении исходного цианида. Дополнительный атом углерода вводят в состав молекулы, используя реакцию замещения галогена в молекуле галогенуглеводорода цианидом натрия, например:
Образующийся нитрил уксусной кислоты (ацетонитрил, или метил-цианид) при нагревании гидролизуется с образованием ацетата аммония:
При подкислении раствора выделяется кислота:
5. Гидролиз сложных эфиров:
6. Гидролиз ангидридов кислот:
7. Для отдельных кислот существуют специфические способы получения.
Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода (II) с порошкообразным гидроксидом натрия под давлением и обработкой полученного формиата натрия сильной кислотой:
Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана кислородом воздуха:
Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:
Кроме того, бензойную кислоту можно получить из бензальдегида с помощью реакции Канниццаро. В этой реакции бензальдегид обрабатывают 40-60%-ным раствором гидроксида натрия при комнатной температуре. Одновременное окисление и восстановление приводит к образованию бензойной кислоты и бензилового спирта:
