Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты характеризуются наличием одной (одноосновные) или нескольких (многоосновные) функциональных карбоксильных групп.

Они могут быть предельными (насыщенными) – функциональная группа связана с алкилом и непредельные (ненасыщенные) – соответствующая группа связана с непредельным радикалом. Общая формула насыщенных кислот С_nH_2n+2-m(COOH)_m.

Если m= 1, имеет место одноосновная кислота, С_nH_2n+1(COOH),m= 2двухосновная С_nH_2n(COOH)₂и т. д. Если в углеводородном радикале имеетсяkдвойных связей, то общая формула карбоновых кислот будет иметь вид С_nH_2n+2-2k-m(COOH)_m.

Электронное строение карбоксильной группы

 – дробный заряд в единицах заряда электрона.

В силу сдвига электронной пары с ростом + ослабляется связьОН, повышается подвижность атома водорода гидроксильной группы и сила кислоты (ее константа электролитической диссоциации, которую часто называют константой кислотности К_а).

К_а(НСООН) = 1,7710^4;

К_а(СН₃СООН) = 1,810^5;

К_а(СН₃СН₂СООН) = 1,3410^5;

К_а(СН₃(СН₂)₂СООН) = 1,5210^5.

Таким образом, величина + на карбоксильном углероде имеет тенденцию к снижению по мере возрастания длины углеводородного радикала в результате влияния положительного индуктивного эффекта алкильного радикала.

Предельные карбоновые кислоты

Номенклатура предельных карбоновых кислот. По номенклатуре ИЮПАК:

1. Карбоксильная группа обозначается суффиксом «-овая».

2. Атом углерода карбоксильной группы включают в основную цепь и с него начинается нумерация.

Изомерия одноосновных предельных карбоновых кислот. Для карбоновых кислот возможны все виды изомерии. Кислоты С₁– С₃не имеют изомеров по строению углеродного радикала. Изомерия по положению карбоксильной группы невозможна для моно- и дикарбоновых кислот. Для всех кислот, кроме муравьиной, характерна изомерия по функциональной группе (межклассовым изомером являются сложные эфиры).

Физические свойства кислот

Рассмотрим некоторые физические свойства ряда С_nH_2n+1COOH. Низшие представители – подвижные жидкости (обычные условия). Далее, начиная с С₅– маслянистые жидкости, высшие кислоты – твердые вещества (с С₁₆– пальмитиновая или гексадекановая). Простейшие представители (НСООН, СН₃СООН) хорошо растворимы в воде, смешиваются с ней в любых отношениях, высшие в Н₂О не растворяются, первые члены гомологического ряда – обладают резким запахом. Молекулы кислот образуют ассоциаты за счет Н-связей, которые более прочны, чем у спиртов.

Физические свойства ряда одноосновных кислот приведены ниже (таблица 10).

Таблица 10

Физические свойства ряда одноосновных карбоновых кислот

Формула	Название		Тпл,С	Ткип,С	Ка
	по систематической номенклатуре	по тривиальной номенклатуре
НСООН	метановая	муравьиная	8,4	100,7	1,77 104
СН3СООН	этановая	уксусная	16,6	118,1	1,76 105
СН3СН2СООН	пропановая	пропионовая	22,0	141,1	1,34  105
СН3СН2СН2СООН	бутановая	масляная	7,9	163,5	1,54  105
	2-метилпропановая	масляная	47	154,4	1,44  105
СН3СН2СН2СН2СООН	пентановая	валериановая	59	187,0	1,51  105
	3-метилбутановая	валериановая	37,6	176,7	1,70  105