Получение карбоновых кислот

Основные методы следующие.

1. Окисление первичных спиртов.

1-я стадия – образование альдегидов.

СН₃СН₂ОНCН₃СНО

2-я стадия – получение целевого продукта.

CН₃СНОCН₃СООН

2. Гидролиз нитрилов.

R–CN + 2HOH  R–COOH + NH₃

3. Оксосинтез из непредельных углеводородов.

СН₃СН=СН₂+ СО + Н₂ОCН₃СН₂СН₂СООН

В процессе оксосинтеза чаще всего молекулы получающихся продуктов содержат на один атом углерода больше, чем исходных веществ.

Химические свойства карбоновых кислот

1. Реакции с участиием водорода карбоксильной группы.

1.1. Некоторые кислоты существенно диссоциируют с отщеплением катиона Н⁺.

Н–СООН⇄НСОО^+ Н⁺

Как отмечалось ранее, для карбоновых кислот характерны относительно высокие константы диссоциации. Для муравьиной кислоты имеем:

,

откуда

НСОО^формиат-ион; СН₃СОО^ацетат-ион.

1.2. Взаимодействие с металлами

2RCOOH + Mg  (RCOO)₂  Mg + H₂

1.3. Взаимодействие со щелочами.

RCOOH + NaOH  RCOONa + H₂O

1.4. Взаимодействие с основными оксидами.

2СН₃СООН +MgO(СН₃СОО)₂Mg+ Н₂О

1.5. Взаимодействие с солями более слабых (близких по силе) кислот.

2СН₃СООН + Na₂CO₃  2СН₃СООNa + H₂CO₃

2. Реакции с участием карбоксильной группы.

2.1. Реакции с галогенидами фосфора.

2.2. Реакции с аммиаком. При смешивании кислоты и аммиака вначале образуется соль аммония, которую затем подвергают сухой перегонке:

Частный случай.

2.3. Реакции со спиртами

2.4. Димеризация с образованием ангидридов кислот.

Частный случай:

3. Реакции с участием водорода -углеродного атома.

3.1. Галогенирование.

Хлорирование, как частный случай галогенирования.

4. Реакции окисления.

НСООН + [O]  HOCOOH  H₂O + CO₂

Свойства отдельных представителей гомологического ряда

Муравьиная кислота НСООН содержится в хвое, крапиве, в выделениях муравьев. Это – бесцветная жидкость с резким неприятным запахом. Вызывает ожог кожи, смешивается с водой, эфирами, спиртами в любых отношениях. d= 1,21 г/см³.

Уксусная (этановая, метилкарбоновая) кислота СН₃СООН. При обычной температуре – бесцветная жидкость с резким запахом. Смешивается с водой, этанолом, диэтиловым и диметиловым эфирами, бензолом в любых отношениях. Нерастворима вCS₂. Уксусная эссенция – 70–80 %-ный раствор СН₃СООН. Пищевой уксус – 5 %-ный раствор. Т_пл= 17С, Т_кип= 118,1С,d= 1,05 г/см³. Применяется при крашении, в кожевенной промышленности, в пищевой промышленности, для получения сложных эфиров (ацетатов).

Уксусный ангидрид. Т_пл=73,1С, Т_кип= 139,5С. Обладает резким запахом, растворим в бензоле, диметиловом эфире, хлороформе. Дипольный момент2,82D,H₂O1,84D. В больших масштабах используется для получения ацетата целлюлозы, фармацевтических препаратов.

Задачи по теме

Задача 1.Рассчитать массовую долю соли в растворе одноосновной предельной карбоновой кислоты с его исходной массой 200 г и массовой долей водорода в кислоте 8,1 %, если соль получена при поглощении раствором 5,6 л аммиака (условия нормальные).

Запишем уравнение реакции.

С_kH_2k+1COOH + NH₃ = С_kH_2k+1COONH₄. (1)

Установим молекулярную формулу кислоты.

; ;

200k+ 200 = 113,4k+ 372,6;.

Уточненное уравнение реакции имеет вид:

С₂H₅COOH+NH₃= С₂H₅COONH₄,

из которого следует:

n(NH₃) =n(С₂H₅COONH₄);

m(С₂H₅COONH₄) = n(С₂H₅COONH₄)  M(С₂H₅COONH₄) =

= n(NH₃)  M(С₂H₅COONH₄) =

г.

m(NH₃) = n(NH₃)  M(NH₃) =

г.

m₂(раствора) =m₁(раствора) +m(NH₃);

m₂(раствора) = 200 + 4,25 = 204,25 г.

.

Задача 2.При взаимодействии смеси одноосновных карбоновых кислот общей массой 50 г с избытком оксида серебра выделилось 16,8 л газа (условия нормальные). Затем через полученный раствор пропустили избыток аммиака. Найти массу образовавшейся соли, если приведенная массовая доля кислорода в эквимолярной смеси кислот равна 60,4 %.

Запишем уравнение реакции взаимодействия исходных веществ с оксидом серебра, учтя, что из предельных одноосновных карбоновых кислот с ним реагирует только муравьиная кислота.

НСООН + Ag₂O = CO₂ + H₂O + 2Ag (1)

Для остальных

С_kH_2k+1COOH+Ag₂Oреакция не идет. (2)

С использованием уравнения реакции (1) найдем массу муравьиной кислоты:

n(НСООН) =n(CO₂);m(НСООН) =n(НСООН)M(НСООН) =

= n(CO₂)M(НСООН) = г.

Найдем молекулярную формулу неизвестной карбоновой кислоты.

; ;

6400 = 845,6k+ 5556,8;.

Молекулярная формула кислоты СН₃СООН.

В результате взаимодействия НСООН с оксидом серебра в растворе остается только уксусная кислота, которая при взаимодействии с избытком аммиака и образует соль по уравнению реакции:

СН₃СООН+NH₃= СH₃COONH₄. (3)

m(СН₃СООН) =m(смеси) –m(HCOOH) = 50 – 34,5 = 15,5 г.

Из уравнения реакции (3) имеем:

n(СН₃СООН) =n(СH₃COONH₄);

m(СH₃COONH₄) = n(СH₃COONH₄)  M(СH₃COONH₄) =

г.