Напоминание

Карбоновые кислоты.


Автор: Лысенко Лариса Викторовна
Должность: учитель
Учебное заведение: ГБОУ ЛНР "Молодогвардейская средняя школа №7 им. героя Советского Союза О.В.Кошевого""
Населённый пункт: город Молодогвардейск, Луганская Народная Республика
Наименование материала: разработка урока
Тема: Карбоновые кислоты.
Раздел: полное образование





Назад




РАЗРАБОТКА УРОКА ПО ТЕМЕ «КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ»

1. Введение в тему

Карбоновые кислоты – класс органических соединений, содержащих

одну или несколько карбоксильных групп (–COOH). Эти вещества

широко распространены в природе, участвуют в биохимических

процессах и находят применение в промышленности. Изучение их

строения, свойств и способов получения необходимо для понимания

многих химических и биологических явлений.

На уроке рассматриваются:

классификация карбоновых кислот;

номенклатура и изомерия;

физические и химические свойства;

методы синтеза;

применение в промышленности и биологии.

2. Классификация карбоновых кислот

Карбоновые кислоты классифицируются по нескольким критериям.

2.1. По числу карбоксильных групп

Одноосновные (монокарбоновые) – содержат одну –COOH

группу (например, уксусная кислота CH

COOH).

Двухосновные (дикарбоновые) – содержат две –COOH группы

(щавелевая HOOC–COOH).

Многоосновные – три и более карбоксильных групп (лимонная

кислота).

2.2. По строению углеводородного радикала

Предельные (насыщенные) – радикал содержит только

одинарные связи (пропановая кислота C

H

COOH).

Непредельные (ненасыщенные) – включают двойные или

тройные связи (акриловая кислота CH

=CH–COOH).

Ароматические – содержат бензольное кольцо (бензойная

C

H

COOH).

2.3. По природе заместителей

Жирные – алифатические кислоты (стеариновая C

₁₇

H

₃₅

COOH).

Оксикислоты – содержат гидроксильную группу (молочная

CH

CH(OH)COOH).

Аминокислоты – включают аминогруппу (глицин NH

CH

COOH).

3. Номенклатура и изомерия

3.1. Систематическая номенклатура (IUPAC)

Названия формируются на основе углеводородного радикала с

добавлением суффикса "-овая" и слова "кислота". Нумерация

начинается с карбоксильной группы.

Примеры:

HCOOH – метановая (муравьиная) кислота.

CH

COOH – этановая (уксусная) кислота.

C

H

COOH – бензойная кислота.

3.2. Тривиальные названия

Некоторые кислоты сохраняют исторические названия:

муравьиная (HCOOH);

уксусная (CH

COOH);

масляная (C

H

COOH).

3.3. Изомерия

Для карбоновых кислот характерны:

Изомерия углеродного скелета (например, бутановая и 2-

метилпропановая кислоты).

Межклассовая изомерия с сложными эфирами (C

H

COOH и

C

H

COOCH

).

4. Физические свойства

Физические свойства зависят от молекулярной массы и наличия

функциональных групп.

4.1. Агрегатное состояние

Низшие (C

–C

) – жидкости с резким запахом.

Средние (C

–C

) – маслянистые жидкости.

Высшие (C

₁₀

и более) – твёрдые воскообразные вещества.

4.2. Растворимость

Низшие кислоты хорошо растворимы в воде из-за образования

водородных связей.

С увеличением углеводородного радикала растворимость

падает.

4.3. Температуры кипения и плавления

Выше, чем у спиртов и альдегидов сходной молекулярной массы, из-

за сильных межмолекулярных водородных связей.

5. Химические свойства

Карбоновые кислоты проявляют свойства, обусловленные

карбоксильной группой.

5.1. Кислотные свойства

Диссоциируют в водных растворах:

RCOOH

RCOO−+H+RCOOH

RCOO−+H+

Сила кислот зависит от природы радикала:

o

Электроноакцепторные заместители (–Cl, –NO

)

увеличивают кислотность.

o

Электронодонорные (алкильные группы) уменьшают.

5.2. Образование солей (реакция нейтрализации)

Взаимодействуют с основаниями, металлами, основными оксидами:

2CH3COOH+Zn→(CH3COO)2Zn+H2↑2CH3COOH+Zn→(CH3COO)2

Zn+H2↑

5.3. Реакции с участием гидроксильной группы

Образование сложных эфиров (этерификация):

RCOOH+R′OH

RCOOR′+H2ORCOOH+ROH

RCOOR′+H2O

Взаимодействие с галогенангидридами:

RCOOH+PCl5→RCOCl+POCl3+HClRCOOH+PCl5→RCOCl+POCl3

+HCl

5.4. Реакции по углеводородному радикалу

Галогенирование (для насыщенных кислот):

CH3COOH+Cl2→PClCH2COOH+HClCH3COOH+Cl2PClCH2

COOH+HCl

Окисление (для непредельных кислот):

CH2=CH−COOH+[O]→HOOC−COOHCH2

=CHCOOH+[O]→HOOCCOOH

6. Методы получения карбоновых кислот

6.1. Окисление углеводородов и спиртов

Алканы → карбоновые кислоты при жестком окислении:

C6H14+[O]→C5H11COOHC6H14+[O]→C5H11COOH

Первичные спирты → альдегиды → кислоты:

C2H5OH→CH3CHO→CH3COOHC2H5OHCH3CHOCH3COOH

6.2. Гидролиз нитрилов

R−CN+2H2O→R−COOH+NH3RCN+2H2ORCOOH+NH3

6.3. Карбоксилирование металлоорганических соединений

R−MgBr+CO2→R−COOMgBr→H+R−COOHRMgBr+CO2

RCOOMgBrH+RCOOH

7. Применение карбоновых кислот

7.1. Пищевая промышленность

Уксусная (консервант, регулятор кислотности).

Лимонная (ароматизатор, антиоксидант).

7.2. Фармацевтика

Салициловая (противовоспалительное средство).

Аскорбиновая (витамин C).

7.3. Химический синтез

Производство полимеров (терефталевая кислота для ПЭТ).

Синтез красителей и лекарств.

8. Заключение

Карбоновые кислоты – важный класс органических соединений с

разнообразными свойствами и широкой областью применения. Их

изучение позволяет глубже понять химические процессы в природе и

промышленности.

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные критерии классификации карбоновых кислот?

2. Как влияет строение радикала на кислотные свойства?

3. Каков механизм реакции этерификации?

4. Назовите промышленные способы получения уксусной кислоты.



В раздел образования