Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...

Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...

Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...

Интересное:

Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...

Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...

Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Природные источники и способы получения

2017-11-27

138

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

В природных условиях некоторые кислоты встречаются в свободном состоянии (муравьиная в муравьях) или, гораздо чаще в виде сложных эфиров.

1. Из сложных эфиров свободные кислоты получают путем омыления:

Ароматические кислоты в свободном состоянии и в виде сложных эфиров входят в состав ряда смол: бензойной смолы, толуанского и перуанского бальзамов. Бензойную кислоту вначале получали путем возгонки бензойной смолы (в дальнейшем синтетические способы вытеснили этот способ.)

2. Из альдегидов (и первичных спиртов) кислоты получаются путем их окисления:

3. Из моногалогенопроизводных углеводородов кислоты можно получать различными путями. Например, при действии цианистым калием получают нитрил, или цианид:

Полученный нитрил омыляют:

4. Из трех галогенпроизводных углеводородов (с галогенами стоящими у одного и того же атома углерода) кислоты получаются при их нагревании с растворами едких щелочей:

5. Ароматические кислоты легко получаются окислением боковых цепей ароматических углеводородов. Например, при кипячении толуола с раствором KMnO₄, особенно быстро в кислой среде, происходит окисление толуола в бензойную кислоту:

Физические свойства

Низшие представители класса алифатических кислот – легкоподвижные жидкости, далее, начиная с валериановой кислоты, идут кислоты, имеющие характер маслянистых жидкостей, высшие – твердые вещества.

Простейшие кислоты смешиваются с водой в любых соотношениях, кислоты, начиная с валериановой, растворяются в воде в известных пределах; высшие представители в воде не растворяются. В спирте и в эфире все кислоты хорошо растворимы.

Химические свойства

Для удобства рассмотрения свойств и реакций карбоновых кислот их можно разделить на группы в соответствии с теми атомами и группами атомов, которые входят в их молекулы:

1. Свойства водорода в карбоксиле кислот

А. Диссоциация кислот.

Все карбоновые кислоты, подобно неорганическим кислотам, обладают кислыми свойствами, окрашивая лакмус в красный цвет. Это явление обусловлено диссоциацией кислот, т. е расщеплением их на ионы.

В водном растворе существует равновесие:

Как правило, карбоновые кислоты значительно слабее, чем минеральные, т. е. степень диссоциации карбоновых кислот гораздо меньше. Из карбоновых кислот наиболее сильной является муравьиная.

Ароматические кислоты диссоциированы в большей степени, чем жирные. В этом проявляется влияние остатка бензола.

Б. Замещение водорода карбоксила кислоты металлом происходит при взаимодействии с некоторыми достаточно энергичными металлами (реакция с щелочными металлами протекает обычно бурно), окислами некоторых металлов и щелочами (нейтрализация) с образованием солей, например:

Так как органические кислоты слабые, то соли их в водных растворах обычно сильно гидролизованы:

2. Свойства гидроксила карбонильной группы.

А. Замещение гидроксила в карбоксиле кислоты на галоген происходит при действии на кислоту соединений фосфора с галогенами (PCl₅, PCl₃, POCl₃):

Так как остаток кислоты называется ацилом, галогенангидриды кислот называют галогенацилами.

Так галогенангидрид уксусной кислоты часто называют хлористым ацетилом.

Галогенангидриды – непрочные соединения, они разлагаются водой (для первых представителей достаточно водяных паров из воздуха) на хлористый водород и соответствующую кислоту.

Галогенангидриды широко применяются в различных синтезах для введения в молекулу остатка кислоты. Дихлорангидридом угольной кислоты является фосген:

Он может быть получен путем непосредственного соединения СO и Cl₂ при каталитическом действии солнечного света:

Фосген – бесцветный газ с удушливым запахом прелого сена; очень ядовит, применялся в качестве отравляющего вещества в Первой мировой войне.

Б. Замещение гидроксила в карбоксиле остатком кислоты приводит к образованию ангидридов:

Ангидриды карбоновых кислот можно рассматривать как продукт, получающийся в результате отнятия одной молекулы воды от двух молекул кислоты:

В. Замещение гидроксила в карбоксиле остатком спирта приводит к образованию сложных эфиров:

Один из простейших способов перевода кислот в сложные эфиры – нагревание кислот со спиртами в присутствии водоотнимающих веществ (H₂SO₄, HCl и др.):

Г. Замещение гидроксила в карбоксиле остатком аммиака – аминогруппой NH₂ – приводит к образованию амидов кислот:

Практически амиды легко получить из галогенангидридов кислот, действуя аммиаком:

3. Свойства карбонильной группы

Кислоты, подобно альдегидам и кетонам, содержат карбонильную группу. Однако в то время как карбонильная группа альдегидов (в меньше степени кетонов) обуславливает ряд реакций, карбонильная группа свободных кислот при обычных условиях такими свойствами не обладает. Например, реакция присоединения водорода, протекающая легко с альдегидами и кетонами и приводящая к восстановлению их в спирты, с кислотами в столь мягких условиях не протекает. Лишь при помощи особых каталитических методов с большим трудом удается перевести кислоты в альдегиды и спирты:

Способность карбонильной группы кислот к присоединению значительно увеличивается, если предварительно превратить кислоту в сложный эфир:

Присоединение воды

Продукты присоединения воды к карбонилу кислоты, носящие названия ортогидратных форм кислот или ортогидратов, еще менее прочны, чем гидраты альдегидов, и существуют лишь в водных растворах:

Их не удается выделить в свободном виде, вследствие их непрочности, но известны производные ортогидратов – эфиры, носящие названия ортоэфиров:

4. Свойства радикала карбоновых кислот

Атомы водорода в радикале кислот способны замещаться, например, при действиях галогенов. В этом случае получаются галогенокислоты, которые являются производными кислот, у которых один или несколько атомов водорода в радикале замещены галогенами. При действии хлора на уксусную кислоту получаются хлоруксусные кислоты:

При достаточном количестве галогена реакция идет дальше. С замещением второго
и третьего атома водорода, например трихлоруксусная кислота.

Галогенирование кислот ускоряется при действии солнечного света, а также катализаторов, например следов иода. Галоген в галогенокислотах в отличие от галогена в галогенангидридах связан довольно прочно. Галогенокислоты являются более сильными кислотами, чем исходные кислоты, не содержащие галогена, причем на константу диссоциации большое влияние оказывает положение галогена в радикале: чем ближе стоит галоген к карбоксилу, тем сильнее кислота.

Галогенкислоты играют важную роль как промежуточные продукты при синтезе ряда соединений, так как атомы галогена можно легко заменить на различные группы атомов, например OH (получается оксид кислоты), NH₂ (получаются аминокислоты) и т. д.

Из атомов водорода в радикале наиболее легко обмениваются атомы, связанные с атомами углерода, стоящими непосредственно около карбоксильной группы.

Атомы водорода в остатке бензола в ароматических кислотах могут замещаться так же, как в ароматических углеводородах, различными атомами и группами атомов. При замещении атомов водорода галогеном получаются галогенокислоты, например:

В результате замещения атомов водорода нитрогруппой получаются нитробензойные кислоты:

Замещение атомов водорода сульфогруппой приводит к образованию сульфоароматических кислот, например сульфобензойной кислоты:

В результате замещения атомов водорода в бензольном ядре ароматической кислоты на аминогруппу получают аминобензойные кислоты (или их производные):

§ 72. Отдельные представители (муравьиная кислота, уксусная кислота)

Муравьиная кислота, или метановая кислота, – простейший представитель класса кислот. В свободном состоянии встречается в организме и едких выделениях муравьев, жгучей крапиве и в небольших количествах в моче и поте животных.

Муравьиная кислота – едкое вещество: капли ее вызывают на коже пузыри. Применяется при крашении тканей в составе закрепителей при омеднении выкрасок, полученных при крашении прямыми азокрасителями (HCOO)₂Cu.

В промышленности муравьиную кислоту получают нагреванием окиси углерода с порошкообразным едким натром с последующей обработкой образовавшегося формиата натрия разбавленной серной кислотой:

Технический продукт после перегонки представляет собой 85%-ю муравьиную кислоту. Муравьиная кислота отличается рядом особенностей. Под влиянием водоотнимающих веществ муравьиная кислота разлагается. Эта реакция используется для получения чистой окиси углерода:

Уксусная кислота CH₃COOH широко распространена в природе: содержится в выделениях животных (моче, желчи), в растениях (в зеленых листьях), образуется при брожении, скисании вина, пива, содержится в кислом молоке и сыре. Безводная уксусная
кислота имеет температуру плавления + 16,6 °С, кристаллы ее прозрачны, как лед, поэтому ее назвали «ледяной уксусной кислотой». Впервые была получена в таком виде в конце XVIII-го в. русским ученым Т. Е. Ловицем. Обычная техническая уксусная кислота имеет концентрацию 70–80 %. Широко применяется при крашении и ситцепечатании для создания рH = 3÷5 в красильных ваннах при использовании кислотных красителей. Большое количество уксусной кислоты используется при синтезе красителей.

В красильной промышленности используют способность уксусной кислоты гидролизоваться:

Уксусная кислота в промышленности производится окислением ацетальдегида кислородом воздуха в присутствии марганцевых катализаторов, уксуснокислым брожением жидкостей, содержащих этиловый спирт. Последний способ относится к биохимическим (микробиологическим) процессам. Под влиянием «уксусного грибка», зародыши которого всегда присутствуют в воздухе, содержащие спирт жидкости «скисают», образуя натуральный уксус.

1. Процесс сложен, но суммарно уравнение реакции можно записать так:

Натуральный уксус содержит около 5 % уксусной кислоты. Из него путем фракционной перегонки приготавливают уксусную эссенцию, используемую в пищевой промышленности для консервирования овощей, грибов, рыбы.

2. Сухая перегонка древесины. Способ сейчас имеет значение лишь для утилизации отходов лесотехнической промышленности.

3. Из углеводородов нефти – прямым окислением бутана (200 ºС; 50 кгс/см²):

4. Из метилового спирта оксосинтезом в присутствии тетракарбонилникеля Ni(CO)₄:

5. Из ацетилена по реакции Кучерова получают уксусный альдегид (ацетальдегид), который окисляют далее в уксусную кислоту.

ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Особое место среди жирных кислот занимают высокомолекулярные кислоты:

Глицериды этих кислот являются главной составной частью природных жиров и масел.

В настоящее время большие количества высших жирных кислот получают окислением парафина. Окисление проводят, продувая воздух через расплавленный парафин в присутствии окислов марганца при 100 ºС. После промывки низкие кислоты С1 – С4 переходят в раствор, откуда их выделяют отгонкой. Высшие жирные кислоты C5 – C22 нейтрализуют, после чего выделяют действием серной кислоты и затем разгоняют. Из 1000 кг парафина получается 50–60 кг низших и 600–700 кг высших кислот.

Получаемые из нефти жирные кислоты используют в технике. Из них изготовляют мыла, смазочные материалы для защиты металлов, применяют в горно-рудной и металлообрабатывающей промышленности, при изготовлении резины, линолеума, лакокрасочных изделий.

Нафтеновые кислоты, кислоты нефти, открыты М. В. Марковниковым в 1892 г. Природная нефть содержит небольшое количество (до 1 %) этих кислот. Главным образом это алициклические кислоты с пятичленным циклом – циклопентанкарбоновая
кислота и еѐ гомологи, например:

При очистке нафтеновых продуктов щелочью образуются натриевые соли этих кислот, обладающие моющей способностью, так называемый мылонафт.

Поделиться с друзьями:

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...