КИСЛОРОДНИ СЪЕДИНЕНИЯ: СВОЙСТВА, РЕАКЦИИ, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На окислители са тези, които включват кислород или ковалентно или йонно. Най-известните се състоят от органични молекули, които имат СО връзки; но семейството е много по-широко, хоства връзки като Si-O, PO, Fe-O или подобни.

Ковалентните оксигенати обикновено са органични (с въглеродни скелети), докато йонните са неорганични, съставени по същество от оксиди (метални и неметални). Разбира се, има много изключения от предишното правило; но всички те имат общо присъствието на кислородни атоми (или йони).

Мехурчета кислород, издигащи се от морските дълбини. Източник: Pxhere.

Кислородът присъства лесно, когато се балонче във вода (горно изображение) или във всеки друг разтворител, където не се разтваря. Той е във въздуха, който дишаме, в планината, в цимента и в растителните и животински тъкани.

Кислородите са навсякъде. Тези от ковалентния тип не са толкова „различими“, колкото останалите, защото имат вид на прозрачни течности или слаби цветове; все пак кислородът е там, свързан по много начини.

Имоти

Тъй като семейството на кислородите е толкова голямо, тази статия ще се съсредоточи само върху органичния и ковалентния тип.

Степен на окисление

Всички те имат общи връзки на СО, независимо от тяхната структура; ако е линейна, разклонена, циклична, сложна и т.н. Колкото повече CO връзки има, толкова по-кислородно е съединението или молекулата; и следователно степента му на окисляване е по-висока. Като толкова кислородни съединения, струващи излишък, се окисляват.

В зависимост от степента им на окисляване се отделят различни видове такива съединения. Най-слабо окислени са алкохолите и етерите; в първия има връзка С-ОН (бъде този първичен, вторичен или третичен въглерод), а във втората СОС връзки. Оттук може да се твърди, че етерите са по-окислени от алкохолите.

Следвайки същата тема, алдехидите и кетоните следват степента на окисляване; Това са карбонилни съединения и се наричат ​​така, защото имат карбонилна група, С = О. И накрая, има естери и карбоксилни киселини, като последните са носители на карбоксилната група, СООН.

Функционални групи

Свойствата на тези съединения са функция на степента им на окисляване; и по същия начин това се отразява от присъствието, липсата или изобилието на споменатите по-горе функционални групи: OH, CO и COOH. Колкото по-голям е броят на тези групи, присъстващи в дадено съединение, толкова по-кислороден ще бъде той.

Не могат да се забравят и вътрешните COC връзки, които „губят“ значение в сравнение с кислородните групи.

И каква роля играят такива функционални групи в една молекула? Те определят неговата реактивност, а също така представляват активни места, където молекулата може да претърпи трансформации. Това е важно свойство: те изграждат блокове за макромолекули или съединения за специфични цели.

полярност

Обикновено оксигенатите са полярни. Това е така, защото кислородните атоми са силно електроотрицателни, като по този начин създават постоянни диполни моменти.

Съществуват обаче много променливи, които определят дали те са полярни или не; например симетрията на молекулата, което води до отмяна на вектора на такива диполни моменти.

номенклатура

Всеки тип оксигенирани съединения има своите указания, които трябва да бъдат назовани според номенклатурата на IUPAC. По-долу са разгледани накратко номенклатурите за някои от тези съединения.

Алкохоли

Алкохолите например се назовават чрез добавяне на наставката -ol в края на имената на алканите, от които произхождат. По този начин, алкохол, получен от метан, CH ₄, ще се нарича метанол, CH ₃ OH.

Алдехиди

Нещо подобно се случва с алдехидите, но добавянето на наставката -al. Във вашия случай те нямат ОН група, а СНО, наречена формил. Това не е нищо повече от карбонилна група с водород, свързан директно към въглерода.

По този начин, започвайки от СН ₄ и „отстранявайки“ два водорода, ще имаме молекулата на HCOH или Н ₂ С = О, наречена метанал (или формалдехид, според традиционната номенклатура).

Кетони

За кетоните наставката е –ona. Търси се карбонилната група да има най-ниския локатор, когато изброява въглеродните групи на основната верига. Така, СН _3, СН ₂ СН ₂ СН ₂ COCH ₃ е 2-хексанон, а не 5-хексанон; всъщност и двете съединения са еквивалентни в този пример.

Етери и естери

Имената им са сходни, но първите имат общата формула ROR ', докато вторите имат RCOOR'. R и R 'представляват еднакви или различни алкилови групи, които са споменати по азбучен ред, в случая на етери; или в зависимост от това коя е свързана към карбонилната група, в случая на естери.

Например, СН ₃ ОСН ₂ СН ₃ е етил метил етер. Докато СН ₃ СООСНз ₂ СН ₃ е етил етаноат. Защо етаноат, а не метаноат? Тъй като се счита, че не само CH ₃, но също и групата карбонил, тъй СН ₃ СО- представлява "киселинната част" на естера.

реакции

Беше споменато, че функционалните групи са отговорни за определянето на реактивността на оксигенатите. ОН, например, може да се освободи под формата на водна молекула; човек говори тогава за дехидратация. Тази дехидратация се благоприятства в присъствието на топлина и кисела среда.

Етерите от своя страна също реагират в присъствието на водородни халиди, HX. По този начин техните COC връзки се разрушават, за да образуват алкилови халиди, RX.

В зависимост от условията на околната среда, съединението може да бъде допълнително окислено. Например, етерите могат да се трансформират в органични пероксиди, ROOR '. Също така и по-известни са окисленията на първичните и вторичните алкохоли, съответно до алдехиди и кетони.

Алдехидите от своя страна могат да бъдат окислени до карбоксилни киселини. Те, в присъствието на алкохоли и кисела или основна среда, се подлагат на реакция на естерификация, за да се получат естери.

Най-общо казано, реакциите са насочени към увеличаване или намаляване на степента на окисление на съединението; но в процеса може да породи нови структури, нови съединения.

Приложения

Когато се контролират количествата им, те са много полезни като добавки (фармацевтични продукти, хранителни продукти, при формулирането на продукти, бензин и др.) Или разтворители. Употребата им очевидно е подчинена на естеството на оксигената, но ако са необходими полярни видове, тогава те вероятно ще бъдат вариант.

Проблемът с тези съединения е, че когато изгарят, те могат да произвеждат вредни за живота и околната среда продукти. Например, излишъкът от оксигенирани съединения като примеси в бензин, представлява отрицателен аспект, тъй като генерира замърсители. Същото се случва, ако източниците на гориво са растителни маси (биогорива).

Примери

Накрая се споменават серия от примери на оксигенирани съединения:

- етанол.

- Диетилов етер.

- Ацетон.

- Хексанол.

- Изоамил етаноноат.

- Мравчена киселина.

- Мастни киселини.

- Коронни етери.

- Изопропанол.

- Метоксибензен.

- фенилметилов етер.

- Бутанал.

- Пропанон.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Morrison, RT и Boyd, RN (1987). Органична химия. (5-то издание). Адисон-Уесли Ибероамерикана
3. Кери, ФА (2008). Органична химия. (6-то издание). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. Амини. (10-то издание.) Wiley Plus.
5. Андрей Типлер. (2010 г.). Определяне на ниско ниво на кислородни съединения в бензин с помощта на Clarus 680 GC с технология S-Swafer MicroChannel Flow. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 САЩ.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Хидродеоксигениране на гвайакол над поддържани с въглерод метални катализатори. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org