OXIGÉNEZETT VEGYÜLETEK: TULAJDONSÁGOK, REAKCIÓK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

Az oxigénsavak azok, amelyek kovalens vagy ionmentesen tartalmaznak oxigént. A legismertebb szerves molekulák, amelyek CO-kötéssel rendelkeznek; de a család sokkal szélesebb, olyan linkeket tárol, mint például Si-O, PO, Fe-O vagy hasonló kapcsolatok.

A kovalens oxigénsavok általában szerves (szénvázas), míg az ionos szervetlenek, lényegében oxidokból (fémes és nemfém) állnak. Természetesen számos kivétel van az előző szabály alól; de mindegyikben közös oxigénatomok (vagy ionok) jelenléte.

Oxigénbuborékok emelkednek a tenger mélyéből. Forrás: Pxhere.

Az oxigén könnyen jelen van, ha vízben (felső kép) vagy bármilyen más oldószerben buborékosodik, ahol nem oldódik. A levegőben élünk, a hegyekben, a cementben és a növényi és állati szövetekben.

Oxigénsavok vannak mindenhol. A kovalens típus nem olyan "megkülönböztethető", mint a többi, mert átlátszó folyadékok vagy halvány színűek; mégis ott van az oxigén, többféle módon megkötve.

Tulajdonságok

Mivel az oxigénsav-család olyan hatalmas, ez a cikk csak a szerves és a kovalens típusokra összpontosít.

Az oxidáció foka

Mindegyikükben közös CO-kötések vannak, függetlenül a szerkezetüktől; ha lineáris, elágazó, ciklikus, bonyolult stb. Minél több CO-kötés van, annál oxigénebb a vegyület vagy molekula; ezért az oxidációs foka magasabb. Mivel ilyen oxigénezett vegyületek, érdemesek a redundánsnak, oxidálódnak.

Az oxidáció mértékétől függően különféle típusú vegyületek szabadulnak fel. A legkevésbé oxidáltak az alkoholok és éterek; az előbbiben van C-OH kötés (legyen ez primer, szekunder vagy tercier szén), a másodikban a COC kötések vannak. Ezért azt lehet állítani, hogy az éterek oxidáltak, mint az alkoholok.

Ugyanezt a témát követve az aldehidek és a ketonok követik az oxidáció fokát; Ezek karbonilvegyületek, és úgynevezték őket, mert C = O karbonilcsoporttal rendelkeznek. És végül ott vannak az észterek és a karbonsavak, amelyek utóbbiak a karboxilcsoport, a COOH hordozói.

Funkcionális csoportok

Ezen vegyületek tulajdonságai az oxidáció mértékének függvényében vannak; és hasonlóképpen, ezt tükrözi a fent említett funkcionális csoportok jelenléte, hiánya vagy bősége: OH, CO és COOH. Minél nagyobb a csoportok száma egy vegyületben, annál oxigénebb lesz.

Nem feledkezhetünk meg a belső COC-kötésekről sem, amelyek „elveszítik” jelentőségüket az oxigénnel kezelt csoportokhoz képest.

És milyen szerepet játszanak az ilyen funkcionális csoportok egy molekulában? Meghatározzák a reakcióképességét, és olyan aktív helyeket is képviselnek, ahol a molekula átalakulhat. Ez egy fontos tulajdonság: építőelemeket képeznek makromolekuláknak vagy vegyületeknek speciális célokra.

Polaritás

Az oxigénsavok általában polárosak. Ennek oka az, hogy az oxigénatomok nagyon elektronegatívak, így állandó dipólmomentumokat hoznak létre.

Számos változó határozza meg, hogy ezek polárosak-e; például a molekula szimmetriája, amely magában foglalja az ilyen dipóli pillanatok vektoros törlését.

Elnevezéstan

Az oxigénezett vegyületek mindegyik típusa rendelkezik az irányelvekkel, amelyeket az IUPAC nómenklatúrának megfelelően kell megnevezni. Ezen vegyületek némelyikének nómenklatúráit az alábbiakban röviden tárgyaljuk.

Az alkoholok

Az alkoholokat például úgy nevezik el, hogy -ol utótagot adnak az alkánok nevének végére, ahonnan származnak. Így az alkohol származó metán, CH ₄, fogják hívni metanolt, CH ₃ OH.

aldehidek

Valami hasonló történik az aldehidek esetében, de hozzáadjuk az-utótagot. Az Ön esetében nincs OH csoport, hanem CHO, amelyet formilnak neveznek. Ez nem más, mint egy karbonilcsoport, amelynek hidrogénatomja közvetlenül kapcsolódik a szénhez.

Így, kezdve CH ₄ és „eltávolítása” két hidrogénatom, mi lesz a molekula HCOH vagy H ₂ C = O, az úgynevezett metanal (vagy formaldehid, szerint a hagyományos nómenklatúra).

ketonok

Ketonok esetében az utótag –ona. A karbonilcsoport arra törekszik, hogy a legalacsonyabb lokátorral rendelkezzen a fő lánc szénatomjainak felsorolásakor. Így, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ jelentése 2-hexanon, és nem 5-hexanon; valójában ebben a példában mindkét vegyület ekvivalens.

Éterek és észterek

Nevük hasonló, de az előbbi általános képlettel ROR ', az utóbbi pedig RCOOR'. R és R 'azonos vagy eltérő alkilcsoportot jelent, amelyeket az éterek esetében ábécé sorrendben említenek; vagy észterek esetében attól függően, hogy melyik kapcsolódik a karbonilcsoporthoz.

Például, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ jelentése etil-metil-éter. Míg CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ jelentése etil-acetátban. Miért etanoát és nem metanolát? Mivel úgy vélik, nem csak a CH ₃, hanem a karbonilcsoport, hiszen CH ₃ CO- képviseli a „sav része” az észter.

reakciók

Megemlítették, hogy a funkcionális csoportok felelősek az oxigénsavok reaktivitásának meghatározásáért. Az OH például vízmolekula formájában szabadulhat fel; akkor az egyik a kiszáradásról beszél. Ez a dehidráció hő és savas közeg jelenlétében előnyös.

Az éterek a maga részéről hidrogén-halogenidek (HX) jelenlétében is reagálnak. Ennek során COC-kötéseik megszakadnak, hogy alkil-halogenideket (RX) képezzenek.

A környezeti feltételektől függően a vegyület tovább oxidálható. Az étereket például átalakíthatjuk ROOR 'szerves peroxidokká. Ugyancsak ismertek a primer és a szekunder alkoholok aldehidekké és ketonokká történő oxidációi.

Az aldehidek viszont karbonsavakká oxidálódhatnak. Ezek alkoholok és savas vagy bázikus közeg jelenlétében észterezési reakción mennek keresztül, hogy észtereket kapjanak.

Általánosságban a reakciók célja a vegyület oxidációjának fokozása vagy csökkentése; de a folyamat során új struktúrákat, új vegyületeket hozhat létre.

Alkalmazások

Mennyiségük szabályozása esetén nagyon hasznosak adalékanyagokként (gyógyszerek, élelmiszerek, termékek készítésében, benzin stb.) Vagy oldószerekként. Felhasználásuk nyilvánvalóan az oxigéntartalmú anyagok természetétől függ, de ha poláris fajokra van szükség, akkor ezek valószínűleg alternatíva.

Ezeknek a vegyületeknek az a problémája, hogy égésük során az életre és a környezetre ártalmas termékeket hozhatnak létre. Például az oxigénezett vegyületek feleslegét, mint szennyeződéseket a benzinben, negatív szempontnak tekintjük, mivel szennyező anyagokat generál. Ugyanez történik, ha az üzemanyag-források növényi tömegek (bioüzemanyagok).

Példák

Végül az oxigénezett vegyületek példáinak megemlítése:

- Etanol.

- dietil-éter.

- aceton.

- Hexanol.

- izoamil-etanoonát.

- Hangyasav.

- Zsírsavak.

- Koronaéterek.

- izopropanol.

- Metoxi-benzol.

- Fenil-metil-éter.

- Butanal.

- Propanon.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Morrison, RT és Boyd, RN (1987). Szerves kémia. (5. kiadás). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Carey, FA (2008). Szerves kémia. (6. kiadás). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10. kiadás). Wiley Plus.
5. Andrew Tipler. (2010). Alacsony szintű oxigénezett vegyületek meghatározása a benzinben a Clarus 680 GC alkalmazásával, S-Swafer mikrocsatorna áramlási technológiával. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 USA.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. és Borgna, A. (2013). A guaiacol hidrodeoxigenizálása szénhordozó fémkatalizátorokkal. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org