Gradivo.hr

Organske kiseline su organski spojevi koji imaju kisela svojstva. Najčešće među njima su karboksilne kiseline.

Građa karboksilnih kiselina

Karboksilne kiseline sdržavaju jednu ili više karboksilnih skupina (–COOH) vezanih za ugljikovodični dio molekule (–R).

Atom ugljika karboksilne skupine s jednim je atomom kisika povezan dvostrukom vezom, dok je s atomom kisika hidroksilne skupine i atomom ugljika ugljikovodičnog lanca ili prstena, odnosno atomom vodika kod metanske kiseline, povezan dvjema jednostrukim vezama.

Navedeni atomi leže u jednoj ravnini, a veze su usmjerene prema vrhovima trokuta. Osim kod metanske kiseline, vezni kutovi iznose približno 120°.

Strukturne osobitosti estera

Esteri su derivati karboksilnih kiselina kod kojih je alkoksilna skupina vezana na acilnu skupinu.

Podjela i imenovanje karboksilnih kiselina

Podjela prema broju hidroksilnih skupina:

Alifatske acikličke karboksilne kiseline sustavno se imenuju tako da se imenu osnovnog ugljikovodika na koji je vezana karboksilna skupina doda nastavak –ska kiselina.

Karboksilna skupina uvijek je na početku ugljikovodičnog lanca i numeriranje najduljeg lanca počinje od nje.

Homologni niz monokarboksilnih alifatskih kiselina:

Karboksilne kiseline s većim brojem atoma ugljika u lancu (uglavnom od 12 do 22) nazivaju se masnim kiselinama i sastavne su komponente triglicerida, estera u sastavu masti i ulja. U uporabi su najčešće njihova trivijalna imena.

Monokarboksilne kiseline u čijim je molekulama karboksilna skupina neposredno vezana na ciklički ugljikovodik, alifatski ili aromatski, imenuju se tako da se imenu cikličkog ugljikovodika doda nastavak –karboksilna kiselina.

Dikarboksilne kiseline - sadržavaju samo dvije karboksilne skupine

Podjela prema supstituentima glavnog ugljikovodičnog lanca:

Hidroksikarboksilne kiseline - hidroksilna skupina supstituent je glavnog ugljikovodičnog lanca. Njezin položaj na lancu označava brojem ispred odgovarajućeg prefiksa.

Imenovanje estera

Ime estera sastoji se od dva dijela.

Prvo se imenuje dio koji je pripadao alkoholu, tj. alkilna skupina (metil-, etil-, butil-, propil- itd.).
Prvo se imenuje dio koji je pripadao alkoholu, tj. alkilna skupina (metil-, etil-, butil-, propil- itd.).
Oba dijela imena odvajaju se crticom.

Uz estere, i one prirodne, i one pripravljene u laboratoriju, uglavnom se vezuju mirisna svojstva. Mirisi nekih vrsta voća i cvijeća određeni su pristutnošću estera koji, u smjesi s ostalim sastojcima, daju miris prirodnom materijalu. Brojni sintetski esteri uporabljuju se kao arome u prehrambenoj industriji i kozmetici. Ipak, najveću skupinu prirodnih estera čine trigliceridi, esteri koje nalazimo u sastavu različitih masti i ulja.

Benzojeva (benzenkarboksilna) kiselina (soli benzoati) najjednostavnija je aromatska kiselina (sl. 10.). Benzojeva kiselina i njezine soli, primjerice, natrijev benzoat, često su upotrebljavani konzervansi koji inhibiraju rast mikroorganizama. Na deklaracijama proizvoda često su umjesto imena spojeva navedeni E-brojevi E210, E211, E212 i E213 koji označuju prisutnost benzojeve kiseline ili njezinih soli. Salicilna kiselina (2-hidroksibenzenkarboksilna kiselina), njezine soli i derivati poznati su analgetici (sredstva protiv bolova) i antipiretici (sredstva za snizivanje temperature). Posebno mjesto zauzima njezin ester – acetilsalicilna kiselina – koji je aktivna komponenta Aspirina, poznatog analgetika i antipiretika.

Fizikalna svojstva karboksilnih kiselina i estera

Karboksilne kiseline imaju više t_v (zbog dvije vodikove veze) od alkohola slične Mr. Karboksilne kiseline s manjim brojem C-atoma tekućine su oštra mirisa, često neugodna, dok su kiseline s više od 10 C-atoma KRUTE TVARI, mirisa slabijeg intenziteta

PRVE SU DOBRO TOPLJIVE u vodi (dipoli), vežu se vodikovim vezama. Kiseline s duljim lancem NETOPLJIVE su u vodi jer se smanjuje utjecaj polarnog karaktera karboksilne skupine.

Esteri nemaju polarnih skupina.

Pošto nemaju polarnih skupina to su hlapljivi spojevi ugodnog mirisa u voću i cvijeću. Esteri su NEUTRALNE TEKUĆINE, SLABO TOPLJIVE u vodi jer su NEPOLARNI, ne miješaju se s vodom

DOBRO TOPLJIVI U ORGANSKIM SPOJEVIMA (etanol, eter, CHCl₃ – kloroform).

Imaju znatno niža vrelišta od odgovarajućih karboksilnih kiselina, jer ne mogu tvoriti VODIKOVE VEZE.

Kemijska reaktivnost karboksilnih kiselina i estera

Vodikov atom, sastavni dio karboksilne skupine, odgovoran je za kisela svojstva ove skupine spojeva.

Karboksilne kiseline najjače su organske kiseline.

U usporedbi s jakim anorganskim kiselinama karboksilne su kiseline relativno slabe.

Konjugirana baza karboksilne kiseline, RCOO^–, naziva se karboksilat.

Soli karboksilnih kiselina

Karboksilne se kiseline u reakciji s metalima i bazama (bazični oksidi ili hidroksidi) daju soli – karboksilate.

Priprava estera

Esteri se mogu dobiti reakcijom alkohola i karboksilne kiseline, u prisutnosti kiselog katalizatora, najčešće sumporne kiseline.

Ta se kemijska reakcija zove esterifikacija.

Priprava estera iz karboksilnih kiselina i alkohola je supstitucijska reakcija u kojoj se hidroksilna skupina molekule karboksilne kiseline zamjenjuje alkoksidnom (–OR).

Reakcija suprotna esterifikaciji zove se hidroliza estera.

Kemijska svojstva estera

Hidroliza estera može teći i u kiselim i u baznim uvjetima.

Kiselom hidrolizom estera nastaju karboksilna kiselina i alkohol.
Kod hidrolize estera u baznim uvjetima baza služi kao reaktant.

Kao uobičajene baze koriste se natrijeva i kalijeva lužina. Hidroliza u baznim uvjetima nepovratan je proces. Bazna hidroliza estera naziva se i saponifikacija jer se takvim postupkom iz masti dobivaju sapuni.

Postupak proizvodnje sapuna poznat je od davnina jer su još stari narodi zagrijavanjem životinjskih masti pomiješanih s pepelom dobivali sapune.

Dobivanje sapuna – saponifikacija

Baznom hidrolizom masti i ulja nastaju soli masnih kiselina – sapuni.

Sapuni su smjesa alkalijskih soli različitih masnih kiselina.

Priprava karboksilnih kiselina

Monokarboksilne kiseline moguće je pripraviti oksidacijom odgovarajućih primarnih alkohola ili aldehida uz uobičajene oksidanse poput kromova(VI) oksida (CrO₃), kalijeva dikromata (K₂Cr₂O₇) ili kalijeva permanganata (KMnO₄).

Octena kiselina u prirodi nastaje procesom oksidacije etanola, ali uz sudjelovanje odgovarajućih enzima.

Tim se postupkom, stajanjem vina na zraku u prisutnosti bakterija Acetobacter aceti, dobije vinski ocat.

Svojstva, dobivanje i upotreba octene kiseline

Octena (etanska) kiselina (soli acetati, lat. acetum – ocat) najčešće je korištena karboksilna kiselina u svakodnevnom životu. Sastojak je vinskog octa i da nastaje oksidacijom etanola iz vina u prisutnosti octenih bakterija.

Octena kiselina odlično je polarno otapalo.

Važna je sirovina u industriji boja, plastičnih masa, lijekova i dr.

Razrijeđena octena kiselina („ocat”) rabi se za konzerviranje povrća te kao začin jelima.