КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ: СВОЙСТВА, РЕАКЦИИ, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

В кислородсодержащих являются те , которые включают кислород ковалентен или ионный. Наиболее известные из них состоят из органических молекул, имеющих связи CO; но это семейство намного шире, в нем размещаются такие ссылки, как Si-O, PO, Fe-O или подобные.

Ковалентные оксигенаты обычно являются органическими (с углеродным скелетом), тогда как ионные соединения неорганические, состоящие в основном из оксидов (металлических и неметаллических). Конечно, из предыдущего правила есть много исключений; но все они имеют общее присутствие атомов (или ионов) кислорода.

Пузырьки кислорода поднимаются из морских глубин. Источник: Pxhere.

Кислород легко присутствует, когда он пузырится в воде (верхнее изображение) или в любом другом растворителе, где он не растворяется. Он находится в воздухе, которым мы дышим, в горах, в цементе, в тканях растений и животных.

Оксигенаты повсюду. Ковалентные типы не так «различимы», как другие, потому что они выглядят как прозрачные жидкости или блеклые цвета; тем не менее, кислород здесь, связанный множеством способов.

свойства

Поскольку семейство оксигенатов очень велико, в этой статье мы сосредоточимся только на органических и ковалентных типах.

Степень окисления

Все они имеют общие связи CO, независимо от их структуры; если он линейный, разветвленный, циклический, сложный и т. д. Чем больше связей CO, тем более оксигенированным считается соединение или молекула; и поэтому степень его окисления выше. Будучи настолько насыщенными кислородом соединениями, они окисляются.

В зависимости от степени окисления выделяются разные типы таких соединений. Наименее окислены спирты и простые эфиры; в первом есть связь C-OH (будь то первичный, вторичный или третичный углерод), а во втором - связи COC. Следовательно, можно утверждать, что эфиры более окислены, чем спирты.

Следуя той же теме, альдегиды и кетоны следуют степени окисления; Это карбонильные соединения, и они называются так потому, что имеют карбонильную группу C = O. И наконец, сложные эфиры и карбоновые кислоты, последние являются носителями карбоксильной группы COOH.

Функциональные группы

Свойства этих соединений зависят от степени их окисления; и аналогично это отражается наличием, отсутствием или избытком функциональных групп, упомянутых выше: OH, CO и COOH. Чем больше количество этих групп присутствует в соединении, тем более насыщенным кислородом оно будет.

Также нельзя забывать о внутренних связях COC, которые «теряют» важность по сравнению с оксигенированными группами.

И какую роль такие функциональные группы играют в молекуле? Они определяют его реакционную способность, а также представляют собой активные центры, в которых молекула может претерпевать преобразования. Это важное свойство: они являются строительными блоками для макромолекул или соединений для определенных целей.

полярность

Оксигенаты обычно полярны. Это связано с тем, что атомы кислорода очень электроотрицательны, создавая постоянные дипольные моменты.

Однако есть много переменных, которые определяют, полярны они или нет; например, симметрия молекулы, которая влечет за собой векторное сокращение таких дипольных моментов.

Номенклатура

Для каждого типа кислородсодержащих соединений есть свои рекомендации по названию в соответствии с номенклатурой IUPAC. Номенклатура некоторых из этих соединений кратко обсуждается ниже.

Спирты

Например, спирты получают названия, добавляя суффикс -ol в конце названий алканов, из которых они происходят. Таким образом, полученный из метана спирт, CH ₄ , будет называться метанолом, CH ₃ OH.

Альдегиды

Нечто подобное происходит с альдегидами, но с добавлением суффикса -al. В вашем случае у них нет группы ОН, но есть СНО, называемая формилом. Это не что иное, как карбонильная группа с водородом, непосредственно связанным с углеродом.

Таким образом, начиная с CH ₄ и «удаляя» два атома водорода, мы получим молекулу HCOH или H ₂ C = O, называемую метаналем (или формальдегидом, согласно традиционной номенклатуре).

Кетоны

Для кетонов суффикс –ona. Карбонильная группа должна иметь наименьший локатор при перечислении атомов углерода основной цепи. Таким образом, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ представляет собой 2-гексанон, а не 5-гексанон; фактически, оба соединения в этом примере эквивалентны.

Эфиры и сложные эфиры

Их имена похожи, но первые имеют общую формулу ROR ', а вторые - RCOOR'. R и R 'представляют собой одинаковые или разные алкильные группы, которые указаны в алфавитном порядке в случае простых эфиров; или в зависимости от того, какой из них присоединен к карбонильной группе, в случае сложных эфиров.

Например, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ представляет собой этилметиловый эфир. В то время как CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ представляет собой этилэтаноат. Почему этаноат, а не метаноат? Потому что считается не только CH _3, но и карбонильная группа, поскольку CH ₃ CO- представляет собой «кислотную часть» сложного эфира.

Реакции

Было упомянуто, что функциональные группы ответственны за определение реакционной способности оксигенатов. ОН, например, может высвобождаться в форме молекулы воды; тогда говорят об обезвоживании. Этому обезвоживанию способствует нагревание и кислая среда.

В свою очередь, простые эфиры также реагируют в присутствии галогенидов водорода, HX. При этом их связи COC разрываются с образованием алкилгалогенидов RX.

В зависимости от условий окружающей среды соединение может подвергаться дальнейшему окислению. Например, простые эфиры могут быть преобразованы в органические пероксиды ROOR '. Также, и это более известно, окисление первичных и вторичных спиртов до альдегидов и кетонов соответственно.

Альдегиды, в свою очередь, могут окисляться до карбоновых кислот. В присутствии спиртов и кислой или основной среды они подвергаются реакции этерификации с образованием сложных эфиров.

В очень общих чертах, реакции нацелены на увеличение или уменьшение степени окисления соединения; но в процессе это может дать начало новым структурам, новым соединениям.

Приложения

Когда их количество регулируется, они очень полезны в качестве добавок (фармацевтических препаратов, пищевых продуктов, в рецептурах продуктов, бензина и т. Д.) Или растворителей. Очевидно, что их использование зависит от природы оксигената, но если необходимы полярные частицы, то они, вероятно, будут вариантом.

Проблема с этими соединениями заключается в том, что при горении они могут производить продукты, вредные для жизни и окружающей среды. Например, избыток кислородсодержащих соединений в качестве примесей в бензине представляет собой отрицательный аспект, поскольку он создает загрязняющие вещества. То же самое происходит, если источниками топлива являются растительные массы (биотопливо).

Примеры

Наконец, упоминается ряд примеров кислородсодержащих соединений:

- Спирт этиловый.

- Диэтиловый эфир.

- Ацетон.

- Гексанол.

- Изоамил этаоноат.

- Муравьиная кислота.

- Жирные кислоты.

- Краун-эфиры.

- Изопропанол.

- Метоксибензол.

- Фенилметиловый эфир.

- Бутанал.

- Пропанон.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р. Н. (1987). Органическая химия. (5-е издание). Эддисон-Уэсли Ибероамерикана
3. Кэри, Ф.А. (2008). Органическая химия. (6-е издание). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10-е изд.). Wiley Plus.
5. Эндрю Типлер. (2010). Определение низкоуровневых кислородсодержащих соединений в бензине с использованием Clarus 680 GC с технологией S-Swafer MicroChannel Flow. PerkinElmer, Inc., Shelton, CT 06484, США.
6. Чанг, Дж., Данутай, Т., Девиянти, С., Ван, К. и Боргна, А. (2013). Гидродезоксигенация гваякола на металлических катализаторах на углеродной основе. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org