Е, за да завършим запознанството ни с алкохолите, ще дам и формулата на друго добре познато вещество - холестеролът. Не всеки знае, че това е едновалентен алкохол!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

Маркирах хидроксилната група в него в червено.

Карбоксилни киселини

Всеки винопроизводител знае, че виното трябва да се съхранява без достъп на въздух. Иначе ще вкисне. Но химиците знаят причината - ако добавите още един кислороден атом към алкохол, ще получите киселина.
Нека да разгледаме формулите на киселините, които се получават от вече познатите ни алкохоли:

вещество			Скелетна формула	Брутна формула
Метанова киселина (мравчена киселина)	H/C`|O|\OH	HCOOH	O//\OH
Етанова киселина (оцетна киселина)	H-C-C\O-H; H|#C|H	CH3-COOH	/`|O|\OH
Пропанова киселина (метилоцетна киселина)	H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H	СН3-СН2-СООН	\/`|O|\OH
Бутанова киселина (маслена киселина)	H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	СН3-СН2-СН2-СООН	/\/`|O|\OH
Обобщена формула	(R)-C\О-Х	(R)-COOH или (R)-CO2H	(R)/`|O|\OH

Отличителна черта на органичните киселини е наличието на карбоксилна група (COOH), която придава на такива вещества киселинни свойства.

Който е опитвал оцет знае, че е много кисел. Причината за това е наличието на оцетна киселина в него. Обикновено трапезният оцет съдържа между 3 и 15% оцетна киселина, а останалото (предимно) вода. Консумацията на оцетна киселина в неразредена форма представлява опасност за живота.

Карбоксилните киселини могат да имат множество карбоксилни групи. В този случай те се наричат: двуосновен, триосновени т.н...

Хранителните продукти съдържат много други органични киселини. Ето само няколко от тях:

Името на тези киселини съответства на хранителните продукти, в които се съдържат. Между другото, имайте предвид, че тук има киселини, които също имат хидроксилна група, характерна за алкохолите. Такива вещества се наричат хидроксикарбоксилни киселини(или хидрокси киселини).
По-долу под всяка от киселините има знак, указващ името на групата органични вещества, към която принадлежи.

Радикали

Радикалите са друга концепция, която е повлияла на химичните формули. Самата дума вероятно е известна на всички, но в химията радикалите нямат нищо общо с политиците, бунтовниците и други граждани с активна позиция.
Тук това са само фрагменти от молекули. И сега ще разберем какво ги прави специални и ще се запознаем с нов начин за писане на химични формули.

Обобщените формули вече са споменати няколко пъти в текста: алкохоли - (R)-OH и карбоксилни киселини-(R)-СООН. Нека ви напомня, че -OH и -COOH са функционални групи. Но R е радикал. Не напразно той е изобразен като буквата R.

За да бъдем по-конкретни, едновалентен радикал е част от молекула без един водороден атом. Е, ако извадиш два водородни атома, получаваш двувалентен радикал.

Радикали в химията получени собствени имена. Някои от тях дори получиха латински обозначения, подобни на обозначенията на елементите. И освен това, понякога във формулите радикалите могат да бъдат посочени в съкратена форма, напомняща повече на брутните формули.
Всичко това е демонстрирано в следващата таблица.

Име	Структурна формула	Обозначаване	Кратка формула	Пример за алкохол
Метил	CH3-()	аз	CH3	(Ме)-ОН	CH3OH
Етил	CH3-CH2-()	Et	C2H5	(Et)-OH	C2H5OH
Прерязах	CH3-CH2-CH2-()	Пр	C3H7	(Pr)-OH	C3H7OH
Изопропил	H3C\CH(*`/H3C*)-()	i-Pr	C3H7	(i-Pr)-OH	(CH3)2CHOH
Фенил	`/`=`\//-\\-{}	Ph	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

Мисля, че тук всичко е ясно. Искам само да обърна внимание на колоната, в която са дадени примери за алкохоли. Някои радикали са написани във форма, която прилича на брутната формула, но функционалната група е написана отделно. Например CH3-CH2-OH се превръща в C2H5OH.
А за разклонени вериги като изопропил се използват структури със скоби.

Има и такова явление като свободни радикали. Това са радикали, които по някаква причина са се отделили от функционални групи. В този случай едно от правилата, с които започнахме да изучаваме формулите, е нарушено: броят на химичните връзки вече не съответства на валентността на един от атомите. Е, или можем да кажем, че една от връзките става отворена в единия край. Свободните радикали обикновено живеят за кратко време, тъй като молекулите са склонни да се върнат към стабилно състояние.

Въведение в азота. Амини

Предлагам да се запозная с друг елемент, който е част от много органични съединения. Това азот.
Означава се с латинската буква ни има валентност три.

Нека да видим какви вещества се получават, ако към познатите въглеводороди се добави азот:

вещество	Разширена структурна формула	Опростена структурна формула	Скелетна формула	Брутна формула
Аминометан (метиламин)	H-C-N\H;H|#C|H	CH3-NH2	\NH2
Аминоетан (етиламин)	H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
Диметиламин	H-C-N<`|H>-С=Н; H|#-3|H; H|#2|H	$L(1,3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3	/Н<_(y-.5)H>\
Аминобензен (Анилин)	H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/	NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/	NH2|\|`/`\`|/_o
Триетиламин	$наклон(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|З	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-СН2-СН3	\/Н<`|/>\|

Както вероятно вече се досещате от имената, всички тези вещества са обединени под общото име амини. Функционалната група ()-NH2 се нарича амино група. Ето някои общи формули на амини:

Като цяло тук няма специални иновации. Ако тези формули са ви ясни, тогава можете спокойно да се включите в по-нататъшно изучаване на органична химия, като използвате учебник или интернет.
Но бих искал да говоря и за формулите в неорганична химия. Ще видите колко лесно ще бъде да ги разберете, след като изучавате структурата на органичните молекули.

Рационални формули

Не трябва да се заключава, че неорганичната химия е по-лесна от органичната химия. Разбира се, неорганичните молекули обикновено изглеждат много по-прости, защото не са склонни да образуват такива сложни структурикато въглеводороди. Но тогава трябва да изучим повече от сто елемента, които изграждат периодичната таблица. И тези елементи са склонни да се комбинират според техните химични свойства, но с множество изключения.

Така че няма да ви кажа нищо от това. Темата на моята статия е химичните формули. И с тях всичко е сравнително просто.
Най-често се използва в неорганичната химия рационални формули. И сега ще разберем как се различават от вече познатите ни.

Първо, нека се запознаем с още един елемент - калций. Това също е много често срещан елемент.
Обозначава се оки има валентност две. Нека да видим какви съединения образува с въглерода, кислорода и водорода, които познаваме.

вещество	Структурна формула	Рационална формула	Брутна формула
Калциев оксид	Ca=O	CaO
Калциев хидроксид	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
Калциев карбонат	$наклон(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1	CaCO3
Калциев бикарбонат	HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH	Ca(HCO3)2
Карбонова киселина	H|O\C|O`|/O`|H	H2CO3

На пръв поглед се вижда, че рационалната формула е нещо средно между структурна и груба формула. Но все още не е много ясно как се получават. За да разберете значението на тези формули, трябва да разгледате химичните реакции, в които участват веществата.

Калцият в чиста форма е мек бял метал. Не се среща в природата. Но е напълно възможно да го купите в химически магазин. Обикновено се съхранява в специални буркани без достъп на въздух. Защото във въздуха реагира с кислорода. Всъщност, затова не се среща в природата.
И така, реакцията на калция с кислорода:

2Ca + O2 -> 2CaO

Числото 2 пред формулата на дадено вещество означава, че в реакцията участват 2 молекули.
Калцият и кислородът произвеждат калциев оксид. Това вещество също не се среща в природата, защото реагира с вода:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

Резултатът е калциев хидроксид. Ако се вгледате внимателно в неговата структурна формула (в предишната таблица), можете да видите, че той е образуван от един калциев атом и две хидроксилни групи, с които вече сме запознати.
Това са законите на химията: ако хидроксилна група се прикрепи към органична материя, се оказва алкохол, а ако се нанесе върху метал, се оказва, че е хидроксид.

Но калциевият хидроксид не се среща в природата поради наличието на въглероден диоксид във въздуха. Мисля, че всеки е чувал за този газ. Образува се при дишане на хора и животни, при изгаряне на въглища и нефтопродукти, при пожари и вулканични изригвания. Следователно той винаги присъства във въздуха. Но също така се разтваря доста добре във вода, образувайки въглена киселина:

CO2 + H2O<=>H2CO3

Знак<=>показва, че реакцията може да протече и в двете посоки при еднакви условия.

Така калциевият хидроксид, разтворен във вода, реагира с въглена киселина и се превръща в слабо разтворим калциев карбонат:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O

Стрелка надолу означава, че в резултат на реакцията веществото се утаява.
При по-нататъшен контакт на калциевия карбонат с въглероден диоксид в присъствието на вода възниква обратима реакция за образуване на кисела сол - калциев бикарбонат, който е силно разтворим във вода

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2

Този процес влияе върху твърдостта на водата. Когато температурата се повиши, бикарбонатът се превръща обратно в карбонат. Следователно в райони с твърда вода в чайниците се образува котлен камък.

Креда, варовик, мрамор, туф и много други минерали са до голяма степен съставени от калциев карбонат. Среща се и в корали, черупки на мекотели, животински кости и др.
Но ако калциевият карбонат се нагрее на много висока температура, той ще се превърне в калциев оксид и въглероден диоксид.

Тази кратка история за цикъла на калций в природата трябва да обясни защо са необходими рационални формули. И така, рационалните формули са написани така, че функционалните групи да са видими. В нашия случай това е:

Освен това отделните елементи - Ca, H, O (в оксиди) - също са независими групи.

йони

Мисля, че е време да се запознаем с йоните. Тази дума вероятно е позната на всички. И след изучаване на функционалните групи, не ни струва нищо да разберем какви са тези йони.

Като цяло естеството на химичните връзки обикновено е, че някои елементи отдават електрони, докато други ги получават. Електроните са частици с отрицателен заряд. Елемент с пълен набор от електрони има нулев заряд. Ако е отдал електрон, тогава зарядът му става положителен, а ако го е приел, тогава той става отрицателен. Например, водородът има само един електрон, който се отказва доста лесно, превръщайки се в положителен йон. Има специален запис за това в химичните формули:

H2O<=>H^+ + OH^-

Тук виждаме това като резултат електролитна дисоциацияводата се разпада на положително зареден водороден йон и отрицателно заредена ОН група. Йонът ОН^- се нарича хидроксиден йон. Не трябва да се бърка с хидроксилната група, която не е йон, а част от някакъв вид молекула. Знакът + или - в горния десен ъгъл показва заряда на йона.
Но въглеродната киселина никога не съществува като самостоятелно вещество. Всъщност това е смес от водородни йони и карбонатни йони (или бикарбонатни йони):

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

Карбонатният йон има заряд 2-. Това означава, че към него са добавени два електрона.

Отрицателно заредените йони се наричат аниони. Обикновено те включват киселинни остатъци.
Положително заредени йони - катиони. Най-често това са водород и метали.

И тук вероятно можете напълно да разберете значението на рационалните формули. В тях първо се изписва катионът, а след това анионът. Дори ако формулата не съдържа никакви такси.

Вероятно вече се досещате, че йоните могат да бъдат описани не само с рационални формули. Ето скелетната формула на бикарбонатния анион:

Тук зарядът е посочен непосредствено до кислородния атом, който е получил допълнителен електрон и следователно е загубил една линия. Просто казано, всеки допълнителен електрон намалява броя на химическите връзки, изобразени в структурната формула. От друга страна, ако някой възел от структурната формула има знак +, тогава той има допълнителна пръчка. Както винаги, този факт трябва да бъде демонстриран с пример. Но сред познатите ни вещества няма нито един катион, който да се състои от няколко атома.
И такова вещество е амонякът. Неговият воден разтвор често се нарича амоняки е включен във всеки комплект за първа помощ. Амонякът е съединение на водород и азот и има рационалната формула NH3. Помислете за химичната реакция, която възниква, когато амонякът се разтвори във вода:

NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-

Същото нещо, но използвайки структурни формули:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H

От дясната страна виждаме два йона. Те са се образували в резултат на преместването на един водороден атом от водна молекула към амонячна молекула. Но този атом се движеше без своя електрон. Анионът вече ни е познат - той е хидроксиден йон. И катионът се нарича амоний. Проявява свойства, подобни на металите. Например, може да се комбинира с киселинен остатък. Веществото, образувано чрез комбиниране на амоний с карбонатен анион, се нарича амониев карбонат: (NH4)2CO3.
Ето уравнението на реакцията за взаимодействие на амоний с карбонатен анион, написано под формата на структурни формули:

2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|З

Но в тази форма уравнението на реакцията е дадено за демонстрационни цели. Обикновено уравненията използват рационални формули:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3

Хил система

Така че можем да приемем, че вече сме изучавали структурни и рационални формули. Но има още един въпрос, който си струва да разгледаме по-подробно. Как брутните формули се различават от рационалните?
Знаем защо рационалната формула на въглеродната киселина е написана H2CO3, а не по друг начин. (Първи са двата водородни катиона, следвани от карбонатния анион.) Но защо брутната формула е написана CH2O3?

По принцип рационалната формула на въглеродната киселина може да се счита за истинска формула, тъй като няма повтарящи се елементи. За разлика от NH4OH или Ca(OH)2.
Но към брутните формули много често се прилага допълнително правило, което определя реда на елементите. Правилото е съвсем просто: първо се поставя въглеродът, след това водородът и след това останалите елементи по азбучен ред.
Така излиза CH2O3 - въглерод, водород, кислород. Това се нарича система Хил. Използва се в почти всички химически справочници. И в тази статия също.

Малко за системата easyChem

Вместо заключение бих искал да говоря за системата easyChem. Той е проектиран така, че всички формули, които обсъждахме тук, да могат лесно да бъдат вмъкнати в текста. Всъщност всички формули в тази статия са начертани с помощта на easyChem.

Защо изобщо се нуждаем от някаква система за извеждане на формули? Работата е там, че стандартният начин за показване на информация в интернет браузърите е езикът за маркиране на хипертекст (HTML). Той е фокусиран върху обработката на текстова информация.

Рационалните и брутните формули могат да бъдат изобразени с помощта на текст. Дори някои опростени структурни формули също могат да бъдат написани в текст, например алкохол CH3-CH2-OH. Въпреки че за това ще трябва да използвате следния запис в HTML: CH ₃-CH ₂-ОХ.
Това разбира се създава някои трудности, но можете да живеете с тях. Но как да изобразим структурната формула? По принцип можете да използвате шрифт с едно пространство:

H H | | H-C-C-O-H | | H H Разбира се, не изглежда много хубаво, но също така е възможно.

Истинският проблем идва, когато се опитвате да нарисувате бензенови пръстени и когато използвате скелетни формули. Не остава друг начин освен свързване на растерно изображение. Растерите се съхраняват в отделни файлове. Браузърите могат да включват изображения във формат gif, png или jpeg.
За да създадете такива файлове, е необходим графичен редактор. Например Photoshop. Но познавам Photoshop повече от 10 години и мога да кажа със сигурност, че той е много зле подходящ за изобразяване на химически формули.
Молекулярните редактори се справят много по-добре с тази задача. Но с голям брой формули, всяка от които се съхранява в отделен файл, е доста лесно да се объркате в тях.
Например броят на формулите в тази статия е . Те се показват под формата на графични изображения (останалите с помощта на HTML инструменти).

Системата easyChem ви позволява да съхранявате всички формули директно в HTML документ в текстов вид. Според мен това е много удобно.
Освен това брутните формули в тази статия се изчисляват автоматично. Тъй като easyChem работи на два етапа: първо текстовото описание се преобразува в информационна структура (графика), след което върху тази структура могат да се извършват различни действия. Сред тях могат да се отбележат следните функции: изчисляване на молекулното тегло, преобразуване в брутна формула, проверка за възможността за извеждане като текст, графично и текстово изобразяване.

Затова, за да подготвя тази статия, използвах само текстов редактор. Освен това не трябваше да мисля коя от формулите ще бъде графична и коя ще бъде текстова.

Ето няколко примера, които разкриват тайната на подготовката на текста на статия: Описанията от лявата колона автоматично се превръщат във формули във втората колона.
Описание в първия ред рационална формуламного подобен на показания резултат. Единствената разлика е, че числените коефициенти се показват междуредово.
Във втория ред разширената формула е дадена под формата на три отделни вериги, разделени със символ; Мисля, че е лесно да се види, че текстовото описание в много отношения напомня на действията, които биха били необходими за изобразяване на формулата с молив върху хартия.
Третият ред демонстрира използването на наклонени линии с помощта на символите \ и /. Знакът ` (обратна отметка) означава, че линията е начертана отдясно наляво (или отдолу нагоре).

Тук има много по-подробна документация за използването на системата easyChem.

Позволете ми да завърша тази статия и да ви пожелая успех в изучаването на химия.

Кратък тълковен речник на термините, използвани в статията

Въглеводороди Вещества, състоящи се от въглерод и водород. Те се различават един от друг по структурата на своите молекули. Структурните формули са схематични изображения на молекули, където атомите са обозначени с латински букви и химически връзки- тирета. Структурните формули са разширени, опростени и скелетни. Разширените структурни формули са структурни формули, при които всеки атом е представен като отделен възел. Опростените структурни формули са онези структурни формули, при които водородните атоми са написани до елемента, с който са свързани. И ако повече от един водород е прикрепен към един атом, тогава количеството се записва като число. Можем също да кажем, че групите действат като възли в опростени формули. Скелетните формули са структурни формули, където въглеродните атоми са изобразени като празни възли. Броят на водородните атоми, свързани към всеки въглероден атом, е равен на 4 минус броя на връзките, които се събират в мястото. За възли, образувани не от въглерод, се прилагат правилата на опростените формули. Брутна формула (известна още като истинска формула) - списък на всички химически елементи, които са част от молекулата, посочвайки броя на атомите под формата на число (ако има един атом, тогава единицата не се изписва) Системата на Хил е правило, което определя реда на атомите в брутната формула: първо се поставя въглеродът, след това водородът и след това останалите елементи по азбучен ред. Това е система, която се използва много често. И всички брутни формули в тази статия са написани според системата на Хил. Функционални групиСтабилни комбинации от атоми, които се запазват по време на химични реакции. Често функционалните групи имат свои имена и влияят върху химичните свойства и научното наименование на веществото

2. Основите реагират с киселини, за да образуват сол и вода (реакция на неутрализация). Например:

KOH + HC1 = KS1 + H2O;

Fe(OH) 2 + 2HNO 3 = Fe(NO 3) 2 + 2H 2 O

3. Алкалите реагират с киселинни оксиди, за да образуват сол и вода:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O.

4. Алкалните разтвори реагират със солни разтвори, ако резултатът е образуването на неразтворима основа или неразтворима сол. Например:

2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4;

Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4 ↓

5. При нагряване неразтворимите основи се разлагат на основен оксиди вода.

2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 + ZH 2 O.

6. Алкалните разтвори взаимодействат с метали, които образуват амфотерни оксиди и хидроксиди (Zn, Al и др.).

2AI + 2KOH + 6H 2 O = 2K + 3H 2.

Получаване на основания

Касова бележка разтворими основи:

а) взаимодействие на алкални и алкалоземни метали с вода:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2;

б) взаимодействие на оксиди на алкални и алкалоземни метали с вода:

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH.

2. Разписка неразтворими основидействието на алкалите върху разтворими солиметали:

2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

Киселини ‑ сложни вещества, когато се дисоциират във вода, се образуват водородни йони H + и не се образуват други катиони.

Химични свойства

Общите свойства на киселините във водни разтвори се определят от наличието на H + йони (или по-скоро H 3 O +), които се образуват в резултат на електролитна дисоциация на киселинни молекули:

1. Киселините променят еднакво цвета на индикаторите (Таблица 6).

2. Киселините взаимодействат с основите.

Например:

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + ZH2O;

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O;

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O;

3. Киселините взаимодействат с основни оксиди:

2HCl + CaO = CaCl 2 + H 2 O;

H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + ZN 2 O.

4. Киселините взаимодействат с амфотерни оксиди:

2HNO3 + ZnO = Zn(NO3)2 + H2O.

5. Киселините реагират с някои междинни соли, за да образуват нова сол и нова киселина; реакциите са възможни, ако резултатът е неразтворима сол или по-слаба (или по-летлива) киселина от оригинала. Например:

2HC1+Na2CO3 = 2NaCl+H2O +CO2;

2NaCl + H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 SO 4.

6. Киселините взаимодействат с металите. Естеството на продуктите от тези реакции зависи от естеството и концентрацията на киселината и от активността на метала. Например, разредена сярна киселина, солна киселина и други неокисляващи киселини реагират с метали, които са в серията от стандартни електродни потенциали (вижте Глава 7.) вляво от водорода. В резултат на реакцията се образуват сол и водороден газ:

H2SO4 (разреден) + Zn = ZnSO4 + H2;

2HC1 + Mg = MgCl2 + H2.

Окислителните киселини (концентрирана сярна киселина, азотна киселина HNO 3 с всякаква концентрация) също взаимодействат с метали, които са в серията от стандартни електродни потенциали след водорода, за да образуват сол и продукт на киселинна редукция. Например:

2H2SO4 (конц.) + Zn = ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

Получаване на киселини

1. Безкислородните киселини се получават чрез синтез от прости веществаи последващо разтваряне на продукта във вода.

S + H 2 = H 2 S.

2. Оксокиселините се получават чрез взаимодействие киселинни оксидис вода.

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

3. Повечето киселини могат да бъдат получени чрез взаимодействие на соли с киселини.

Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SiO 3 + Na 2 SO 4.

Амфотерни хидроксиди

1. В неутрална среда (чиста вода) амфотерните хидроксиди практически не се разтварят и не се дисоциират на йони. Те се разтварят в киселини и основи. Дисоциацията на амфотерните хидроксиди в кисела и алкална среда може да се изрази със следните уравнения:

Zn+ OH - Zn(OH)H + + ZnO

A1 3+ + ZON - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O

2. Амфотерните хидроксиди реагират както с киселини, така и с основи, образувайки сол и вода.

Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с киселини:

Zn(OH)2 + 2HCl + ZnCl2 + 2H2O;

Sn(OH) 2 + H 2 SO 4 = SnSO 4 + 2H 2 O.

Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с основи:

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O;

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2;

Pb(OH)2 + 2NaOHNa2.

соли – продукти на заместване на водородни атоми в киселинна молекула с метални атоми или заместване на хидроксиден йон в основна молекула с киселинни остатъци.

Общи химични свойства на солите

1. Солите във водни разтвори се дисоциират на йони:

а) средните соли се дисоциират на метални катиони и аниони на киселинни остатъци:

NaCN =Na + +СN - ;

6) киселинните соли се дисоциират на метални катиони и комплексни аниони:

KHSO 3 = K + + HSO 3 -;

в) основните соли се дисоциират на сложни катиони и аниони на киселинни остатъци:

AlOH(CH 3 COO) 2 = AlOH 2+ + 2CH 3 COO -.

2. Солите реагират с металите, за да образуват нова сол и нов метал. Даден метал може да измести от солевите разтвори само онези метали, които се намират вдясно от него електрохимични серииволтаж:

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Разтворимите соли реагират с алкали, за да образуват нова сол и нова основа. Реакцията е възможна, ако получената основа или сол се утаят.

Например:

FeCl 3 +3KOH = Fe(OH) 3 ↓+3KS1;

K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓+ 2KOH.

4. Солите реагират с киселини, за да образуват нова по-слаба киселина или нова неразтворима сол:

Na 2 CO 3 + 2HC1 = 2NaCl + CO 2 + H 2 O.

Когато една сол реагира с киселина, която образува дадена сол, се получава кисела сол (това е възможно, ако солта е образувана от многоосновна киселина).

Например:

Na2S + H2S = 2NaHS;

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

5. Солите могат да взаимодействат една с друга, за да образуват нови соли, ако една от солите се утаи:

AgNO 3 + KC1 = AgCl↓ + KNO 3.

6. Много соли се разлагат при нагряване:

MgCO 3 MgO+ CO 2;

2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2 .

7. Основните соли реагират с киселини, за да образуват средни соли и вода:

Fe(OH)2NO3 +HNO3 = FeOH(NO3)2 +H2O;

FeOH(NO 3) 2 + HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + H 2 O.

8. Киселинните соли реагират с алкали, за да образуват средни соли и вода:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O;

KN 2 RO 4 + KON = K 2 NRO 4 + H 2 O.

Получаване на соли

Всички методи за получаване на соли се основават на химични свойстванай-важните класове неорганични съединения. Десет класически метода за получаване на соли са представени в таблицата. 7.

В допълнение към общите методи за получаване на соли са възможни и някои частни методи:

1. Взаимодействие на метали, чиито оксиди и хидроксиди са амфотерни с основи.

2. Сливане на соли с определени киселинни оксиди.

K 2 CO 3 + SiO 2 K 2 SiO 3 + CO 2 .

3. Взаимодействие на алкали с халогени:

2KOH + Cl 2 KCl + KClO + H 2 O.

4. Взаимодействие на халогениди с халогени:

2KVg + Cl 2 = 2KS1 + Br 2.

Киселини- това са сложни вещества, чиито молекули се състоят от водородни атоми, които могат да бъдат заменени и киселинни остатъци.

Киселинният остатък има отрицателен заряд.

Безкислородни киселини: HCl, HBr, H 2 S и др.

Елемент, който заедно с водородните и кислородните атоми образува молекула кислородна киселина, Наречен киселинообразуващи.

Според броя на водородните атоми в молекулата киселините се делят на едноосновенИ многоосновен.

Едноосновните киселини съдържат един водороден атом: HCl, HNO 3, HBr и др.

Многоосновните киселини съдържат два или повече водородни атома: H 2 SO 4 (двуосновна), H 3 PO 4 (триосновна).

В безкислородни киселини към името на елемента, който образува киселината, добавете свързващата гласна „о“ и думите „... водородна киселина" Например: HF – флуороводородна киселина.

Ако киселинообразуващият елемент проявява максимално състояние на окисление (съответства на номера на групата), тогава добавете „...наякиселина". Но пример:

HNO 3 – азот и азкиселина (тъй като азотният атом има максимално ниво на окисление +5)

Ако степента на окисление на елемента е под максималната, тогава добавете "...изморенкиселина":

1+3-2
HNO 2 – азот изтощенкиселина (тъй като киселинообразуващият елемент N има минимална степенокисление).

H3PO4 – ортофосфорна киселина.

HPO 3 – метафосфорна киселина.

Структурни формули на киселини.

В молекула на киселина, съдържаща кислород, водороден атом е свързан с атом на киселиннообразуващия елемент чрез кислороден атом. Следователно, когато се съставя структурна формула, всички хидроксидни йони трябва първо да бъдат прикрепени към атома на киселинно образуващия елемент.

След това свържете останалите кислородни атоми с две чертички директно към атомите на киселиннообразуващия елемент (фиг. 2).

Винена киселина: общо описаниевещества, местоположение в природата, физически и химични характеристики. Свойства на солите на винената киселина. Производството му...

Винена киселина: структурна формула, свойства, получаване и приложение

От Masterweb

04.12.2018 15:00

Винената киселина принадлежи към класа на карбоксилните киселини. Това вещество получи името си поради факта, че основният източник на производството му е гроздовият сок. По време на ферментацията на последния се отделя киселина под формата на слабо разтворима калиева сол. Основната област на приложение на това вещество е производството на продукти Хранително-вкусовата промишленост.

общо описание

Винената киселина принадлежи към категорията на ацикличните двуосновни хидрокиселини, които съдържат както хидроксилни, така и карбоксилни групи. Такива съединения също се считат за хидроксилни производни на карбоксилни киселини. Това вещество има и други имена:

• диоксиянтарна;
• тартар;
• 2,3-дихидроксибутандиова киселина.

Химична формула на винената киселина: C4H6O6.

Това съединение се характеризира със стереоизометрия и може да съществува в 3 форми. Структурните формули на винената киселина са представени на фигурата по-долу.

Третата форма (мезотартаровата киселина) е най-стабилна. D- и L-киселините са оптически активни, но смес от тези изомери, взети в еквивалентни количества, е оптически неактивна. Тази киселина се нарича още r- или i-винена (рацемична, гроздова). На външен вид това вещество е безцветни кристалиили бял прах.

Местоположение сред природата

L-винената (RR-винена) и гроздовата киселина се намират в големи количества в гроздето, продуктите от неговата преработка, както и в киселите сокове на много плодове. Това съединение е изолирано за първи път от зъбен камък, утайка, която изпада при приготвянето на вино. Това е смес от калиев тартарат и калций.

Мезотартаровата киселина не се среща в природата. Може да се получи само по изкуствен път - чрез варене на D- и L-изомери в каустични основи, както и чрез окисляване на малеинова киселина или фенол.

физически характеристики

Основен физични свойствавинена киселина са:

• Молекулно тегло – 150 а. Яжте.
• Точка на топене: o D- или L-изомер – 170 °C; o гроздова киселина – 260 °C; o мезовинена киселина – 140 °C.
• Плътност – 1,66-1,76 g/cm3.
• Разтворимост - 135 g безводно вещество на 100 g вода (при температура 20 ° C).
• Топлина на изгаряне – 1096,7 kJ/(g∙mol).
• Специфична топлоемкост – 1,26 kJ/(mol∙°С).
• Моларен топлинен капацитет – 0,189 kJ/(mol∙°С).

Киселината се разтваря добре във вода и се наблюдава поглъщане на топлина и понижаване на температурата на разтвора.

Кристализацията от водни разтвори протича в хидратна форма (2C4H6O6)∙H2O. Кристалите имат формата на ромбични призми. При мезовинената киселина те са призматични или люспести. При нагряване над 73 °C, безводната форма кристализира от алкохол.

Химични свойства

Винената киселина, подобно на другите хидрокси киселини, притежава всички свойства на алкохолите и киселините. Функционалните групи –COOH и –OH могат да реагират с други съединения както независимо, така и да имат взаимно влияние, което определя химичните характеристики на това вещество:

• Електролитна дисоциация. Винената киселина е по-силен електролит от изходните карбоксилни киселини. D- или L-изомерите имат най-висока степен на дисоциация, мезовинената киселина има най-малка.
• Образуване на кисели и средни соли (тартарати). Най-често срещаните от тях са: кисел тартарат и калиев тартарат, калциев тартарат.
• Образуване на хелатни комплекси с метали с различна структура. Съставът на тези съединения зависи от киселинността на средата.
• Образуване на естери при заместване на –OH в карбоксилната група.

Когато L-винената киселина се нагрее до 165 °C, продуктът е доминиран от мезовинена и гроздова киселина, в диапазона 165-175 °C от гроздова, а над 175 °C от метавинена киселина, която е жълтеникаво смолисто вещество.

Гроздова киселина при нагряване до 130 ° C се смесва с солна киселиначастично се превръща в мезо-вино.

Свойства на солите

Сред характеристиките на солите на винената киселина са следните:

• Киселинна калиева сол KHC4H4O6 (калиев хидроген тартарат, зъбен камък): o слабо разтворим във вода и алкохол; o утаява се при продължителна експозиция; o има вид на безцветни малки кристали, чиято форма може да бъде ромбична, квадратна, шестоъгълна или правоъгълна; o относителна плътност – 1.973.
• Калциев тартарат CaC4H4O6: o външен вид– ромбични кристали; o слабо разтворим във вода.
• Средна калиева сол K2C4H4∙0,5 H2O, кисела калциева сол CaH2 (C4H4O6)2 – добра разтворимост във вода.

Синтез

Има 2 вида суровини за производство на винена киселина:

• тартаратна вар (продукт от преработка на джибри, утаени дрожди, отпадъци от производството на конячен алкохол от виноматериали);
• калиев хидроген тартарат (образува се в младото вино при охлаждане, както и при концентриране на гроздов сок).

Натрупването на винена киселина в гроздето зависи от неговия сорт и климатичните условия, в които е отгледано (през студените години се образува по-малко).

Винената вар първо се пречиства от примеси чрез промиване с вода, филтриране и центрофугиране. Калиевият хидроторат се смила в топкови мелници или трошачки до размер на частиците 0,1-0,3 mm и след това се преработва във вар в реакция на обменно утаяване с калциев хлорид и калциев карбонат.

Винената киселина се произвежда в реактори. Първо се налива вода след измиване на гипсовата утайка, след което се зарежда крем от зъбен камък в размер на 80-90 kg/m3. Тази маса се загрява до 70-80 ° C, към нея се добавят калциев хлорид и варно мляко. Разграждането на зъбния камък продължава 3-3,5 часа, след което суспензията се филтрира и измива.

Киселината се изолира от тартарат на вар чрез разлагане на H2SO4 в стоманен реактор, устойчив на киселини. Масата се загрява до 85-90 °C. Излишната киселина се неутрализира в края на процеса с помощта на тебешир. Киселинността на разтвора трябва да бъде не повече от 1,5. След това разтворът на винената киселина се изпарява и кристализира. Разтвореният гипс се утаява.

Области на използване

Използването на винена киселина се свързва главно с хранително-вкусовата промишленост. Употребата му спомага за повишаване на апетита, подобряване на секреторната функция на стомаха и панкреаса и подобряване на храносмилателния процес. Преди това винената киселина беше широко използвана като подкиселител, но сега тя е заменена от лимонена киселина (включително във винопроизводството при обработка на много узряло грозде).

Естерът на диацетил тартарат се използва за подобряване на качеството на хляба. Благодарение на използването му се увеличават порьозността и обемът на хлебните трохи, както и срокът на годност.

Основните области на приложение на винената киселина се дължат на нейните физикохимични свойства:

• подкислител и регулатор на киселинността;
• антиоксидант;
• консервант;
• катализатор за солеолиза с вода в органичния синтез и аналитичната химия.

В хранително-вкусовата промишленост веществото се използва като добавка E334 в такива хранителни продукти като:

• сладкарски изделия, бисквити;
• консервирани зеленчуци и плодове;
• желета и конфитюри;
• нискоалкохолни напитки, лимонада.

Метавинената киселина се използва като стабилизатор и добавка за предотвратяване на помътняване на вино, шампанско и появата на зъбен камък.

Винопроизводство и пивоварство

Винената киселина се добавя към мъстта, ако нивото й е под 0,65% за червени вина и 0,7-0,8% за бели вина. Корекциите се правят преди началото на ферментацията. Първо правят това на прототип, след това веществото се добавя към пивната мъст на малки порции. Ако винената киселина е в излишък, тогава се извършва студена стабилизация. В противен случай кристалите ще се утаят в бутилки търговско вино.

При производството на бира киселината се използва за измиване на култивирани дрожди от диви дрожди. Замърсяването на бирата от последното е причина за нейната мътност и дефекти. Добавянето дори на малко количество винена киселина (0,5-1,0%) неутрализира тези микроорганизми.

Улица Киевян, 16 0016 Армения, Ереван +374 11 233 255

При графично изобразяване на формулите на веществата последователността на подреждането на атомите в молекулата се посочва с помощта на така наречените валентни удари (терминът "валентен удар" е предложен през 1858 г. от А. Купър за обозначаване на химичните сили на сцепление на атомите ), иначе наричана валентна линия (всяка валентна линия или валентно число, еквивалентно на една двойка електрони в ковалентни съединения или на един електрон, участващ в образуването на йонна връзка). Графичните представяния на формули често погрешно се бъркат със структурни формули, които са приемливи само за съединения с ковалентна връзка и показват относителното разположение на атомите в молекулата.

Да, формулатанa-CЛне е структурна, т.к нaCI е йонно съединение; в неговата кристална решетка няма молекули (молекули наСЛсъществуват само в газова фаза). Във възлите на кристалната решетка нaCI са йони и всеки нa+ е заобиколен от шест хлоридни йона. Това е графично представяне на формулата на вещество, което показва, че натриевите йони не са свързани един с друг, а с хлоридни йони. Хлоридните йони не се свързват помежду си, те са свързани с натриеви йони.

Нека покажем това с примери. Мислено първо „разделяме“ лист хартия на няколко колони и извършваме действия според алгоритми за графично изобразяване на формулите на оксиди, основи, киселини и соли в следния ред.

Графично представяне на формули на оксиди (например А л 2 О 3 )

III II

1. Определете валентността на атомите на елементите в А л 2 О 3

2. Записваме химичните знаци на металните атоми на първо място (първа колона). Ако има повече от един метален атом, тогава го записваме в една колона и обозначаваме валентността (броя на връзките между атомите) с валентни черти

З. Второто място (колона), също в една колона, е заето от химичните знаци на кислородните атоми и всеки кислороден атом трябва да има две валентни черти, тъй като кислородът е двувалентен

lll ll l

Графично представяне на базови формули(Например Е e(OH) 3)

1. Определете валентността на атомите на елементите Ее(ОН) 3

2. На първо място (първа колона) записваме химичните символи на металните атоми, обозначаващи тяхната валентност F e

H. Второто място (колона) е заето от химичните знаци на кислородните атоми, които са свързани с една връзка към металния атом, втората връзка е все още „свободна“

4. Третото място (колона) е заето от химичните знаци на водородните атоми, присъединяващи се към „свободната“ валентност на кислородните атоми

Графично представяне на киселинни формули (например H 2 ТАКА 4 )

лВлll

1. Определете валентността на атомите на елементите H 2 ТАКА 4 .

2. На първо място (първа колона) пишем химичните знаци на водородните атоми в една колона с обозначението на валентността

Н-

Н-

H. Второто място (колона) е заето от кислородни атоми, свързващи водороден атом с една валентна връзка, докато втората валентност на всеки кислороден атом все още е „свободна“

НО -

НО -

4. Третото място (колона) е заето от химичните знаци на киселинно образуващите атоми с обозначение на валентността

5. Кислородните атоми се добавят към „свободните“ валенции на образуващия киселина атом съгласно правилото за валентността

Графично представяне на солни формули

Средни соли (Например,Fe 2 ТАКА 4 ) 3) В средните соли всички водородни атоми на киселината са заменени с метални атоми, следователно, когато графично изобразяват техните формули, първото място (първата колона) се заема от химичните знаци на металните атоми с обозначението на валентността , и след това - както при киселините, тоест второто място (колона), заето от химичните знаци на кислородните атоми, третото място (колона) е химичните знаци на киселинно образуващите атоми, има три от тях и те са прикрепени към шест кислородни атома. Кислородните атоми се добавят към „свободните“ валенции на образуващия киселина съгласно правилото за валентност

Киселинни соли ( например Ba(H 2 П.О. 4 ) 2) Киселинните соли могат да се разглеждат като продукти на частично заместване на водородни атоми в киселина с метални атоми, следователно, при съставяне на графични формули на киселинни соли, химичните знаци на металните и водородните атоми с обозначението на валентността са написани в първото място (първа колона)

Н-

Н-

Va =

Н-

Н-

Второто място (колона) е заето от химичните знаци на кислородните атоми