Um dos elementos químicos mais comuns incluídos na grande maioria dos produtos químicos é o oxigênio. Óxidos, ácidos, bases, álcoois, fenóis e outros compostos contendo oxigênio são estudados no curso de química orgânica e inorgânica. Em nosso artigo, estudaremos as propriedades, bem como daremos exemplos de sua aplicação na indústria, agricultura e medicina.
Óxidos
A estrutura mais simples são os compostos binários de metais e não metais com oxigênio. A classificação dos óxidos inclui os seguintes grupos: ácidos, básicos, anfotéricos e indiferentes. O principal critério para a divisão de todas essas substâncias é qual elemento se combina com o oxigênio. Se for metal, então eles são básicos. Por exemplo: CuO, MgO, Na2O - óxidos de cobre, magnésio, sódio. Sua principal propriedade química é a reação com ácidos. Então, o óxido de cobre reage com ácido clorídrico:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
A presença de átomos de elementos não metálicos nas moléculas de compostos binários indica sua pertença a óxidos ácidos, por exemplo, óxido de hidrogênio H2O, dióxido de carbono CO 2, pentóxido de fósforo P2O5. A capacidade de tais substâncias reagirem com álcalis é sua principal característica química.
Como resultado da reação, sais de dois tipos podem ser formados: ácidos ou médios. Isso dependerá de quantos mols de álcali reagem:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Outro grupo de compostos contendo oxigênio, que inclui elementos químicos como zinco ou alumínio, são chamados de óxidos anfotéricos. Em suas propriedades, há uma tendência à interação química com ácidos e álcalis. Os produtos da interação de óxidos ácidos com água são ácidos. Por exemplo, na reação de anidrido sulfúrico e água, o ácido sulfato é formado. Os ácidos são uma das classes mais importantes de compostos contendo oxigênio.
Ácidos e suas propriedades
Os compostos que consistem em átomos de hidrogênio associados a íons complexos de resíduos ácidos são ácidos. Convencionalmente, eles podem ser divididos em inorgânicos, por exemplo, ácido carbônico, sulfato, nitrato e compostos orgânicos. Estes últimos incluem ácido acético, ácido fórmico, ácido oleico. Ambos os grupos de substâncias têm propriedades semelhantes. Então, eles entram em uma reação de neutralização com bases, reagem com sais eóxidos básicos. Quase todos os ácidos contendo oxigênio em soluções aquosas dissociam-se em íons, sendo condutores do segundo tipo. É possível determinar a natureza ácida de seu ambiente, devido à presença excessiva de íons de hidrogênio, usando indicadores. Por exemplo, o tornassol roxo fica vermelho quando adicionado a uma solução ácida. Um representante típico de compostos orgânicos é o ácido acético contendo um grupo carboxila. Inclui um átomo de hidrogênio, que determina as propriedades ácidas da substância. É um líquido incolor com odor pungente específico, cristalizando em temperaturas abaixo de 17 °C. CH3COOH, como outros ácidos contendo oxigênio, é perfeitamente solúvel em água em qualquer proporção. Sua solução de 3 a 5% é conhecida na vida cotidiana sob o nome de vinagre, que é usado na culinária como tempero. A substância também encontrou seu uso na produção de seda de acetato, corantes, plásticos e alguns medicamentos.
Compostos orgânicos contendo oxigênio
Em química, pode-se distinguir um grande grupo de substâncias contendo, além de carbono e hidrogênio, também partículas de oxigênio. Estes são ácidos carboxílicos, ésteres, aldeídos, álcoois e fenóis. Todas as suas propriedades químicas são determinadas pela presença nas moléculas de complexos especiais - grupos funcionais. Por exemplo, a fórmula química geral de um álcool contendo apenas ligações limitantes entre átomos é ROH, onde R é um radical hidrocarboneto. Esses compostos são geralmente considerados como derivados de alcanos, nos quais umo átomo de hidrogênio é substituído por um grupo hidroxo.
Propriedades físicas e químicas dos álcoois
Estado agregado de álcoois são compostos líquidos ou sólidos. Não existem substâncias gasosas entre os álcoois, o que pode ser explicado pela formação de associados - grupos constituídos por várias moléculas ligadas por fracas ligações de hidrogênio. Este fato também determina a boa solubilidade dos álcoois inferiores em água. No entanto, em soluções aquosas, substâncias orgânicas contendo oxigênio - álcoois, não se dissociam em íons, não alteram a cor dos indicadores, ou seja, eles têm uma reação neutra. O átomo de hidrogênio do grupo funcional está fracamente ligado a outras partículas, portanto, nas interações químicas, é capaz de deixar a molécula. No mesmo local de valência livre, é substituído por outros átomos, por exemplo, em reações com metais ativos ou com álcalis - por átomos de metal. Na presença de catalisadores como malha de platina ou cobre, os álcoois são oxidados por agentes oxidantes vigorosos, bicromato de potássio ou permanganato de potássio, em aldeídos.
Reação de esterificação
Uma das propriedades químicas mais importantes das substâncias orgânicas contendo oxigênio: álcoois e ácidos é uma reação que leva à produção de ésteres. É de grande importância prática e é utilizado na indústria para a extração de ésteres utilizados como solventes na indústria alimentícia (na forma de essências de frutas). Na medicina, alguns dos ésteres são usados como antiespasmódicos, por exemplo, o nitrito de etila dilata os vasos sanguíneos periféricos eO nitrito de isoamila é um protetor dos espasmos das artérias coronárias. A equação da reação de esterificação é a seguinte:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
Nele, CH3COOH é ácido acético, e C2H5OH é a fórmula química do álcool etanol.
Aldeídos
Se um composto contém um grupo funcional –COH, então ele pertence aos aldeídos. Apresentam-se como produtos de oxidação posterior de álcoois, por exemplo, com agentes oxidantes como o óxido de cobre.
A presença de um complexo carbonílico nas moléculas de fórmico ou acetaldeído determina sua capacidade de polimerizar e ligar átomos de outros elementos químicos. As reações qualitativas que podem ser usadas para comprovar a presença de um grupo carbonila e a pertença de uma substância a aldeídos são a reação do espelho de prata e a interação com o hidróxido de cobre quando aquecido:
Acetaldeído, que é usado na indústria para produzir ácido acético, recebeu o maior uso - um produto de grande tonelagem de síntese orgânica.
Propriedades de compostos orgânicos contendo oxigênio - ácidos carboxílicos
A presença de um grupo carboxila - um ou mais - é uma característica dos ácidos carboxílicos. Devido à estrutura do grupo funcional, os dímeros podem se formar em soluções ácidas. Eles estão ligados entre si por ligações de hidrogênio. Os compostos dissociam-se em cátions de hidrogênio e ânions de resíduos ácidos e são eletrólitos fracos. Uma exceção é o primeiro representante de uma série de limitaçõesácidos monobásicos - fórmico ou metano, que é um condutor do segundo tipo de força média. A presença de apenas ligações sigma simples nas moléculas indica o limite, mas se as substâncias possuem ligações pi duplas em sua composição, estas são substâncias insaturadas. O primeiro grupo inclui ácidos como metano, acético, butírico. O segundo é representado por compostos que fazem parte de gorduras líquidas - óleos, por exemplo, ácido oleico. As propriedades químicas dos compostos contendo oxigênio: ácidos orgânicos e inorgânicos são amplamente semelhantes. Assim, eles podem interagir com metais ativos, seus óxidos, com álcalis e também com álcoois. Por exemplo, o ácido acético reage com sódio, óxido e soda cáustica para formar um sal - acetato de sódio:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Um lugar especial é ocupado por compostos de ácidos carboxílicos contendo oxigênio superior: esteárico e palmítico, com um álcool tri-hídrico saturado - glicerina. Eles pertencem aos ésteres e são chamados de gorduras. Os mesmos ácidos fazem parte dos sais de sódio e potássio como resíduo ácido, formando sabões.
Gorduras e sabonetes
Importantes compostos orgânicos que são amplamente distribuídos na vida selvagem e desempenham um papel importante, pois a substância mais intensiva em energia são as gorduras. Eles não são um composto individual, mas uma mistura de glicerídeos heterogêneos. Estes são compostos do álcool polihídrico limitante - glicerina, que, como metanol e fenol, contém grupos funcionais hidroxila. As gorduras podem ser hidrolisadasaquecimento com água na presença de catalisadores: álcalis, ácidos, óxidos de zinco, magnésio. Os produtos da reação serão o glicerol e vários ácidos carboxílicos, posteriormente utilizados para a produção de sabão. Para não usar gorduras comestíveis naturais caras neste processo, os ácidos carboxílicos necessários são obtidos por oxidação da parafina.
Fenóis
Chegando às classes de compostos contendo oxigênio, vamos nos concentrar nos fenóis. Eles são representados pelo radical fenil -C6H5, ligado a um ou mais grupos hidroxila funcionais. O representante mais simples desta classe é o ácido carbólico, ou fenol. Como um ácido muito fraco, pode interagir com álcalis e metais ativos - sódio, potássio. Substância com propriedades bactericidas pronunciadas - o fenol é usado na medicina, bem como na produção de corantes e resinas de fenol-formaldeído.
Em nosso artigo, estudamos as principais classes de compostos contendo oxigênio e também consideramos suas propriedades químicas.
