KYSLÍKOVÉ ZLÚČENINY: VLASTNOSTI, REAKCIE, POUŽITIA - CHÉMIA - 2025

Tieto zlúčeniny kyslíka sú tie, ktoré obsahujú kyslík, buď kovalentne alebo iónovo. Najznámejšie sú organické molekuly, ktoré majú väzby CO; ale rodina je omnoho širšia a poskytuje prepojenia ako Si-O, PO, Fe-O alebo podobné.

Kovalentné oxygenáty sú zvyčajne organické (s uhlíkovými kostrami), zatiaľ čo iónové zlúčeniny sú anorganické, ktoré sa v podstate skladajú z oxidov (kovových a nekovových). Samozrejme existuje mnoho výnimiek z predchádzajúceho pravidla; ale všetky majú spoločnú prítomnosť atómov kyslíka (alebo iónov).

Bubliny kyslíka stúpajúce z hlbín mora. Zdroj: Pxhere.

Kyslík je ľahko prítomný, keď bubliny vo vode (horný obrázok) alebo v akomkoľvek inom rozpúšťadle, kde sa nerozpustí. Je to vo vzduchu, ktorý dýchame, v horách, v cemente a v rastlinných a živočíšnych tkanivách.

Kyslíky sú všade. Tie kovalentného typu nie sú také „rozlíšiteľné“ ako ostatné, pretože majú vzhľad priehľadných tekutín alebo slabých farieb; napriek tomu je tam kyslík viazaný niekoľkými spôsobmi.

vlastnosti

Pretože rodina okysličovadiel je taká rozsiahla, tento článok sa zameriava iba na organické a kovalentné typy.

Stupeň oxidácie

Všetci majú spoločné dlhopisy CO, bez ohľadu na ich štruktúru; ak je lineárny, rozvetvený, cyklický, zložitý atď. Čím viac väzieb CO existuje, tým viac sa okysličuje zlúčenina alebo molekula; a preto je jej stupeň oxidácie vyšší. Tým, že sú oxidované zlúčeniny, ktoré majú hodnotu redundancie, sú oxidované.

V závislosti od stupňa oxidácie sa uvoľňujú rôzne typy takýchto zlúčenín. Najmenej oxidované sú alkoholy a étery; v prvom prípade existuje väzba C-OH (buď tento primárny, sekundárny alebo terciárny uhlík), a v druhej väzbe COC. Preto je možné tvrdiť, že étery sú viac oxidované ako alkoholy.

Podľa rovnakej témy, aldehydy a ketóny sledujú stupeň oxidácie; Toto sú karbonylové zlúčeniny a nazývajú sa preto, že majú karbonylovú skupinu, C = O. Nakoniec sú tu estery a karboxylové kyseliny, ktoré sú nosičmi karboxylovej skupiny, COOH.

Funkčné skupiny

Vlastnosti týchto zlúčenín sú funkciou stupňa oxidácie; a podobne sa to odráža v prítomnosti, nedostatku alebo hojnosti vyššie uvedených funkčných skupín: OH, CO a COOH. Čím väčší je počet týchto skupín prítomných v zlúčenine, tým viac bude okysličená.

Nemožno zabudnúť ani na interné väzby COC, ktoré v porovnaní s okysličenými skupinami strácajú význam.

A akú úlohu hrajú takéto molekuly v molekule? Definujú jeho reaktivitu a tiež predstavujú aktívne miesta, kde molekula môže podstúpiť transformáciu. Toto je dôležitá vlastnosť: sú stavebnými kameňmi makromolekúl alebo zlúčenín na konkrétne účely.

polarita

Oxygenáty sú všeobecne polárne. Dôvodom je skutočnosť, že atómy kyslíka sú vysoko elektronegatívne, a tak vytvárajú trvalé dipólové momenty.

Existuje však veľa premenných, ktoré určujú, či sú alebo nie sú polárne; napríklad symetria molekuly, ktorá má za následok zrušenie vektora takýchto dipólových momentov.

názvoslovie

Každý typ oxidovaných zlúčenín má svoje pokyny, ktoré sa majú pomenovať podľa nomenklatúry IUPAC. Nomenklatúry niektorých z týchto zlúčenín sú stručne opísané nižšie.

alkoholy

Napríklad alkoholy sú pomenované pridaním prípony -ol na koniec mien alkánov, z ktorých pochádzajú. To znamená, že alkohol odvodený z metánu, CH ₄ , sa bude nazývať metanolu, CH ₃ OH.

aldehydy

Niečo podobné sa deje pre aldehydy, ale pridáva sa prípona -al. Vo vašom prípade nemajú skupinu OH, ale CHO, nazývanú formyl. Toto nie je nič viac ako karbonylová skupina s vodíkom viazaným priamo na uhlík.

Takto sa z CH ₄ a "odstránenie" dva atómy vodíka, budeme mať molekulu HCOH alebo H _2, C = O, s názvom formaldehyd (alebo formaldehyd, v súlade s tradičnou nomenklatúry).

ketóny

Pre ketóny je prípona –ona. O karbonylovej skupine sa žiada, aby mala najnižší lokátor, keď sa uvádza uhlík v hlavnom reťazci. Tak, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ je 2-hexanonu, a nie 5-hexanon; v skutočnosti sú v tomto príklade obe zlúčeniny ekvivalentné.

Étery a estery

Ich mená sú podobné, ale prvé majú všeobecný vzorec ROR, zatiaľ čo druhé majú RCOOR. R a R 'znamenajú rovnaké alebo rôzne alkylové skupiny, ktoré sú uvedené v abecednom poradí v prípade éterov; alebo v závislosti od toho, ktorá je naviazaná na karbonylovej skupine, v prípade esterov.

Napríklad, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ je etyl-éter. Kým CH ₃ Cooch ₂ CH ₃ je etyl Ethanovho. Prečo etanoát a nie metanoát? Vzhľadom k tomu, že je považované za nielen CH ₃ , ale aj karbonylovú skupinu, pretože CH ₃ CO- predstavuje "kyseliny" časť esteru.

reakcie

Bolo uvedené, že funkčné skupiny sú zodpovedné za definovanie reaktivity okysličovadiel. Napríklad OH sa môže uvoľňovať vo forme molekuly vody; potom sa hovorí o dehydratácii. Táto dehydratácia je výhodná v prítomnosti tepla a kyslého média.

Étery naopak reagujú v prítomnosti halogenovodíkov, HX. Pritom sú ich COC väzby rozdelené za vzniku alkylhalogenidov, RX.

V závislosti od podmienok prostredia sa zlúčenina môže ďalej oxidovať. Napríklad étery sa môžu transformovať na organické peroxidy, ROOR '. Tiež sú známe oxidácie primárnych a sekundárnych alkoholov na aldehydy a ketóny.

Aldehydy sa zase môžu oxidovať na karboxylové kyseliny. Tieto sa v prítomnosti alkoholov a kyslého alebo zásaditého média podrobia esterifikačnej reakcii za vzniku esterov.

Vo všeobecnosti sú reakcie zamerané na zvýšenie alebo zníženie stupňa oxidácie zlúčeniny; ale v tomto procese môže viesť k vzniku nových štruktúr, nových zlúčenín.

aplikácia

Keď sú ich množstvá kontrolované, sú veľmi užitočné ako prísady (liečivá, potraviny, pri formulácii výrobkov, benzínu atď.) Alebo ako rozpúšťadlá. Ich použitie samozrejme podlieha povahe okysličovadla, ale ak sú potrebné polárne druhy, potom je pravdepodobné, že to bude možné.

Problém s týmito zlúčeninami je, že keď horia, môžu produkovať výrobky, ktoré sú škodlivé pre život a životné prostredie. Napríklad prebytok okysličených zlúčenín ako nečistôt v benzíne predstavuje negatívny aspekt, pretože vytvára znečisťujúce látky. To isté sa stane, ak zdrojmi paliva sú rastlinné hmoty (biopalivá).

Príklady

Nakoniec sa uvádza rad príkladov okysličených zlúčenín:

- etanol.

- dietyléter.

- Acetón.

- hexanol.

- izoamyletanolát.

- Kyselina mravčia.

- Mastné kyseliny.

- Korunné étery.

- izopropanol.

- Metoxybenzén.

- fenylmetyléter.

- Butanal.

- Propanón.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Morrison, RT a Boyd, RN (1987). Organická chémia. (5. vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Carey, FA (2008). Organická chémia. (6. vydanie). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10. vydanie.). Wiley Plus.
5. Andrew Tipler. (2010). Stanovenie kyslíkových zlúčenín s nízkym obsahom kyslíka v benzíne s použitím technológie Clarus 680 GC s technológiou S-Swafer MicroChannel Flow. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 USA.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Hydrodeoxygenácia guajakolu na uhlíkových nosičoch s kovovými katalyzátormi. ChemCatChem 5, 3041 - 3049. dx.doi.org