Продолжение. Начало см. в № 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26,
28, 29, 30, 31, 32, 33, 34/2004

Урок 26. Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты – вещества с общей формулой

Здесь R – атом Н или углеводородный радикал: СН₃, С₂Н₅, С₃Н₇ и т.п.
Функциональная группа карбоновых кислот – карбоксильная группа

Карбоновые кислоты с одной группой СООН в молекуле – одноосновные, с двумя группами СООН – двухосновные и т.д.
В зависимости от природы радикала R различают предельные, непредельные и ароматические карбоновые кислоты (табл. 12).

Таблица 12

Различные представители карбоновых кислот

Одноосновные кислоты			Двухосновные кислоты
Предельные	Непредельные	Ароматические
НСООН метановая (муравьиная) кислота	СН2=СНСООН пропеновая (акриловая) кислота	бензойная кислота	НООС–СООН этандиовая (щавелевая) кислота
СН3СООН этановая (уксусная) кислота	метакриловая кислота	n-толуиловая кислота	НООССН2СООН пропандиовая (малоновая) кислота
(СН3)2СНСООН изобутановая кислота	СН3СН=СНСООН бутен-2-овая (кротоновая) кислота	салициловая кислота	фталевая кислота

Названия карбоновых кислот по международной номенклатуре образуют от названий предельных углеводородов с таким же углеродным скелетом прибавлением окончания -овая и слова «кислота». Наряду с системными названиями многие карбоновые кислоты имеют исторически сложившиеся названия (табл. 13).

Таблица 13

Названия карбоновых кислот
как производных углеводородов

Углеводород	Kарбоновая кислота
СН3СН2СН3 пропан	СН3СН2СООН пропановая (пропионовая) кислота
СН3СН2СН2СН3 бутан	СН3СН2СН2СООН бутановая (масляная) кислота
СН2=СНСН2СН3 бутен-1	СН2=СНСН2СООН бутен-3-овая кислота
СНССН3 пропин	СНССООН пропиновая кислота

Изомерия карбоновых кислот включает:
а) изменение углеродного скелета радикала при карбоксильной группе, например:

б) межклассовую изомерию, например:

Получение карбоновых кислот

Природные источники карбоновых кислот

Из солей карбоновых кислот действием сильных минеральных кислот:

Каталитическое окисление углеводородов:

Окисление спиртов под действием ферментов или других катализаторов:

Окисление альдегидов с помощью окислителей:

Карбонилирование спиртов под давлением и в присутствии катализатора:

Синтез муравьиной кислоты из монооксида углерода:

Окисление алкилзамещенных ароматических соединений в ароматические (бензойные) карбоновые кислоты:

УПРАЖНЕНИЯ

1. По заданным молекулярным формулам составьте структурные формулы линейных карбоновых кислот и дайте им названия: С₃Н₆О₂, С₅Н₁₀О₂, С₄Н₆О₂, С₈Н₈О₂, С₄Н₆О₄.

2. Запишите структурную формулу изомера лимонной кислоты:

3. Составьте по одной структурной формуле карбоновых кислот разных классов (всего пять), содержащих цикл или имеющих разветвленное строение, с семью атомами С в молекуле. Это могут быть кислоты: а) одноосновные; б) двухосновные; в) предельные; г) непредельные;
д) алифатические; е) ароматические.

4. Приведите структурные формулы карбоновых кислот по их названиям: а) муравьиная кислота; б) бромуксусная кислота; в) п-метоксибензойная кислота; г) изомасляная кислота;
д) щавелевая кислота; е) акриловая кислота; ж) циклопропанкарбоновая кислота.

6. При 110 °С и 454 мм рт. ст. 0,11 г уксусной кислоты (t_кип = 118 °С) занимает (в виде пара)
63,7 мл, а при 156 °С и 458 мм рт. ст. 0,081 г занимает объем 66,4 мл. Вычислите молярную массу уксусной кислоты в газовой фазе при каждой температуре. Объясните полученные результаты.

7. Какая карбоновая кислота получится при окислении: а) п-бромтолуола; б) о-ксилола
[1,2-(СН₃)₂С₆Н₄]?

8. Составьте уравнения реакций окисления этиленгликоля НОСН₂СН₂ОН и малонового альдегида ОНССН₂СНО в соответствующие дикарбоновые кислоты.

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 26

1. Структурные формулы и названия линейных карбоновых кислот:

2.

3. Карбоновые кислоты разных классов с семью атомами С (С₇) в молекуле:

4. Структурные формулы карбоновых кислот по их названиям:

5. Реакции получения трех кислот из задания 4:

6. Воспользуемся формулой объединенного газового закона:

pV = (m/M)RT

и рассчитаем молярные массы паров уксусной кислоты при заданных температурах.
В указанной формуле R – универсальная газовая постоянная:

R = 8,31 Дж/(моль•К) = 0,082 (л•атм)/(моль•К) = 0,082•760 (л•мм рт. ст.)/(моль•К).

М_110° = mRT/(pV) = 0,11•0,082•760•(110 + 273)/(454•0,0637) = 91 г/моль;
М_156° = 0,081•0,082•760•(156 + 273)/(458•0,0664) = 71 г/моль.

Такой результат (М_эксп > М(СН₃СООН) = 60 г/моль) объясняется димеризацией молекул уксусной кислоты вследствие образования межмолекулярных водородных связей (обозначены точками):

С повышением температуры степень ассоциации молекул СН₃СООН уменьшается.

7.

8.