Compuși carboxilici - acizi carboxilici - acizi organici

Sunt compuşi organici, care se găsesc şi în natură, în regnul vegetal şi animal, având stabilitate mare şi fiind rezultatul oxidărilor finale a mai multor compuşi organici. Se mai numesc acizi deoarece dau reacţie acidă în soluţie apoasă (pH < 7).

Nomenclatură:

Regulă: numele hidrocarburii cu acelaşi număr de atomi de carbon se adaugă sufixul “oic”. Se citesc ca derivaţi de hidrocarbură folosind sufixul carboxilic. Se folosesc denumiri uzuale (vezi reprezentanţi). În cazul acizilor cu catene complicate numerotarea catenei se face începând de la gruparea carboxil folosind cifre arabe sau litere greceşti.

Clasificare:

După natura radicalilor hidrocarbonaţi:

După numărul grupărilor carboxil:

Structura grupării carboxil. Proprietăţi caracteristice.

Gruparea carboxil este o grupare funcţională, trivalentă, plană, cu atomul de carbon hibridizat sp2 şi formată dintr-o grupare carbonil şi una hidroxil. Cele două grupări, datorită conjugării care apare între electronii neparticipanţi ai atomului de oxigen a grupării –OH şi electronii  ai grupei carbonil îşi pierd individualitatea, gruparea carbonil îşi pierde caracterul nesaturat, iar densitatea electronică a grupării –OH scade, aceasta mărindu-şi aciditatea.

Proprietăţi caracteristice:

1) Aciditatea: gruparea –OH din compuşii carboxilici are un caracter acid mai accentuat comparativ cu grupările –OH din alcooli şi fenoli:

Soluţiile apoase au pH < 7, iar indicatorii virează. Aciditatea compuşilor carboxilici se explică pe lângă structura fundamentală a grupei carboxil, unde OH+ are densitate electronică scăzută, şi prin stabilizarea anionului carboxilat obţinut prin ionizarea acidului.

S-a realizat o conjugare izovalentă obţinându-se identitatea covalenţelor. Aciditatea compuşilor carboxilici depinde de natura substituenţilor grefaţi la gruparea carboxil, aceştia influenţând atât structura fundamentală cât şi anionul carboxilat.

2) Între moleculele de acizi apar punţi de hidrogen mai puternice decât la alcooli. De cele mai multe ori acizii formează dimeri şi sunt posibili şi polimeri liniari.

Punţile influenţează valorile punctelor de fierbere care sunt mari ca ale alcoolilor cu acelaşi număr de atomi de carbon.

Acizi monocarboxilici

Proprietăţi fizice:

Stare de agregare: C1 – C10 sunt lichizi; > C10 sunt solizi.

Solubilitate: termenii inferiori sunt solubili în apă, solubilitatea scăzând cu creşterea catenei şi ajungând ca acidul lauric (C12) să fie insolubil.

Punctele de fierbere sunt anormal de ridicate şi cresc monoton în serie.

Punctele de topire alternează în funcţie de numărul atomilor de carbon, acizii cu număr par având punctele de topire mai ridicate decât cei cu număr impar. Acizii cu număr par formează o reţea compactă, moleculele aşezându-se paralel în reţea ca un „mănunchi de creioane”.

C1 – C4 sunt lichide cu miros pătrunzător; C4 – C10 au miros neplăcut de sudoare; cei solizi sunt inodori.

Proprietăţi chimice:

Acizii carboxilici participă la reacţii în care au loc diferite scindări de covalenţe.

A. Aciditatea compuşilor carboxilici. Formarea sărurilor.

Soluţiile apoase ale acizilor carboxilici au pH-ul mai mic decât 7 şi virează indicatorii. pKa = 5. Aciditatea scade în serie.

Acizii organici sunt acizi slabi şi reacţionează cu metale aflate în seria potenţialelor înaintea hidrogenului, cu oxizi bazici, cu hidroxizi, cu săruri ale acizilor mai slabi (carbonaţi, sulfuri, cianuri, fenoxizi, alcoxizi, acetiluri). Sărurile metalelor alcaline sunt solubile în apă, cele ale metalelor alcalino – pământoase greu solubile, iar ale metalelor grele insolubile. Sărurile acizilor cu C12 – C18 se folosesc ca săpunuri.