หนึ่งในองค์ประกอบทางเคมีที่พบบ่อยที่สุดที่รวมอยู่ในสารเคมีส่วนใหญ่คือออกซิเจน ออกไซด์ กรด เบส แอลกอฮอล์ ฟีนอล และสารประกอบที่มีออกซิเจนอื่นๆ ได้รับการศึกษาในหลักสูตรเคมีอนินทรีย์และอินทรีย์ ในบทความของเรา เราจะศึกษาคุณสมบัติ ตลอดจนยกตัวอย่างการใช้งานในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และการแพทย์
ออกไซด์
โครงสร้างที่ง่ายที่สุดคือสารประกอบไบนารีของโลหะและอโลหะที่มีออกซิเจน การจำแนกประเภทของออกไซด์รวมถึงกลุ่มต่อไปนี้: กรด, เบส, amphoteric และไม่แยแส เกณฑ์หลักสำหรับการแบ่งตัวของสารเหล่านี้คือองค์ประกอบที่รวมกับออกซิเจน หากเป็นโลหะแสดงว่าเป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น CuO, MgO, Na2O - ออกไซด์ของทองแดง แมกนีเซียม โซเดียม คุณสมบัติทางเคมีหลักของพวกมันคือการทำปฏิกิริยากับกรด ดังนั้นคอปเปอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับกรดคลอไรด์:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63.3 กิโลจูล
การปรากฏตัวของอะตอมของธาตุที่ไม่ใช่โลหะในโมเลกุลของสารประกอบไบนารีบ่งชี้ว่าเป็นของออกไซด์ที่เป็นกรด เช่น ไฮโดรเจนออกไซด์ H2O คาร์บอนไดออกไซด์ CO 2, ฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ P2O5. ความสามารถของสารดังกล่าวในการทำปฏิกิริยากับด่างเป็นคุณสมบัติทางเคมีหลักของพวกมัน
ผลของปฏิกิริยา เกลือของสองประเภทสามารถเกิดขึ้นได้: กรดหรือปานกลาง ขึ้นอยู่กับจำนวนโมลของอัลคาไลที่ทำปฏิกิริยา:
- CO2 + เกาะ=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
สารประกอบที่มีออกซิเจนอีกกลุ่มหนึ่ง ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบทางเคมี เช่น สังกะสีหรืออะลูมิเนียม เรียกว่าแอมโฟเทอริกออกไซด์ ในคุณสมบัติของพวกมัน มีแนวโน้มที่จะมีปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกับทั้งกรดและด่าง ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของกรดออกไซด์กับน้ำคือกรด ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์และน้ำ กรดซัลเฟตจะเกิดขึ้น กรดเป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจนประเภทหนึ่งที่สำคัญที่สุด
กรดและคุณสมบัติ
สารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องกับไอออนเชิงซ้อนของกรดตกค้างคือกรด ตามอัตภาพ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นอนินทรีย์ ตัวอย่างเช่น กรดคาร์บอนิก ซัลเฟต ไนเตรต และสารประกอบอินทรีย์ หลังรวมถึงกรดอะซิติก, กรดฟอร์มิก, กรดโอเลอิก สารทั้งสองกลุ่มมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน ดังนั้นพวกมันจึงเข้าสู่ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางกับเบส ทำปฏิกิริยากับเกลือและออกไซด์พื้นฐาน กรดที่มีออกซิเจนเกือบทั้งหมดในสารละลายที่เป็นน้ำจะแยกตัวออกเป็นไอออน ซึ่งเป็นตัวนำประเภทที่สอง เป็นไปได้ที่จะกำหนดลักษณะที่เป็นกรดของสภาพแวดล้อมเนื่องจากการมีอยู่ของไฮโดรเจนไอออนมากเกินไปโดยใช้ตัวชี้วัด ตัวอย่างเช่น สารสีน้ำเงินสีม่วงจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อเติมลงในสารละลายกรด ตัวแทนทั่วไปของสารประกอบอินทรีย์คือกรดอะซิติกที่มีหมู่คาร์บอกซิล ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนซึ่งกำหนดคุณสมบัติที่เป็นกรดของสาร เป็นของเหลวไม่มีสีมีกลิ่นฉุนเฉพาะ ตกผลึกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 17 °C CH3COOH เช่นเดียวกับกรดที่มีออกซิเจนอื่นๆ สามารถละลายได้อย่างสมบูรณ์แบบในน้ำในทุกสัดส่วน สารละลาย 3 - 5% เป็นที่รู้จักในชีวิตประจำวันภายใต้ชื่อน้ำส้มสายชูซึ่งใช้ในการปรุงอาหารเป็นเครื่องปรุงรส สารนี้ยังพบการใช้ในการผลิตไหมอะซิเตท, สีย้อม, พลาสติก และยาบางชนิด
สารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจน
ในวิชาเคมี เราสามารถแยกความแตกต่างของสารกลุ่มใหญ่ที่ประกอบด้วยอนุภาคออกซิเจน นอกเหนือไปจากคาร์บอนและไฮโดรเจน เหล่านี้คือกรดคาร์บอกซิลิก เอสเทอร์ อัลดีไฮด์ แอลกอฮอล์ และฟีนอล คุณสมบัติทางเคมีทั้งหมดถูกกำหนดโดยการมีอยู่ในโมเลกุลของสารเชิงซ้อนพิเศษ - กลุ่มฟังก์ชัน ตัวอย่างเช่น สูตรเคมีทั่วไปของแอลกอฮอล์ที่มีพันธะจำกัดระหว่างอะตอมเท่านั้นคือ ROH โดยที่ R คืออนุมูลไฮโดรคาร์บอน สารประกอบเหล่านี้มักจะถูกพิจารณาว่าเป็นอนุพันธ์ของอัลเคน โดยหนึ่งอะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยกลุ่มไฮดรอกโซ
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแอลกอฮอล์
สถานะรวมของแอลกอฮอล์เป็นของเหลวหรือสารประกอบที่เป็นของแข็ง ไม่มีสารที่เป็นก๊าซในแอลกอฮอล์ ซึ่งสามารถอธิบายได้โดยการก่อตัวของกลุ่ม - กลุ่มที่ประกอบด้วยโมเลกุลหลายตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่อ่อนแอ ข้อเท็จจริงนี้ยังกำหนดความสามารถในการละลายที่ดีของแอลกอฮอล์ที่ต่ำกว่าในน้ำ อย่างไรก็ตามในสารละลายที่เป็นน้ำ สารอินทรีย์ที่มีออกซิเจน - แอลกอฮอล์ ไม่แยกตัวเป็นไอออน ห้ามเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้ กล่าวคือ พวกมันมีปฏิกิริยาที่เป็นกลาง อะตอมของไฮโดรเจนของหมู่ฟังก์ชันถูกผูกมัดอย่างอ่อนกับอนุภาคอื่น ๆ ดังนั้นในปฏิกิริยาเคมี มันสามารถออกจากโมเลกุลได้ ที่ความจุอิสระเดียวกันจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมอื่นเช่นในปฏิกิริยากับโลหะที่ใช้งานหรือกับด่าง - โดยอะตอมของโลหะ เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น แพลตตินั่มเมชหรือทองแดง แอลกอฮอล์จะถูกออกซิไดซ์โดยตัวออกซิไดซ์ที่แรง โพแทสเซียมไบโครเมตหรือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ไปจนถึงอัลดีไฮด์
ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน
หนึ่งในคุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่สุดของสารอินทรีย์ที่มีออกซิเจน: แอลกอฮอล์และกรดเป็นปฏิกิริยาที่นำไปสู่การผลิตเอสเทอร์ มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งและใช้ในอุตสาหกรรมสำหรับการสกัดเอสเทอร์ที่ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมอาหาร (ในรูปของสาระสำคัญของผลไม้) ในทางการแพทย์ เอสเทอร์บางชนิดใช้เป็นยาแก้กระสับกระส่าย เช่น เอทิลไนไตรต์ขยายหลอดเลือดส่วนปลาย และisoamyl nitrite เป็นตัวป้องกันหลอดเลือดหัวใจตีบ สมการปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันมีดังนี้:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
ในนั้น CH3COOH คือกรดอะซิติก และ C2H5OH เป็นสูตรเคมีของแอลกอฮอล์ เอทานอล
อัลดีไฮด์
หากสารประกอบมีหมู่ฟังก์ชัน –COH แสดงว่าเป็นของอัลดีไฮด์ พวกเขาถูกนำเสนอเป็นผลิตภัณฑ์ของการเกิดออกซิเดชันของแอลกอฮอล์เพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น กับตัวออกซิไดซ์ เช่น คอปเปอร์ออกไซด์
การมีอยู่ของคาร์บอนิลเชิงซ้อนในโมเลกุลของฟอร์มิกหรืออะซีตัลดีไฮด์กำหนดความสามารถในการทำให้เป็นโพลีเมอไรเซชันและเกาะติดอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพที่สามารถใช้เพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของกลุ่มคาร์บอนิลและสารที่เป็นของอัลดีไฮด์คือปฏิกิริยากระจกสีเงินและปฏิกิริยากับคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์เมื่อถูกความร้อน:
อะซีตัลดีไฮด์ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อผลิตกรดอะซิติก ได้รับการใช้อย่างดีที่สุด - ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์สารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักมาก
คุณสมบัติของสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจน - กรดคาร์บอกซิลิก
การมีอยู่ของกลุ่มคาร์บอกซิล - อย่างน้อยหนึ่งกลุ่ม - เป็นจุดเด่นของกรดคาร์บอกซิลิก เนื่องจากโครงสร้างของกลุ่มฟังก์ชัน ไดเมอร์สามารถก่อตัวในสารละลายกรดได้ พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจน สารประกอบจะแยกตัวออกเป็นไฮโดรเจนไอออนบวกและประจุลบที่เป็นกรดและเป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน ข้อยกเว้นคือตัวแทนแรกของชุดการจำกัดกรดโมโนเบสิก - ฟอร์มิกหรือมีเทนซึ่งเป็นตัวนำของความแรงปานกลางชนิดที่สอง การมีอยู่ของพันธะซิกม่าอย่างง่ายในโมเลกุลบ่งชี้ถึงขีดจำกัด แต่ถ้าสารมีพันธะสองไพในองค์ประกอบ สารเหล่านี้จะเป็นสารที่ไม่อิ่มตัว กลุ่มแรกรวมถึงกรดเช่นมีเทน, อะซิติก, บิวทิริก ประการที่สองแสดงโดยสารประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของไขมันเหลว - น้ำมันเช่นกรดโอเลอิก คุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบที่มีออกซิเจน: กรดอินทรีย์และอนินทรีย์มีความคล้ายคลึงกันมาก ดังนั้น พวกมันจึงสามารถโต้ตอบกับโลหะออกฤทธิ์ ออกไซด์ของพวกมัน กับด่าง และแอลกอฮอล์ด้วย ตัวอย่างเช่น กรดอะซิติกทำปฏิกิริยากับโซเดียม ออกไซด์ และโซดาไฟเพื่อสร้างเกลือ - โซเดียมอะซิเตท:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยสารประกอบของกรดที่มีคาร์บอกซิลิกออกซิเจนสูง ได้แก่ สเตียริกและปาลมิติก พร้อมด้วยแอลกอฮอล์อิ่มตัวไตรไฮดริก - กลีเซอรีน พวกเขาอยู่ในเอสเทอร์และเรียกว่าไขมัน กรดชนิดเดียวกันนี้เป็นส่วนหนึ่งของเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมที่เป็นกรดตกค้าง ทำให้เกิดสบู่
ไขมันและสบู่
สารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่มีการแพร่กระจายอย่างกว้างขวางในสัตว์ป่าและมีบทบาทนำเนื่องจากสารที่ให้พลังงานมากที่สุดคือไขมัน พวกมันไม่ใช่สารประกอบแต่ละอย่าง แต่เป็นส่วนผสมของกลีเซอไรด์ที่ต่างกัน เหล่านี้เป็นสารประกอบของโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ที่ จำกัด - กลีเซอรีนซึ่งเช่นเมทานอลและฟีนอลประกอบด้วยกลุ่มฟังก์ชันไฮดรอกซิล ไขมันสามารถไฮโดรไลซ์ได้ให้ความร้อนด้วยน้ำต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา: ด่าง, กรด, ออกไซด์ของสังกะสี, แมกนีเซียม ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเป็นกลีเซอรอลและกรดคาร์บอกซิลิกต่างๆ ซึ่งใช้ในการผลิตสบู่ต่อไป เพื่อที่จะไม่ใช้ไขมันที่กินได้ตามธรรมชาติที่มีราคาแพงในกระบวนการนี้ กรดคาร์บอกซิลิกที่จำเป็นนั้นได้มาจากการออกซิไดซ์พาราฟิน
ฟีนอล
มากับคลาสของสารประกอบที่ประกอบด้วยออกซิเจน มาเน้นที่ฟีนอลกัน พวกมันถูกแสดงโดยฟีนิลเรดิคัล -C6H5 ที่เชื่อมโยงกับกลุ่มไฮดรอกซิลที่ใช้งานได้หนึ่งกลุ่มขึ้นไป ตัวแทนที่ง่ายที่สุดของคลาสนี้คือกรดคาร์โบลิกหรือฟีนอล ในฐานะที่เป็นกรดอ่อนมาก มันสามารถโต้ตอบกับด่างและโลหะที่ออกฤทธิ์ - โซเดียม โพแทสเซียม สารที่มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เด่นชัด - ฟีนอลใช้ในยาเช่นเดียวกับในการผลิตสีย้อมและเรซินฟีนอล - ฟอร์มัลดีไฮด์
ในบทความของเรา เราศึกษากลุ่มหลักของสารประกอบที่มีออกซิเจน และพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีของพวกมันด้วย
