Organske kisline. Funkcionalna skupina organskih kislin

Ogromno število spojin, znanih v sodobnem svetu, so organske kisline. V naravi se pridobivajo predvsem iz sladkorjev, ki so posledica kompleksnih biokemičnih reakcij. Njihova vloga v vseh življenjskih procesih je neprecenljiva. Na primer, pri biosintezi glikozidov, aminokislin, alkaloidov in drugih biološko reaktivnih snovi; v presnovi ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin ... Obstaja veliko vitalnih procesov, ki vključujejo organske kisline.

Kaj je pri njih posebno? Organske kisline pridobijo edinstvene kemijske in biološke lastnosti zaradi lastne elementarne in funkcionalne sestave molekul. Določeno zaporedje kombinacije atomov različne narave in specifičnosti njihove kombinacije daje snovi individualne značilnosti in posebnosti interakcije z drugimi.

Kakovostna sestava organskih snovi

Glavna opeka, nekakšen monometer vseh živih bitij, je ogljik ali, kot pravijo tudi ogljik. Iz nje so zgrajeni vsi "skeleti" - osnovne strukture, skeleti - organskih spojin in kislin. Vodik je drugi v stopnji številčnosti, vodik je drugo ime elementa. Polni ogljikove valence brez vezav z drugimi atomi, kar daje volumnom in gostoti molekul.

Tretji je kisik ali kisik, ki se združuje z ogljikom v skupinah atomov, kar daje preprostim alifatskim ali aromatičnim snovem popolnoma nove značilnosti, na primer oksidacijsko sposobnost. Poleg tega je v vrsti številčnosti - dušika, njegov prispevek k lastnostim organskih kislin poseben, obstaja ločen razred spojin, ki vsebujejo amino. Tudi v organske spojine Žveplo, fosfor, halogeni in nekateri drugi elementi so prisotni v veliko manjših količinah.

V ločenem razredu in drugi so označeni. organske snovi. Nukleinske kisline so biološki polimeri, ki vsebujejo fosfor in dušik in so sestavljeni iz monomerov - nukleotidov - ki sestavljajo najbolj kompleksne strukture DNA in RNA.

Utemeljitev kemijske individualnosti

Odločilni dejavnik za razliko od drugih snovi je prisotnost v spojini takega združenja atomov, ki imajo strogo zaporedje medsebojne vezave in imajo določeno vrsto. genetsko kodo kot funkcionalna skupina organskih kislin. Imenuje se karboksil, sestoji iz enega ogljikovega atoma, vodika in dveh kisikov ter dejansko združuje karbonilne (-C = O) in hidroksilne (-OH) skupine.

Komponente medsebojno delujejo na elektronski ravni in ustvarjajo posamezne lastnosti kislin. Zlasti reakcije dodajanja karbonilov niso neločljivo povezane z njimi in sposobnost, da daje proton, je večkrat višja kot sposobnost alkohola.

Strukturne značilnosti

Kaj se dogaja na elektronski ravni medsebojnega vpliva v funkcionalni skupini razreda organske kisline? Atom ogljika ima delno pozitiven naboj zaradi odvzema gostote vezave na kisik, katerega sposobnost zadrževanja je veliko večja. Kisik iz hidroksilnega dela ima neločen par elektronov, ki se zdaj začne privlačiti z ogljikom. S tem se zmanjša gostota kisik-vodikove vezi, zaradi česar postane vodik mobilnejši. Za spojino postane disociacija kislinskega tipa. Zmanjšanje pozitivnega naboja ogljika povzroči prenehanje toka povezovalnih procesov, kot smo že omenili.

Vloga specifičnih fragmentov

Vsaka funkcionalna skupina ima posamezne lastnosti in jim daje snov, ki jo vsebuje. Prisotnost številnih v eni izključuje možnost dajanja ene ali druge reakcije, ki je prej ločeno ločevala posamezne fragmente. To je pomembna značilnost, ki je značilna za organsko kemijo. Kisline lahko vsebujejo skupine, ki vsebujejo dušik, žveplo, fosfor, halogene itd.

Razred karboksilne kisline

Najbolj znana skupina snovi iz celotne družine. Ne smete domnevati, da so samo spojine tega razreda vse organske kisline. Predstavniki ogljika so največja skupina, ne pa edina. Obstajajo npr. Sulfonske kisline, ki imajo drug funkcionalni fragment. Od tega je poseben status označen z aromatskimi derivati, ki so aktivno vključeni v kemično proizvodnjo fenolov.

Obstaja še en pomemben razred, ki spada v tak del kemije kot organska snov. Nukleinske kisline se ločijo in zahtevajo individualno obravnavo in opis spojine. O njih na kratko omenjeno zgoraj.

Predstavniki ogljika organske snovi vsebujejo v svoji sestavi značilno funkcionalno skupino. Imenuje se karboksil, kar je podrobneje opisano v elektronski strukturi. Funkcionalna skupina določa prisotnost močnih kislih lastnosti, zahvaljujoč mobilnemu, ki se zlahka odcepi med disociacijo protonov vodika. Slabost tega območja je samo acetat (ocetna).

Razvrstitev karboksilne kisline

Glede na vrsto strukture ogljikovodikovih skeletov se razlikujejo alifatski (pravokotni) in ciklični. Na primer propionska, heptanska, benzojska, trimetilbenzojska karboksilna organska kislina. Zaradi prisotnosti ali odsotnosti večkratnih vezi - omejevalnih in nenasičenih - olja, ocetne, akrilne, heksene itd. Glede na dolžino okostja obstajajo nižje in višje (maščobne) karboksilne kisline, kategorija slednjih se začne z verigo desetih ogljikovih atomov.

Kvantitativna vsebina strukturne enote, kot je funkcionalna skupina organskih kislin, je tudi načelo klasifikacije. Obstajajo eno-, dvo-, tri- in polibazični. Na primer, mravljični karbon kislina, oksalna, limone in druge. Predstavniki, ki poleg glavne skupine vsebujejo tudi posebne skupine, se imenujejo heterofunkcionalni.

Sodobna nomenklatura

Danes v kemijski znanosti obstajata dva načina za poimenovanje spojin. Racionalna in sistematična nomenklatura ima v glavnem enaka pravila, vendar se v nekaterih podrobnostih zbiranja imen razlikujejo. Zgodovinsko gledano je bila prisotnost nepomembnih "imen" spojin, ki so bile podeljene snovem, ki temeljijo na njihovih lastnih kemijskih lastnostih, v naravi in ​​drugih trenutkih. Na primer butanojska kislina se imenuje maslena kislina, propenska kislina se imenuje akrilna kislina, diureidoocetna kislina se imenuje alantoična kislina, pentanska kislina se imenuje valerijanska kislina itd. Nekaterim od njih je sedaj dovoljeno uporabljati v racionalni in sistematični nomenklaturi.

Fazni algoritem

Način gradnje imen snovi, vključno z organskimi kislinami, je naslednji. Najprej morate najti najdaljšo ogljikovodikovo verigo in jo številko. Prvo število mora biti v neposredni bližini razvejitve konca, da lahko substituenti vodikovih atomov v skeletu dobijo najmanjše lokante - številke, ki kažejo na število ogljikovih atomov, s katerimi so povezani.

Nato morate zaznati glavno funkcionalno skupino in nato identificirati druge, če obstajajo. Ime je sestavljeno iz: abecednega vrstnega reda in substituentov z ustreznim lokantom, glavni del pa govori o dolžini ogljikovega skeleta in njegovi nasičenosti z atomi vodika; Na primer, karboksilna kislina je »-s«, beseda kislina pa je napisana na koncu. Etan, metandiološki, propensko, butinsko kislino, hidroksiacetat, pentandioj, 3-hidroksi-4-metoksibenzoj, 4-metilpentan itd.

Glavne funkcije in njihov pomen

Številne kisline, organske in anorganske, so neprecenljive za ljudi in njihove dejavnosti. Delujejo od zunaj ali se proizvajajo v notranjosti, sprožajo številne procese, sodelujejo v biokemičnih reakcijah, zagotavljajo pravilno delovanje človeškega telesa in ga uporabljajo tudi na številnih drugih področjih.

Klorovodik (ali klorovodikova kislina) je osnova želodčnega soka in nevtralizator večine nepotrebnih in nevarnih bakterij v prebavnem traktu. Žveplova kislina je nepogrešljiva surovina v kemični industriji. Organski del predstavnikov tega razreda je še pomembnejši - mlečni, askorbinski, ocetni in mnogi drugi. Kisline spreminjajo pH v prebavnem sistemu v alkalni smeri, kar je bistveno za vzdrževanje normalne mikroflore. V mnogih drugih pogledih imajo nepogrešljiv pozitiven učinek na zdravje ljudi. Predstavitev industrije brez uporabe organskih kislin je absolutno nemogoča. Vse to deluje samo zaradi njihovih funkcionalnih skupin.