OKSIGENIRANE SPOJINE: LASTNOSTI, REAKCIJE, UPORABE - KEMIJA - 2026

V kisikove so tiste, ki vsebujejo kisik ali kovalentno ali ionsko. Najbolj znane so organske molekule, ki imajo vezi CO; vendar je družina veliko širša, gosti povezave, kot so Si-O, PO, Fe-O ali podobne.

Kovalentni oksigenati so običajno organski (z ogljikovimi okostji), ionske spojine pa so anorganske, sestavljene v bistvu iz oksidov (kovinskih in nekovinskih). Seveda obstaja veliko izjem od prejšnjega pravila; vsem pa je skupna prisotnost kisikovih atomov (ali ionov).

Mehurčki kisika, ki se dvigajo iz morskih globin. Vir: Pxhere.

Kisik je zlahka prisoten, kadar mehurči v vodi (zgornja slika) ali v katerem koli drugem topilu, kjer se ne raztaplja. Je v zraku, ki ga dihamo, v gorah, v cementu ter v rastlinskih in živalskih tkivih.

Kisgenati so povsod. Tisti kovalentnega tipa niso tako "ločljivi" kot ostali, ker imajo videz prozornih tekočin ali blede barve; vendar je kisik tam, vezan na več načinov.

Lastnosti

Ker je družina oksigenatov tako velika, se bomo v tem članku osredotočili le na organsko in kovalentno vrsto.

Stopnja oksidacije

Vsi imajo skupne vezi CO, ne glede na njihovo strukturo; če je linearna, razvejana, ciklična, zapletena itd. Več ko je CO vezi, več je oksigenirane spojine ali molekule; zato je njegova stopnja oksidacije višja. Ker so tako oksigenirane spojine, vredne odvečnosti, se oksidirajo.

Glede na stopnjo oksidacije se sproščajo različne vrste takšnih spojin. Najmanj oksidirani so alkoholi in etri; v prvem je vezava C-OH (naj bo to primarni, sekundarni ali terciarni ogljik), v drugem pa COC vezi. Zato je mogoče trditi, da so etri bolj oksidirani kot alkoholi.

Po isti temi aldehidi in ketoni sledijo stopnji oksidacije; To so karbonilne spojine in jih imenujemo zato, ker imajo karbonilno skupino, C = O. In končno so estri in karboksilne kisline, slednji so nosilci karboksilne skupine, COOH.

Funkcionalne skupine

Lastnosti teh spojin so odvisne od stopnje oksidacije; in podobno se to odraža s prisotnostjo, pomanjkanjem ali številčnostjo zgoraj omenjenih funkcionalnih skupin: OH, CO in COOH. Večje kot je število teh skupin v spojini, več kisika bo.

Prav tako ne moremo pozabiti notranjih vezi COC, ki v primerjavi z oksigeniranimi skupinami "izgubijo" pomen.

In kakšno vlogo imajo takšne funkcionalne skupine v molekuli? Določajo njegovo reaktivnost in predstavljajo tudi aktivna mesta, kjer se molekula lahko spremeni. To je pomembna lastnost: gradijo makromolekule ali spojine za posebne namene.

Polarnost

Oksigenati so na splošno polarni. To je zato, ker so atomi kisika močno elektronegativni, kar ustvarja trajne dipolne trenutke.

Vendar pa obstaja veliko spremenljivk, ki določajo, ali so te polarne ali ne; na primer, simetrija molekule, kar pomeni vektorsko odpoved takšnih dipolnih trenutkov.

Nomenklatura

Vsaka vrsta oksigeniranih spojin ima svoje smernice, ki jih je treba imenovati v skladu z nomenklaturo IUPAC. Spodaj so na kratko opisane nomenklature nekaterih teh spojin.

Alkoholi

Alkohole, na primer, poimenujemo tako, da na konec imen alkanov, iz katerih prihajajo, dodate pripono -ol. Tako je alkohol pridobljen iz metana CH ₄ , se bo imenoval metanola, CH ₃ OH.

Aldehidi

Nekaj ​​podobnega se dogaja za aldehide, vendar dodate pripono -al. V vašem primeru nimajo OH skupine, ampak CHO, ki se imenuje formil. To ni nič drugega kot karbonilna skupina z vodikom, ki je vezan neposredno na ogljik.

Tako bomo od CH ₄ in "odstranili" dva vodika imeli molekulo HCOH ali H ₂ C = O, imenovano metanal (ali formaldehid, po tradicionalni nomenklaturi).

Ketoni

Pri ketonih je pripona –ona. Karbonilna skupina naj bi imela pri naštevanju ogljikov glavne verige najnižji lokator. Tako CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ je 2-heksanona in ne 5-heksanona; v resnici sta obe spojini v tem primeru enakovredni.

Etri in estri

Njihova imena sta podobna, toda prvi imajo splošno formulo ROR, drugi pa RCOOR. R in R 'predstavljata enaki ali različni alkilni skupini, ki sta v etru omenjeni po abecednem vrstnem redu; ali odvisno od tega, katera je vezana na karbonilno skupino, v primeru estrov.

Na primer, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ etil metil eter. Medtem CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ etil ethanoate. Zakaj etanoat in ne metanoat? Ker se šteje ne le CH ₃ ampak tudi skupina karbonil, saj CH ₃ CO- predstavlja "kislinski del" estra.

Reakcije

Omenili smo, da so funkcionalne skupine odgovorne za definiranje reaktivnosti oksigenatov. OH se lahko na primer sprosti v obliki molekule vode; eden govori potem o dehidraciji. To dehidracijo daje prednost prisotnosti toplote in kislega medija.

Eteri pa reagirajo tudi v vodikovih halogenidih, HX. Pri tem se njihove vezi COC pretrgajo, da tvorijo alkilne halogenide, RX.

Glede na okoljske razmere lahko spojino še dodatno oksidiramo. Na primer, etre lahko pretvorimo v organske perokside, ROOR '. Oksidacije primarnega in sekundarnega alkohola v aldehide in ketone so še bolj znane.

Aldehidi lahko oksidirajo v karboksilne kisline. Ti v prisotnosti alkoholov in kislega ali bazičnega medija podvržejo reakcijo esterifikacije, da nastanejo estri.

Na splošno gledano so reakcije usmerjene v povečanje ali zmanjšanje stopnje oksidacije spojine; vendar lahko v tem procesu nastanejo nove strukture, nove spojine.

Prijave

Ko so njihove količine nadzorovane, so zelo uporabni kot aditivi (zdravila, živila, v formulaciji izdelkov, bencina itd.) Ali topila. Njihova uporaba je očitno odvisna od narave oksigenata, toda če so potrebne polarne vrste, bodo verjetno možnosti.

Težava teh spojin je, da lahko, ko sežgejo, nastanejo škodljivi proizvodi za življenje in okolje. Na primer, presežek oksigeniranih spojin kot nečistoče v bencinu predstavlja negativni vidik, ker ustvarja onesnaževala. Enako se zgodi, če so viri goriva rastlinske mase (biogoriva).

Primeri

Na koncu je omenjena vrsta primerov oksigeniranih spojin:

- etanol.

- dietilni eter.

- Aceton.

- Heksanol.

- Izoamil etaonoat.

- Mravljinčna kislina.

- Maščobne kisline.

- Kronski etri.

- Izopropanol.

- Metoksibenzen.

- fenil metil eter.

- Butanal.

- Propanone.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Morrison, RT in Boyd, RN (1987). Organska kemija. (5. izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Carey, FA (2008). Organska kemija. (6. izdaja). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10. izdaja.). Wiley Plus.
5. Andrew Tipler. (2010). Določanje kisikovih spojin z nizkim nivojem v bencinu z uporabo Clarus 680 GC s tehnologijo pretoka S-Swafer MicroChannel. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 ZDA.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Hidrodeoksigenacija guaiakola nad ogljikovimi kovinskimi katalizatorji. ChemCatChem 5, 3041–3049. dx.doi.org