SKĀBEKĻA SAVIENOJUMI: ĪPAŠĪBAS, REAKCIJAS, LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

The skābekļa savienojumi ir tie, kurās ietilpst skābekļa vai nu ar kovalento saiti vai ionically. Vispazīstamākie sastāv no organiskām molekulām, kurām ir CO saites; bet ģimene ir daudz plašāka, mitinot saites, piemēram, Si-O, PO, Fe-O vai līdzīgas.

Kovalenti skābekļa savienojumi parasti ir organiski (ar oglekļa skeletiem), bet jonu savienojumi ir neorganiski, tos galvenokārt veido oksīdi (metāliski un nemetāliski). Protams, no iepriekšējā noteikuma ir daudz izņēmumu; bet visiem tiem ir kopīga skābekļa atomu (vai jonu) klātbūtne.

Skābekļa burbuļi, kas paceļas no jūras dzīlēm. Avots: Pxhere.

Skābeklis ir viegli sastopams, kad tas burbuļo ūdenī (augšējais attēls) vai citā šķīdinātājā, kur tas nešķīst. Tas atrodas gaisā, ko elpojam, kalnos, cementā un augu un dzīvnieku audos.

Skābekļa savienojumi ir visur. Kovalentā tipa produkti nav tik "atšķirami" kā citi, jo tiem ir caurspīdīgu šķidrumu vai vāju krāsu izskats; tomēr skābeklis ir tur, saistīts vairākos veidos.

Īpašības

Tā kā skābekļa savienojumu saime ir tik plaša, šajā rakstā uzmanība tiks pievērsta tikai organiskajiem un kovalentajiem veidiem.

Oksidācijas pakāpe

Viņiem visiem ir kopīgas CO saites neatkarīgi no to struktūras; ja tas ir lineārs, sazarots, ciklisks, sarežģīts utt. Jo vairāk CO saišu, jo vairāk skābekļa savienojumu vai molekulu saka; un tāpēc tā oksidācijas pakāpe ir augstāka. Tik skābekļa savienojumi, kas ir lieks atlaišanas vērts, tiek oksidēti.

Atkarībā no to oksidācijas pakāpes izdalās dažāda veida savienojumi. Vismazāk oksidēti ir spirti un ēteri; pirmajā ir C-OH saite (jābūt šim primārajam, sekundārajam vai terciārajam ogleklim), bet otrajā - COC saites. Tāpēc var apgalvot, ka ēteri ir vairāk oksidēti nekā spirti.

Pēc vienas un tās pašas tēmas aldehīdi un ketoni seko oksidācijas pakāpei; Tie ir karbonilsavienojumi, un tos sauc par tādiem, jo ​​tiem ir karbonilgrupa, C = O. Visbeidzot, ir esteri un karbonskābes, pēdējās ir karboksilgrupas, COOH, nesēji.

Funkcionālās grupas

Šo savienojumu īpašības ir atkarīgas no to oksidācijas pakāpes; un tāpat to atspoguļo iepriekšminēto funkcionālo grupu: OH, CO un COOH klātbūtne, trūkums vai pārpilnība. Jo lielāks būs šo grupu skaits savienojumā, jo vairāk skābekļa tas būs.

Nevar aizmirst arī iekšējās COC saites, kas "zaudē" nozīmi, salīdzinot ar grupām, kas ir sagremotas.

Un kādu lomu molekulā spēlē šādas funkcionālās grupas? Viņi definē tā reaktivitāti, kā arī attēlo aktīvās vietas, kur molekulā var notikt pārvērtības. Tas ir svarīgs īpašums: tie ir makromolekulu vai savienojumu pamatelementi īpašiem mērķiem.

Polaritāte

Oksigenāti parasti ir polāri. Tas notiek tāpēc, ka skābekļa atomi ir ļoti elektronegatīvi, tādējādi radot pastāvīgus dipola momentus.

Tomēr ir daudz mainīgo, kas nosaka, vai tie ir vai nav polāri; piemēram, molekulas simetrija, kas paredz šādu dipola momentu vektora atcelšanu.

Nomenklatūra

Katram skābekļa savienojumu veidam ir savas vadlīnijas, kas jānosauc saskaņā ar IUPAC nomenklatūru. Dažu no šiem savienojumiem nomenklatūra ir īsi apskatīta zemāk.

Alkoholi

Piemēram, alkoholi tiek nosaukti, pievienojot piedēkli -ol to alkānu nosaukumu beigām, no kuriem tie nāk. Tādējādi, spirts, kas iegūti no metāna, CH ₄ , tiks sauc metanola, CH ₃ OH.

Aldehīdi

Kaut kas līdzīgs notiek ar aldehīdiem, bet pievienojot piedēkli -al. Jūsu gadījumā viņiem nav OH grupas, bet CHO, ko sauc par formilu. Tas ir nekas cits kā karbonilgrupa ar ūdeņradi, kas tieši saistīts ar oglekli.

Tādējādi, sākot no CH ₄ un "noņemšanu" divi ūdeņraža atomi, mēs būs molekulas HCOH vai H ₂ C = O, ko sauc par metanāls (vai ar formaldehīdu, saskaņā ar tradicionālo nomenklatūru).

Ketoni

Ketoniem piedēklis ir –ona. Uzskaitot galvenās ķēdes oglekļus, tiek meklēts, ka karbonilgrupa ir zemākā vietrādī. Tādējādi, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ ir 2-hexanone, un ne 5-hexanone; patiesībā šajā piemērā abi savienojumi ir līdzvērtīgi.

Ēteri un esteri

Viņu vārdi ir līdzīgi, bet pirmajiem ir vispārējā formula ROR ', savukārt pēdējiem ir RCOOR'. R un R 'apzīmē vienas un tās pašas vai dažādas alkilgrupas, kas ēteru gadījumā minētas alfabēta secībā; vai esteru gadījumā - atkarībā no tā, kurš no tiem ir pievienots karbonilgrupai.

Piemēram, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ ir etilgrupa metilēteris. Kaut CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ ir etilgrupa ethanoate. Kāpēc etanoāts, nevis metanāts? Jo ne tikai CH ₃ tiek uzskatīts bet arī karbonilgrupa grupa, jo CH ₃ CO- pārstāv "skābes daļu" no esteris.

Reakcijas

Tika minēts, ka funkcionālās grupas ir atbildīgas par oksigenātu reaktivitātes noteikšanu. Piemēram, OH var izdalīties ūdens molekulas veidā; viens runā tad par dehidratāciju. Šī dehidratācija tiek atbalstīta siltuma un skābas vides klātbūtnē.

Ēteri no savas puses reaģē arī ūdeņraža halogenīdu HX klātbūtnē. To darot, to COC saites tiek sadalītas, veidojot alkilhalogenīdus, RX.

Atkarībā no vides apstākļiem savienojumu var vēl vairāk oksidēt. Piemēram, ēteri var pārveidot par organiskiem peroksīdiem, ROOR '. Labāk zināmas arī primāro un sekundāro spirtu oksidācijas attiecīgi par aldehīdiem un ketoniem.

Aldehīdus, savukārt, var oksidēt par karbonskābēm. Tiem spirtu un skābas vai bāzes vides klātbūtnē notiek esterifikācijas reakcija, lai iegūtu esterus.

Ļoti vispārīgi runājot, reakciju mērķis ir palielināt vai samazināt savienojuma oksidācijas pakāpi; bet šajā procesā tas var radīt jaunas struktūras, jaunus savienojumus.

Lietojumprogrammas

Kad to daudzums tiek kontrolēts, tie ir ļoti noderīgi kā piedevas (farmaceitiski izstrādājumi, pārtikas produkti produktu ražošanā, benzīns utt.) Vai kā šķīdinātāji. To lietojums acīmredzami ir atkarīgs no skābekļa savienojuma veida, bet, ja ir vajadzīgas polārās sugas, tad tās, visticamāk, būs izvēles iespēja.

Šo savienojumu problēma ir tā, ka, sadedzinot, tie var radīt dzīvībai un videi kaitīgus produktus. Piemēram, skābekļa savienojumu pārpalikums kā piemaisījumi benzīnā ir negatīvs aspekts, jo tas rada piesārņotājus. Tas pats notiek, ja kurināmā avoti ir dārzeņu masa (biodegviela).

Piemēri

Visbeidzot, tiek minēti vairāki skābekļa savienojumu piemēri:

- etanols.

- dietilēteris.

- Acetons.

- heksanols.

- izoometil etonāts.

- Skudrskābe.

- Taukskābes.

- kroņa ēteri.

- izopropanols.

- metoksibenzols.

- fenilmetilēteris.

- Butāns.

- Propanons.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Morisons, RT un Boids, RN (1987). Organiskā ķīmija. (5. izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Kerija, FA (2008). Organiskā ķīmija. (6. izdevums). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10. izdevums.). Wiley Plus.
5. Endrjū Tiplers. (2010). Zema līmeņa skābekļa savienojumu noteikšana benzīnā, izmantojot Clarus 680 GC ar S-Swafer mikrokanālu plūsmas tehnoloģiju. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 ASV.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Gvajakola hidrodeoksigenēšana virs oglekļa balstiem katalizatoriem. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org