Карбонові кислоти. Оцтова (етанова) кислота. Функціональна карбоксильна група. Молекулярна та структурна формули оцтової кислоти, фізичні властивості. Хімічні властивості оцтової кислоти: електролітична дисоціація; взаємодія з індикаторами, металами, лугами, солями, спиртами. Застосування оцтової кислоти.

Поширення карбонових кислот в природі.

Карбонові кислоти дуже поширені у природі, побуті й промисловості. Оцтова кислота – одна з перших кислот, яка була відома людині. Уже в стародавні часи вона була виділена з оцту, який виготовляли із скислого вина. Органічними ці кислоти називають тому, що багато з них входить до складу рослинних й тваринних організмів. Кислий смак плодів й листя багатьох рослин зумовлений різними кислотами. Наприклад, в тілі мурашок, у кропиві, хвої ялини, в складі згірклого масла знаходять мурашину кислоту.

 Валеріанова кислота міститься в коренях валеріани, щавлева – в щавлі, ревені. Оцтова кислота утворюється при оцтово-кислому бродінні, скисанні вина, соків. Вона міститься в рослинах, сечі, жовчі й шкірі тварин.

    Молочна – в молочнокислих продуктах, також утворюється при солінні та квашенні. Малонова кислота – в кормовому буряці. Аскорбінова кислота (вітамін С) – в овочах, плодах, фруктах.

    Лимонна – в лимоні, аґрусі, гранаті, журавлині. Яблучна – в більшості плодів та овочів. Винна – у винограді. 

Функціональна карбоксильна група. Молекулярна та структурна формули оцтової кислоти.

Карбонові кислоти – це органічні речовини, молекули яких містять одну або кілька функціональних карбоксильних груп, сполучених з вуглеводневим радикалом або атомом Гідрогену.Функціональна група карбонових кислот -  карбоксильна―COOH.

Загальна формула карбонових кислот – С_nH_2n+1COOH або R–COOH. Карбонові кислоти можна розглядати як похідні насичених вуглеводнів, що містять карбоксильну групу.

Карбоксильна група сполучає в собі дві функціональні групи — карбонільну (С=О) й гідроксильну (О-Н), що взаємно впливають одна на одну:  

Кислотні властивості карбонових кислот зумовлені зсувом електронної густини докарбонільного Оксигену та спричиненої цим додаткової (порівняно зі спиртами) поляризації зв’язку O - H.

Оцтова кислота належить до одноосновних карбонових кислот.

Молекулярна формула оцтової кислоти – СН₃СООН.         

 - структурна формула оцтової кислоти. 

Систематичні назви карбоновим кислотам даються за назвою відповідного вуглеводню з додаванням суфікса -ова і слова «кислота». Часто використовуються також тривіальні назви. Приклади карбонових кислот:

Фізичні властивості оцтової кислоти.

Оцтова кислота – це безбарвна рідина з різким характерним запахом. Безводна оцтова кислота кристалізується при температурі нижчій за +16,7°С у кристалічну масу, яка нагадує лід, внаслідок чого дістала назвульодяної оцтової кислоти. Оцтова кислота закипає при температурі +18,5°С. Вона змішується з водою при кімнатній температурі в будь-яких співвідношеннях. Її 9%-вий водний розчин відомий під назвою оцет, вживають як приправу до їжі. 70-80% оцтова кислота називається оцтовою есенцією.                                                

Хімічні властивості оцтової кислоти: електролітична дисоціація; взаємодія з індикаторами, металами, лугами, солями, спиртами. Застосування оцтової кислоти.

За хімічними властивостями оцтова кислота подібна до мінеральних кислот. 1. У водних розчинах вона дисоціює на йони: 

CH₃COOH ↔ CH₃COO^– + H⁺

За рахунок наявності катіонів Гідрогену у водному розчині оцтової кислоти спричинює зміну забарвлення індикаторів ( метиловий оранжевий, фіолетовий лакмус й універсальний індикаторний папір набувають відтінків світло – червоного кольору).

2. Взаємодія оцтової кислоти з металами:

2CH₃COOH + Mg → Mg(CH₃COO)₂ + H₂↑  

магній ацетат

Ацетати – загальна назва солей оцтової кислоти.

3. Взаємодія оцтової кислоти з лугами (реакція нейтралізації):

CH₃COOH + КОН →CH₃COOК + H₂О

4. Взаємодія оцтової кислоти з солями:

2CH₃COOH + Nа₂СО₃→ 2CH₃COONа + СО₂↑+ H₂О

Як представник класу карбонових кислот оцтова кислота має свої специфічні властивості.

5. Вона реагує зі спиртами з утворенням естерів: 

6. Вступає в реакцію галогенування, наприклад, хлорування.

У результаті реакції утворюється хлороцтова кислота і хлороводень:

CH₃COOH + Cl₂ → CH₂ClCOOH + HCl.

Застосування оцтової кислоти.

Оцтова кислота відома з глибокої давнини як оцет, який утворюється при бродінні спиртних напоїв. Оцтова кислота серед органічних кислот використовується найбільше. Оцтову кислоту використовують:

1. У харчовій промисловості як смакову й консервуючу речовину.   
2. Як сировина для виробництва пластмас, фруктових есенцій, лікарських препаратів (наприклад, аспірин), барвників, кіноплівки, ацетатного волокна.
3. Солі оцтової кислоти застосовують як засоби для боротьби із шкідниками й хворобами рослин, стимулятори росту рослин, плюмбум ацетат (як свинцева примочка) в медицині, ферум(ІІІ) ацетат як протрава при фарбуванні тканин, що служить для закріплення барвників на волокні.
4. Деякі похідні оцтової кислоти є гербіцидами.

Отримати додаткові відомості про карбонові кислоти можна: http://www.chemistry.in.ua/grade-9/chemical-properties-acetic-acid   та

http://shkolyar.in.ua/spoluki/karbonovi-kisloty

Переглянути відеоматеріали: 

Питання для самоконтролю:

1. Які сполуки називаються карбоновими кислотами?
2. Яка функціональна група входить доскладу кислот?
3. Чому оцтова кислота отримала назви: етанова та льодяна?
4. Що таке оцет?
5. Що таке оцтова есенція?
6. Які фізичні властивості оцтової кислоти?
7. Які хімічні властивості характерні для оцтової кислоти?
8. Наведіть загальні властивості органічних та неорганічних кислот.
9. Яку особливу властивість оцтової кислоти ви знаєте?
10. Назвіть галузі застосування оцтової кислоти.

Тести:

Складіть рівняння реакцій оцтової кислоти із:

а) калієм;

б) кальцієм;

в) барій оксидом;

г) натрій гідроксидом;

д) кальцій карбонатом;

е) етиловим спиртом.

Розрахуйте:

1. Масу оцтової кислоти кількістю речовини 3 моль.
2. Кількість речовини оцтової кислоти масою 180 г.

3. Яку масу оцтової кислоти необхідно, щоб приготувати 2 кг розчину з масовою часткою кислоти 9% ?

4. Молекулярну формулу речовини, що складається з С – 54,4%, О – 36,4%, Н – 9,1%. Густина за воднем цієї речовини 44.

Домашній експеримент:

1). Зміна забарвлення природніх індикаторів під впливом різних середовищ.

У три склянки налий по невеликій порції виготовленого або відвару з пелюстків квітів (можна засушених), або соку (столового буряка,  червонокачанної капусти, гранату, винограду) (щось одне). У першу склянку добав трохи розчину питної соди (у розчині соди утворюється невелика кількість лугу), у другу – розчин столового оцту, а третю залиш для порівняння.

   Запиши у таблицю забарвлення рослинних розчинів у кожній склянці і висновки про те, які з них є природними індикаторами.

2). Досліди дію оцтової кислоти на харчову соду.

Для цього у невелике блюдце насип гіркою (1 – 2 г) харчової соди та додай оцту. Що спостерігається?

Де використовують властивість оцтової кислоти реагувати з карбонатами?

3). Сюрприз для мами.

  Чи помітив ти, що з часом нагрівна спіраль чи диск електричного чайника покривається осадом білого кольору? Давай позбудемось його. Для цього в чайник налий 200 г харчового оцту і залиш на ніч. 

  Доброго ранку! Заглянь в чайник. Що спостерігаєш? А що сказала мама?

4). Дослід «Чарівна кулька».

Налий у порожню платсикову пляшку харчового оцту (60-70г). У повітряну кульку (попередньо її надуй, а потім випусти з неї повітря) насип через лійку харчової соди. Надінь кульку на пляшку (як  зображено на малюнку) та спостерігай, як кулька надувається. Чому це відбувається? Де використовують властивість оцтової кислоти реагувати з карбонатами?