L'oxygène est l'un des éléments chimiques les plus courants inclus dans la grande majorité des produits chimiques. Les oxydes, acides, bases, alcools, phénols et autres composés oxygénés sont étudiés au cours de la chimie inorganique et organique. Dans notre article, nous étudierons les propriétés et donnerons des exemples de leur application dans l'industrie, l'agriculture et la médecine.
Oxydes
La structure la plus simple est constituée de composés binaires de métaux et de non-métaux avec de l'oxygène. La classification des oxydes comprend les groupes suivants: acides, basiques, amphotères et indifférents. Le critère principal pour la division de toutes ces substances est quel élément se combine avec l'oxygène. Si c'est du métal, alors ils sont basiques. Par exemple: CuO, MgO, Na2O - oxydes de cuivre, magnésium, sodium. Leur principale propriété chimique est la réaction avec les acides. Ainsi, l'oxyde de cuivre réagit avec l'acide chlorure:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63,3 kJ.
La présence d'atomes d'éléments non métalliques dans les molécules de composés binaires indique leur appartenance à des oxydes acides, par exemple, l'oxyde d'hydrogène H2O, le dioxyde de carbone CO 2, pentoxyde de phosphore P2O5. La capacité de ces substances à réagir avec les alcalis est leur principale caractéristique chimique.
À la suite de la réaction, des sels de deux types peuvent se former: acide ou moyen. Cela dépendra du nombre de moles d'alcali qui réagissent:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Un autre groupe de composés contenant de l'oxygène, qui comprend des éléments chimiques tels que le zinc ou l'aluminium, est appelé oxydes amphotères. Dans leurs propriétés, il existe une tendance à l'interaction chimique avec les acides et les alcalis. Les produits de l'interaction des oxydes d'acide avec l'eau sont des acides. Par exemple, dans la réaction de l'anhydride sulfurique et de l'eau, un acide sulfate se forme. Les acides sont l'une des classes les plus importantes de composés contenant de l'oxygène.
Les acides et leurs propriétés
Les composés constitués d'atomes d'hydrogène associés à des ions complexes de résidus acides sont des acides. Classiquement, ils peuvent être divisés en composés inorganiques, par exemple, acide carbonique, sulfate, nitrate et composés organiques. Ces derniers comprennent les acides acétique, formique, oléique. Les deux groupes de substances ont des propriétés similaires. Ainsi, ils entrent dans une réaction de neutralisation avec des bases, réagissent avec des sels etoxydes basiques. Presque tous les acides contenant de l'oxygène dans les solutions aqueuses se dissocient en ions, étant des conducteurs du second type. Il est possible de déterminer le caractère acide de leur environnement, dû à la présence excessive d'ions hydrogène, à l'aide d'indicateurs. Par exemple, le tournesol violet devient rouge lorsqu'il est ajouté à une solution acide. Un représentant typique des composés organiques est l'acide acétique contenant un groupe carboxyle. Il comprend un atome d'hydrogène, qui détermine les propriétés acides de la substance. C'est un liquide incolore avec une odeur piquante spécifique, cristallisant à des températures inférieures à 17 °C. Le CH3COOH, comme les autres acides contenant de l'oxygène, est parfaitement soluble dans l'eau en toutes proportions. Sa solution à 3 - 5 % est connue dans la vie courante sous le nom de vinaigre, qui est utilisé en cuisine comme assaisonnement. La substance a également trouvé son utilisation dans la production de soie d'acétate, de colorants, de plastiques et de certains médicaments.
Composés organiques contenant de l'oxygène
En chimie, on peut distinguer un grand groupe de substances contenant, en plus du carbone et de l'hydrogène, également des particules d'oxygène. Ce sont des acides carboxyliques, des esters, des aldéhydes, des alcools et des phénols. Toutes leurs propriétés chimiques sont déterminées par la présence dans les molécules de complexes spéciaux - groupes fonctionnels. Par exemple, la formule chimique générale d'un alcool ne contenant que des liaisons limitantes entre atomes est ROH, où R est un radical hydrocarboné. Ces composés sont généralement considérés comme des dérivés d'alcanes, dans lesquels onl'atome d'hydrogène est remplacé par un groupe hydroxo.
Propriétés physiques et chimiques des alcools
L'état agrégé des alcools sont des liquides ou des composés solides. Il n'y a pas de substances gazeuses parmi les alcools, ce qui peut s'expliquer par la formation d'associés - des groupes constitués de plusieurs molécules reliées par des liaisons hydrogène faibles. Ce fait détermine également la bonne solubilité des alcools inférieurs dans l'eau. Cependant, dans les solutions aqueuses, les substances organiques contenant de l'oxygène - les alcools, ne se dissocient pas en ions, ne changent pas la couleur des indicateurs, c'est-à-dire qu'elles ont une réaction neutre. L'atome d'hydrogène du groupe fonctionnel est faiblement lié à d'autres particules, par conséquent, dans les interactions chimiques, il est capable de quitter la molécule. Au même endroit de valence libre, il est remplacé par d'autres atomes, par exemple, dans des réactions avec des métaux actifs ou avec des alcalis - par des atomes métalliques. En présence de catalyseurs tels que la maille de platine ou le cuivre, les alcools sont oxydés par des agents oxydants vigoureux, le bichromate de potassium ou le permanganate de potassium, en aldéhydes.
Réaction d'estérification
L'une des propriétés chimiques les plus importantes des substances organiques contenant de l'oxygène: les alcools et les acides est une réaction conduisant à la production d'esters. Il a une grande importance pratique et est utilisé dans l'industrie pour l'extraction d'esters utilisés comme solvants dans l'industrie alimentaire (sous forme d'essences de fruits). En médecine, certains des esters sont utilisés comme antispasmodiques, par exemple, le nitrite d'éthyle dilate les vaisseaux sanguins périphériques, etle nitrite d'isoamyle est un protecteur des spasmes des artères coronaires. L'équation de la réaction d'estérification est la suivante:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
Dedans, CH3COOH est l'acide acétique, et C2H5OH est la formule chimique de l'alcool éthanol.
Aldéhydes
Si un composé contient un groupe fonctionnel –COH, alors il appartient aux aldéhydes. Ils sont présentés comme des produits d'oxydation ultérieure d'alcools, par exemple avec des agents oxydants tels que l'oxyde de cuivre.
La présence d'un complexe carbonyle dans les molécules de formique ou d'acétaldéhyde détermine leur capacité à polymériser et à attacher des atomes d'autres éléments chimiques. Les réactions qualitatives qui peuvent être utilisées pour prouver la présence d'un groupe carbonyle et l'appartenance d'une substance aux aldéhydes sont la réaction du miroir d'argent et l'interaction avec l'hydroxyde de cuivre lorsqu'il est chauffé:
L'acétaldéhyde, qui est utilisé dans l'industrie pour produire de l'acide acétique, a été le plus utilisé - un produit de synthèse organique à grand tonnage.
Propriétés des composés organiques contenant de l'oxygène - acides carboxyliques
La présence d'un groupe carboxyle - un ou plusieurs - est une caractéristique des acides carboxyliques. En raison de la structure du groupe fonctionnel, des dimères peuvent se former dans des solutions acides. Ils sont liés entre eux par des liaisons hydrogène. Les composés se dissocient en cations hydrogène et en anions de résidus acides et sont des électrolytes faibles. Une exception est le premier représentant d'une série de limitesacides monobasiques - formique, ou méthane, qui est un conducteur du deuxième type de force moyenne. La présence de simples liaisons sigma dans les molécules indique la limite, mais si les substances ont des doubles liaisons pi dans leur composition, ce sont des substances insaturées. Le premier groupe comprend des acides tels que le méthane, l'acétique, le butyrique. Le second est représenté par des composés faisant partie des graisses liquides - les huiles, par exemple l'acide oléique. Les propriétés chimiques des composés contenant de l'oxygène: les acides organiques et inorganiques sont largement similaires. Ainsi, ils peuvent interagir avec les métaux actifs, leurs oxydes, avec les alcalis et aussi avec les alcools. Par exemple, l'acide acétique réagit avec le sodium, l'oxyde et la soude caustique pour former un sel - l'acétate de sodium:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Une place particulière est occupée par les composés d'acides carboxyliques supérieurs contenant de l'oxygène: stéarique et palmitique, avec un alcool saturé trihydrique - la glycérine. Ils appartiennent aux esters et sont appelés graisses. Les mêmes acides font partie des sels de sodium et de potassium sous forme de résidu acide, formant des savons.
Graisses et savons
Les composés organiques importants qui sont largement répandus dans la faune et jouent un rôle de premier plan en tant que substance la plus énergivore sont les graisses. Ils ne sont pas un composé individuel, mais un mélange de glycérides hétérogènes. Ce sont des composés de l'alcool polyhydrique limitant - la glycérine, qui, comme le méthanol et le phénol, contient des groupes fonctionnels hydroxyle. Les graisses peuvent être hydrolyséeschauffage à l'eau en présence de catalyseurs: alcalis, acides, oxydes de zinc, magnésium. Les produits de la réaction seront du glycérol et divers acides carboxyliques, ensuite utilisés pour la production de savon. Afin de ne pas utiliser de graisses alimentaires naturelles coûteuses dans ce processus, les acides carboxyliques nécessaires sont obtenus en oxydant la paraffine.
Phénols
En ce qui concerne les classes de composés contenant de l'oxygène, concentrons-nous sur les phénols. Ils sont représentés par le radical phényle -C6H5, relié à un ou plusieurs groupements hydroxyles fonctionnels. Le représentant le plus simple de cette classe est l'acide carbolique, ou phénol. En tant qu'acide très faible, il peut interagir avec les alcalis et les métaux actifs - sodium, potassium. Une substance aux propriétés bactéricides prononcées - le phénol est utilisé en médecine, ainsi que dans la production de colorants et de résines phénol-formaldéhyde.
Dans notre article, nous avons étudié les principales classes de composés contenant de l'oxygène, ainsi que leurs propriétés chimiques.
