Kwasy karboksylowe

Jad czerwonej mrówki. Ocet. Stare, zjełczałe masło. Co je łączy? Każda z tych substancji zawiera ten sam rodzaj kwasu: kwas organiczny.

Aby zobaczyć, jak zbudowane są cząsteczki takich kwasów, zaczniemy od czegoś prostszego. W chemii organicznej węglowodory, lub alkany, są podstawą wielu związków chemicznych. Jeśli zastąpimy jeden z wodorów grupą hydroksylową OH, otrzymamy alkohol. Taki alkohol powstaje z etanu i nosi nazwę etan-ol. Zmienimy jeszcze jedną rzecz w tej cząsteczce.

Zastąpimy pozostałe dwa wodory tlenem. Zaraz, ale teraz węgiel jest powiązany tylko z trzema atomami. Atomy węgla potrzebują czterech wiązań! To prawda, ale spójrzcie na wiązanie pomiędzy węglem a tlenem. Jest to wiązanie podwójne.

Zamiast wspólnie korzystać z jednej pary elektronów, to wiązanie składa się z dwóch par elektronów. Zaczęliśmy od etanu, który zmienił się w etan-ol. Teraz mamy kwas etanowy. Możemy zmienić dowolny alkan w kwas organiczny, zastępując trzy wodory na końcu jedną grupą OH i tlenem z podwójnym wiązaniem. Metan staje się kwasem metanowym.

Propan staje się kwasem propanowym. Potem mamy kwas butanowy, kwas pentanowy, i tak dalej. Ta grupa, czyli COOH, ma specjalną nazwę. Nazywamy ją grupą karboksylową. Kwasy zawierające tę grupę nazywamy też kwasami karboksylowymi.

Gdy zapisujemy ich wzór chemiczny, pokazujemy, że te dwa atomy tlenu różnią się. Jeden jest powiązany z węglem, a drugi należy do grupy hydroksylowej. Dlatego właśnie nie zapisujemy wzoru grupy karboksylowej używając symbolu „O2”, ale jako COOH. Nazwy chemiczne mówią nam, ile atomów węgla mają cząsteczki. Niektóre kwasy zachowały do dziś swoje dawne nazwy.

Jad mrówki zawiera kwas metanowy, znany także jako kwas mrówkowy. Ocet zawiera kwas etanowy, znany także jako kwas octowy, Gdy masło zbyt długo pozostanie w temperaturze pokojowej, zaczyna wydzielać nieprzyjemnie pachnący kwas butanowy, inaczej masłowy. Dlaczego te cząsteczki są kwasami? Kwas ma zdolność uwalniania jonów wodoru, a w grupie karboksylowej COOH wodór jest luźno związany. Gdy cząsteczka traci atom wodoru, staje się jonem ujemnym.

Nazwy jonów mają taki sam początek, ale przyjmują końcówkę „-an”: metanian, etanian, propanian, i tak dalej. Kwasy organiczne są słabymi kwasami Oznacza to, że w większości przypadków wodór zostaje przy cząsteczce. Im dłuższy jest łańcuch węglowy, tym słabszy jest kwas. Podsumowując: kwasy organiczne występują powszechnie w przyrodzie. Kwasy organiczne, znane też jako kwasy karboksylowe, od grupy atomów COOH, czyli grupy karboksylowej.

Ich nazwa wskazuje, z którego węglowodoru powstały: metanowy, etanowy, propanowy, butanowy, i tak dalej. Wodór w grupie karboksylowej może oderwać się od cząsteczki, jest to cecha charakterystyczna kwasów. Po stracie wodoru pozostaje jon ujemny o nazwie zakończonej na „-an”: metanian, etanian, i tak dalej. Im krótszy jest łańcuch węglowy, tym silniejszy staje się kwas. W której z tych substancji kwas jest najsilniejszy?