Пригадайте:
• кислоти в розчині дисоціюють з утворенням йонів Гідрогену;
• основність кислоти — це число атомів Гідрогену, здатних заміщуватися атомом металічного елемента.
Поняття про карбонові кислоти
Більшість органічних кислот становлять клас карбонових кислот. Карбоновими кислотами називають похідні вуглеводнів, у молекулах яких міститься карбоксильна група
Ця карбоксильна група наявна в молекулах усіх карбонових кислот. Належність сполуки до карбонових кислот у назві позначають закінченням -ова кислота, наприклад:
У молекулі кислоти, формула якої наведена, містяться два атоми Карбону, отже, назва кислоти походить від назви етану — етанова кислота. Більшість карбонових кислот мають традиційні назви, наприклад, назва етанової кислоти — оцтова.
Молекулярна формула етанової кислоти CH3-COOH. За таким принципом можна скласти формули майже будь-якої карбонової кислоти.
Фізичні властивості етанової кислоти
Етанова (оцтова) кислота — безбарвна летка рідина з характерним різким запахом, гігроскопічна, необмежено розчинна у воді, трохи важча за воду (густина 1,05 г/мл). Чисту (безводну) етанову кислоту ще називають крижаною завдяки тому, що її температура плавлення 16,8 °С, а у твердому стані вона нагадує лід (мал. 33.1). Кипить етанова кислота за температури 118 °С. Як і спирти, молекули етанової кислоти утворюють водневі зв’язки між молекулами кислоти, а також і з молекулами води, що позначається на фізичних властивостях кислоти.
Із чистою етановою кислотою слід поводитися обережно. Вона дуже летка, а її випари подразнюють слизові оболонки дихальних шляхів і спричиняють задуху. Не тільки чиста кислота, але і її концентрований розчин (оцтова есенція, w = 70 %) спричиняє значні хімічні опіки шкіри. Потрапляння її всередину організму призводить до тяжких наслідків: опіків слизових оболонок рота, стравоходу та шлунка, порушення зсідання крові, шлунково-кишкової кровотечі тощо. Смертельна доза етанової кислоти становить 20 мл (у перерахунку на чисту кислоту).
Хімічні властивості етанової кислоти
Чиста етанова кислота є легкозаймистою рідиною й дуже легко спалахує. Вона горить ледь помітним блакитним полум’ям з утворенням вуглекислого газу й води:
Розведені розчини етанової кислоти (столовий оцет) не горять. Етанова кислота виявляє кислотні властивості й у водному розчині дисоціює з утворенням йона Гідрогену, змінюючи забарвлення індикаторів, як уже відомі вам неорганічні кислоти:
Зверніть увагу, що під час дисоціації карбонових кислот може відщеплюватися тільки той атом Гідрогену, що міститься у складі карбоксильної групи, тому, незважаючи на те що в молекулі етанової кислоти чотири атоми Гідрогену, відщеплюватися під час дисоціації і заміщуватися на йони металічних елементів може тільки один. Отже, етанова кислота — одноосновна кислота, а її кислотний залишок — аніон CH3COO-.
Усі карбонові кислоти слабкі, їхня електролітична дисоціація є оборотною. У розчині об’ємом 1 л, що містить 0,1 моль етанової кислоти, на йони дисоціює лише 1,8 % молекул. Саме тому етанова кислота виявляє всі відомі вам загальні властивості слабких кислот: реагує з активними металами, основними оксидами, лугами й солями слабкіших кислот:
 |
 |
 |
|
Яблучна кислота (яблука, кавуни, горобина, малина, барбарис) |
Мурашина кислота (залози мурах та бджіл, кропива, хвоя, жалкі медузи) |
Лимонна кислота (хвоя, цитрусові, китайський лимонник) |
 |
 |
 |
|
Щавлева кислота (щавель, помідори, карамболь, ревінь) |
Молочна кислота (кисломолочні продукти, накопичується в м'язах під час навантаження) |
Винна кислота (виноградний сік, вино, кислий сік багатьох фруктів) |
|
Мал. 33.2. Найвідоміші карбонові кислоти |
||
Зверніть увагу, що формули солей етанової кислоти з одновалентними металічними елементами записують трохи незвично: символ металічного елемента записують замість символу Гідрогену, який він замістив (CH3COONa, CH3COOK, CH3COOLi). Солі етанової кислоти називають ета-ноатами, або ацетатами: CH3COONa — натрій етаноат (натрій ацетат).
Поширеність органічних кислот
Карбонові кислоти дуже поширені в природі. Вони містяться у складі багатьох овочів, фруктів та інших харчових продуктів. Назви деяких кислот указують на ті продукти, з яких вони були вперше виділені (мал. 33.2).
Застосування етанової кислоти
Етанова кислота — найвідоміша з органічних кислот. Її запах знайомий кожному, хто хоч раз використовував столовий оцет (6%-й або 9%-й водний розчин оцтової кислоти). Концентрований розчин етанової кислоти (70-80 %) називають оцтовою есенцією. Ця кислота утворюється під час скисання вина і яблучного соку. Етанову кислоту також широко застосовують у різних галузях промисловості (мал. 33.3).
Мал. 33.3. Застосування етанової кислоти
Походження традиційної назви етину — ацетилен — пов'язано з латинським словом acetum — «оцет», оскільки у дві стадії з ацетилену можна добути оцтову кислоту. Від назви цієї кислоти також походить назва ацетону, який з неї раніше добували.
Лінгвістична задача
Латиною formica означає «мураха», а грецькою oksos — «кислота» або «кислий». Поясніть походження традиційних назв метанової та етанової кислот і їхніх солей.
Ключова ідея
Карбонові кислоти виявляють усі загальні властивості неорганічних кислот, але в хімічних взаємодіях поводяться як слабкі кислоти.
Контрольні запитання
390. Які речовини належать до карбонових кислот?
391. Як утворюються назви карбонових кислот?
392. В які хімічні взаємодії вступають карбонові кислоти? Що спільного в хімічних властивостях етанової кислоти й неорганічних кислот?
393. Поясніть, чому етанова кислота є одноосновною.
394. Схарактеризуйте поширеність карбонових кислот у природі.
Завдання для засвоєння матеріалу
395. Доведіть, що етанова кислота є насиченою сполукою.
396. Перелічіть сфери застосування етанової кислоти. Для кожного прикладу поясніть, на яких властивостях ґрунтується її застосування.
397. Складіть схему утворення водневих зв'язків між: а) двома молекулами етанової кислоти; б) молекулою етанової кислоти та молекулами води. Поясніть вплив водневого зв'язку на фізичні властивості етанової кислоти.
398. Порівняйте хімічні властивості неорганічних і карбонових кислот. Для цього в одному стовпчику складіть рівняння реакцій хлоридної кислоти, а в другому стовпчику — етанової кислоти з: KOH, Mg, FeO, CaCO3.
399. Як відрізнити розчин оцтової кислоти від: а) розчину етанолу; б) хлоридної кислоти?
400. Для видалення плям іржі з одягу їх можна обробити розчином етанової кислоти. Складіть молекулярне та йонно-молекулярне рівняння реакції, що при цьому відбувається, якщо іржу описати формулою ферум(ііі) гідроксиду.
401. Для маринування огірків вам потрібно 750 мл столового оцту (масова частка кислоти 6 %, густина розчину дорівнює густині води), але у вас є тільки оцтова есенція (масова частка кислоти 70 %). Обчисліть масу оцтової есенції та об'єм води, що до неї необхідно додати, для приготування необхідної вам кількості оцту.
402. Натрій етаноат використовують як консервант для харчових продуктів. На харчовому комбінаті постало завдання приготувати 100 л розчину цієї солі з масовою часткою 0,05 %, густина розчину дорівнює густині води. Обчисліть масу кристалогідрату натрій етаноату тригі-драту, що вам знадобиться для цього.
403. Сіль Плюмбуму й оцтової кислоти — плюмбум(іі) етаноат — широко застосовують у медицині для свинцевих примочок. Ця сіль солодка на смак, тому її називають також свинцевим цукром, але завдяки йо-нам Плюмбуму вона надзвичайно отруйна. Складіть рівняння реакції добування свинцевого цукру взаємодією металу з кислотою. Обчисліть масу цієї солі, що можна добути зі свинцю масою 1 г.
404. Ферум(іі) етаноат використовують для обробки залізних поверхонь для запобігання корозії. Добути його можна взаємодією металу з кислотою. Обчисліть масу заліза, необхідного для добування цієї солі масою 26,1 г.
405. Кальцій карбонат — основний компонент накипу в чайнику. Для очищення чайнику від накипу його залили столовим оцтом. Після закінчення хімічної реакції виділився газ об'ємом 336 мл. Обчисліть масу накипу, що була в чайнику.
406. Взаємодія соди з оцтом — один із процесів, необхідних для випікання тістечок (гасіння соди). Обчисліть масу столового оцту (масова частка кислоти 6 %), необхідного для взаємодії з натрій карбонатом масою 5 г.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4
Властивості етанової кислоти
Обладнання: штатив із пробірками, пробіркотримач, шпатель, піпетки.
Реактиви: порошок магнію, MgO (або інший основний оксид), Na2CO3, розчини CH3COOH, NaOH, лакмусу.
Правила безпеки:
• для проведення дослідів використовуйте невеликі кількості реактивів;
• остерігайтеся потрапляння реактивів на шкіру, в очі, на одяг; у разі потрапляння їдкої речовини змийте її великою кількістю води та протріть ушкоджене місце розбавленим розчином боратної кислоти (у випадку потрапляння лугу) або розчином соди (у випадку кислоти);
• для визначення запаху речовин не підносьте пробірку до обличчя, а спрямовуйте повітря рухами руки до себе.
Дослід 1. Налийте у дві пробірки по 1 мл розчину етанової кислоти. У першу додайте декілька крапель розчину лакмусу, а потім нейтралізуйте кислоту розчином лугу. У другу пробірку насипте трохи порошку магнію (на кінчику шпателя). За якими ознаками можна зробити висновок щодо перебігу реакції в обох пробірках? Складіть рівняння реакцій у молекулярній і йонній формах.
Дослід 2. Налийте у дві пробірки по 1 мл розчину оцтової кислоти. У першу пробірку додайте трохи магній оксиду, а в другу — натрій карбонату. За якими ознаками можна зробити висновок про перебіг реакції в обох випадках? Складіть рівняння реакцій у молекулярній та йонно-молекулярній формах.
Зробіть висновок до практичної роботи. Для формулювання висновку використовуйте відповіді на такі запитання:
1. У який спосіб можна виявляти етанову кислоту?
2. Які властивості етанової кислоти характеризують подібність властивостей органічних і неорганічних кислот?