9. vika - Bls 421-437 Karboxylsýrur og Afleiður þeirra

Heil og sæl.

Í síðasta bréfi fórum við í gegnum nafngiftir á karboxylsýrum og díkarboxylsýrum. Rétt er að muna að sýrurnar hafa mörg nöfn og íslensku og ensku nöfnin eru ögn ólík eins og sést á etansýru eða ediksýru sem myndi heita etanoic acid eða acetic acid á ensku.

14.2. Karboxylhópurinn.
Karboxylhópurinn myndar vetnistengi sín á milli og því er suðumark sýra mjög hátt og hærri en sambærilegra alkohola (sem annars höfðu hæsta suðumarkið fram að kafla 14.) Þetta er nánar skýrt í töflu 14.3. sem sýnir samhengi á milli 4 efna með sambærilegan mólmassa og suðumarks, hvar við sjáum Sýruna hafa hæsta suðumarkið.

Vatnsleysni metan- etan- própan- og bútansýru er alger en strax með pentansýru er leysnin orðin mun minni og verður sáralítil eftir því sem keðjan lengist.

14.3. Sýrueiginleikar karboxylsýra

Um sýrueiginleika og styrk er venjulega fjallað um ólífrænni efnafræði og tengist útreikningum á sýrustigi. Tafla 14.4 sýnir sýrufasta (Ka) hjá nokkrum sýrum. Almennt má segja að því hærri sem fastinn er því meir klofna sýrurnar í jónir (verða rammari).

Af töflunni drögum við þá ályktun að því lengri sem keðjan er því veikari er sýran. Í töflunni sjást einnig áhrif klóratóma á því hve auðveldlega sýran klofnar í jónir. Um það má almennt segja að því fleiri atóm með háa rafdrægni (O, Cl, F, Br) sem eru á kolefnisatómunum næst sýruhópnum því rammari verður sýran. Því nær sýruhópnum, því rammari. Við sjáum í töflunni að tríklórediksýra hefur 10000 sinnum hærri fasta en ediksýran sem þýðir að hún er ca. 100 sinnum rammari. Nú veit ég ekki hvað bakgrunn þið hafið í ólífrænni efnafræði þannig að ég ætla svosem ekki að kvelja ykkur mikið frekar með þessu en ef við leysum nú example 14.3 þá eigum við að svara hvor sýran er sterkari tríklórediksýra eða tríbrómsýra. Tríklórsýran er sterkari(rammari) en tríbrómediksýran þar sem rafneikvæðni (electronegativity) bróms er lægri (kafli 5.8 í þessari bók og 13 í Alm. efn. eftir Hafþór) .

Leysið practice excercise 14.2 (finna efnið með hæsta fastann og raða svo)

Neðst á bls. 430 er að finna undirkafla um saltmyndun. Allar sýrur hvarfast við basa og mynda sölt og vatn. Salt þýðir jónefni hér. Gefin eru dæmi um efnahvörf efst á bls. 431. Hvarfist ediksýra við natríumhydroxíð myndast natríumetanat (sem er salt af ediksýru), eða natriumacetat eins og það oftast er kallað, og vatn.

CH₃COOH + NaOH ® CH₃COO^- Na⁺ + H₂O

Ef sýran hefði verið bútansýra hefði myndefnið verið natriumbutanat.

Fyrir ofan gulu línuna á bls. 431 er að finna skemmtilegt hvarf þar sem ediksýru er blandað við natron en þá myndast natríumacetat, vatn og koldíoxíð sem birtist sem boblur. Sé kerti sett í djúpa skál og á því kveikt, umhverfis stráð natron og ediki hellt yfir natronið þá myndast það mikið koldíoxíð að það slokknar á kertinu og ekki verður hægt að kveikja á kertinu aftur fyrr en búið er að anda hressilega ofan í skálina. (gott í barnaafmælum.)

Skoðið example 14.4

Leysið Pr. Ex. 14.3

Soaps and detergents.

Sápur eru natríum og kaliumsölt langra lífrænna sýra. Þetta þýðir að ekta sápa er búin til úr dýra eða jurtafitu. Sápusameindin er vatnsleysanleg þar sem þetta eru natrium- eða kaliumsölt (munið þið leysnireglurnar – öll Na og K sölt eru auðleysanleg) en sameindin hefur langan fitusækinn hala (hydrophobic) sem skellir sér í hvaða fitu sem er. Því gerist það sem lýst er á bls. 432-433 í bókinni.

Náttúruleg sápa virkar ekki í hörðu vatni (sem inniheldur Mg og Ca jónir) þar sem slík magnesíum- og kalsíumsölt eru torleyst og þá fellur sápan út. Svipað gerist í sýru en þá breytist sápan í langar fitusýrukeðjur sem eru óleysanlegar í vatni. Því eru sápur alltaf lítillega basískar. ( Hvörf eru sýnd á bls. 433m)

Detergents eða “tilbúin yfirborðsvirk efni”, tensíð eða synteter hafa eiginleika sápu en falla síður út með ýmsum jónum í neysluvatni. Þessi efni eru gjarnan langar keðjur með “súlfathaus” eins og sýnt er neðst á bls. 434. Þar er sýnt efnið natríumlaurylsulfat sem er gríðarlega algengt efni í uppþvottalegi, tannkremi, sjampo og fleiru. Eiginlega má segja að flestar þessarar vara eru frekar detergents en sápur ss. sjampo. Lesið nokkrar innihaldslýsingar, t.d. uppþvottalöginn

Á bls. 435 eru nokkur fleiri dæmi tekin um sápur og þ.á.m. ójónísk eða nonionic efnasambönd. Þau efni falla ekki út með jarðalkalímálmur og freyða minna.

14.4. Að búa til karboxylsýrur

Karboxylsýrur hægt að búa til með oxun 1° alkohola eða aldehyda. Efni þau sem oftust eru notuð sem oxarar eru KMnO₄ og K₂Cr₂O₇. Ketonar, sekunder eða tertier alkohol oxast ekki yfir í sýrur með þessum oxurum.

CH₃CH₂OH ® CH₃CHO ® CH₃COOH

Hér oxast etanól sem er prímert alkohol yfir í etanal og svo áfram í etansýru. Hægt er að skoða nokkur hvörf á bls. 436.

1. formúla síðunnar sýnir almenna formúlu fyrir oxun.

No. 2 sýnir oxun prímer alkohols,

no.3 sýnir einnig oxun bensylalkohols eða fenylmetanóls í bensosyru.

No. 4 sýnir sýnir að sekunder alkohol oxast aðeins yfir keton og oxunin stoppar þar nema sé kveikt í efninu.

No. 5 sýnir það sama fyrir 2-própanól. Neðstu tvær sýna oxun aldehyda yfir í sýru.

Leysið nú pr.ex. 14.5

Leysið dæmi 14.11 (gefa nöfn eða teikna formúlur, gott að muna bls. 424-426)

14.19 teikna byggingaformúlu og rita nöfn efna er myndast við þessi sýru/basa hvörf.

14.23 á að teikna byggingaformúlu myndefna (ef einhver verða) við oxun.

Skiladæmi:

1. Hvað heita þessi efni?

a)

b)

2.) Hvert er myndefnið við væga oxun oktanals?

3) Hvað er sápa?

4) Hvernig er detergent frábrugðið sápu?