Естери. Реакція естерифікації

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЕСТЕРИ

Реакція естерифікації. Розглянута в §5 реакція між оцтовою кислотою і етиловим спиртом, унаслідок якої утворюється естер, називається реакцією естерифікації.

Експериментальне доведено, що від молекули карбонової кислоти відщеплюється гідроксильна група, а від молекули спирту -- атом Гідрогену, за рахунок цього утворюється молекула води:

естер жир мило хімічний

Ця реакція оборотна: одночасно з естерифікацією відбувається гідроліз (від грецьк. -- розкладання водою) естеру на спирт і кислоту. Після встановлення рівноваги в суміші містяться кислота, спирт, естер і вода.

Оборотність реакції становить певну незручність для добування естерів, а тому, щоб збільшити вихід продукту реакції, треба змістити її рівновагу в потрібному напрямі. Для цього можна збільшувати концентрацію однієї з вихідних речовин. Можна також видаляти з зони реакції один із продуктів, тим самим стимулюючи його утворення. Для видалення естеру його відганяють, а воду видаляють за допомогою осушувальних засобів.

Тепер уявімо, що наша мета -- добути кислоту з естеру за допомогою реакції гідролізу. Для цього треба хімічно зв'язати кислоту або спирт, щоб вони не вступали в реакцію естерифікації, і тим самим змістити рівновагу реакції ліворуч. Для зв'язування кислоти можна використати луг, з яким реагуватиме кислота, утворюючи сіль. Реакція відбуватиметься таким чином:

Спирт можна відділити відгонкою, а кислоту добути, діючи на сіль сильнішою кислотою, що витісняє оцтову з її солей:

На цьому прикладі ви переконались, як на основі теоретичних знань можна спланувати синтез і добути потрібну речовину.

Застосування естерів. Як правило, естери мають приємний запах і завдяки цьому використовуються в парфумерній та харчовій промисловості. Наприклад, метиловий естер масляної кислоти має запах яблук, а пентиловий естер (від пен-танолу) оцтової кислоти пахне бананами.

З цих та інших естерів виготовляють есенції, які додають до прохолодних напоїв, цукерок, кремів, парфумерних та косметичних виробів. Оскільки крім природних запашних речовин використовуються і синтетичні, естери добувають у промисловості v великій кількості.

Жири. Мило.

Склад і будова молекул жирів. Естери можуть утворюватися найрізноманітнішими карбоновими кислотами і спиртами. Але найбільше значення мають ті, що утворені трьохатомним спиртом гліцерином і вищими карбоновими кислотами. До останніх належать, наприклад, стеаринова кислота складу С₁₇Н₃₅СООН й олеїнова кислота складу С₁₇Н₃₃СООН. Перша -- насичена кислота, друга -- ненасичена, в її вуглеводневому радикалі є подвійний зв'язок між карбоновими атомами, через це у молекулі олеїнової кислоти на два атоми Гідрогену менше:

Естери карбонових кислот та гліцерину називаються жирами.

Якщо формулу карбонової кислоти записати в загальному вигляді:

то утворення жиру можна представити рівнянням реакції естерифікації:

Хімічну природу жирів почали вивчати в першій половині XIX ст. Синтез жиру тристеарину вперше здійснив французький хімік М. Бертло у 1854 р.

Фізичні властивості жирів. Склад і будова вуглеводневих радикалів впливають на властивості жирів.

Ось як, наприклад, змінюються їхні температури плавлення:

Як бачимо, жир, утворений насиченою кислотою, твердий за звичайних умов, ненасиченою -- рідкий. Рідкі жири називають ще оліями. До складу олій (соняшникової, кукурудзяної маслинової та ін.) входять залишки переважно ненасичених кислот, до складу тваринних (яловичого, баранячого та ін ) -- залишки насичених кислот.

Жири легші за воду і нерозчинні в ній, але розчиняються в органічних розчинниках.

Жири разом із білками та вуглеводами належать до біологічно активних речовин. Вони входять до складу клітин рослинних і тваринних організмів і є для них джерелом енергії У результаті окиснення 1 г жиру виділяється 37,7 кДж енергії що удвічі більше, ніж під час окиснення 1 г білка чи вуглеводу

Основна кількість жирів, що споживаються людиною міститься у м'ясі, рибі, молочних і зернових продуктах. У разі коли в організм людини надходить більше енергії, ніж витрачається нею, утворюються жироподібні речовини, що відкладаються в тканинах організму. Таким чином він акумулює енергію.

Згідно з даними сучасної медицини вживання жирів, утворених насиченими кислотами, тобто тваринних жирів, може призвести до накопичення речовин, що утруднюють рух крові в артеріях, зокрема тих, що постачають кров'ю мозок. Кориснішими для вживання визнаються жири, утворені ненасиченими кислотами, тобто олії. У складі соняшникової олії, наприклад, міститься 91 % ненасичених карбонових кислот.

Хімічні властивості жирів. У молекулах рідких жирів на відміну від твердих є подвійні карбон-карбонові зв'язки. Як вам уже відомо, за місцем подвійного зв'язку можлива реакція приєднання, зокрема Гідрогену. У результаті цієї реакції ненасичена сполука перетворюється на насичену, а рідкий жир -- на твердий.

Процес тверднення (гідрування) жирів лежить в основі виробництва маргарину (від грецьк. слова, що означає -- «перлина»). Негідровані жири прогіркають, окиснюючись за подвійними зв'язками, у них з'являється неприємний запах і смак. Гідрування уповільнює ці процеси, крім того, дає змогу з дешевих олій добувати більш цінні тверді жири.

Жири як естери піддаються гідролізу.

Жири гідролізуються з утворенням трьохатомного спирту гліцерину і карбонових кислот.

Якщо проводити гідроліз тристеарину за наявності лугу, утворюється сіль стеаринової кислоти, відома як основа мила:

Оскільки в результаті лужного гідролізу жиру утворюється мило, ця реакція називається омиленням жиру.

Натрієві солі вищих карбонових кислот -- основна складова частина твердого мила, солі калію -- рідкого мила.

Для добування мила з жиру в промисловості замість лугу використовують соду Na₂CO₃. Мило, добуте безпосередньо внаслідок цієї реакції, називається ядровим милом і відоме як господарське. Туалетне мило відрізняється від господарського наявністю добавок: барвників, запашних речовин, антисептиків тощо.

Мийна дія мила -- складний фізико-хімічний процес. Мило є посередником між полярними молекулами води і неполярними часточками бруду, нерозчинного у воді. Якщо позначити вуглеводневий радикал буквою R, то склад мила виражається формулою R--COONa. За хімічною природою мило -- це сіль, йонна сполука. Крім полярної частини --COO -Na⁺, у його складі є неполярний радикал --R, до складу якого можуть входити 12--17 атомів Карбону. Під час миття молекули мила так орієнтуються на забрудненій поверхні, що полярні групи звернені до полярних молекул води, а неполярні вуглеводневі радикали -- до неполярних часток бруду. Останні ніби потрапляють в оточення молекул мила і легко змиваються з поверхні водою.

У твердій воді утворюються нерозчинні магнієві та кальцієві солі карбонових кислот, через це мило втрачає свою мийну дію, а солі осідають на поверхні виробу:

Синтетичні мийні засоби, за всієї різноманітності їх хімічного складу, мають подібну до мила будову молекул, в яких є розчинна у воді полярна частина і нерозчинний неполярний вуглеводневий радикал. Але вони, на відміну від мила, є солями іншої хімічної природи й у твердій воді не утворюють нерозчинних сполук. У цьому полягає перевага синтетичних мийних засобів над натуральним милом.

Мило і синтетичні мийні засоби належать до так званих поверхнево-активних речовин (ПАР), їхнє широке застосування часто пов'язують із забрудненням навколишнього середовища, зокрема водойм. Річ у тім, що до мийних засобів додають фосфати, які у водоймах перетворюються на речовини, що живлять мікроорганізми, чиє бурхливе розмноження може спричинити заболочення водойми. Через це сучасні ПАР повинні хімічно чи біологічно розкладатися після використання на нешкідливі речовини, що не забруднюють стоки.

Размещено на Allbest.ru