Salah satu unsur kimia paling umum yang termasuk dalam sebagian besar bahan kimia adalah oksigen. Oksida, asam, basa, alkohol, fenol dan senyawa yang mengandung oksigen lainnya dipelajari dalam kimia anorganik dan organik. Dalam artikel kami, kami akan mempelajari sifat-sifatnya, serta memberikan contoh penerapannya di industri, pertanian, dan kedokteran.
Oksida
Struktur yang paling sederhana adalah senyawa biner logam dan non-logam dengan oksigen. Klasifikasi oksida meliputi kelompok-kelompok berikut: asam, basa, amfoter dan acuh tak acuh. Kriteria utama untuk pembagian semua zat ini adalah elemen mana yang bergabung dengan oksigen. Jika itu logam, maka itu dasar. Contoh: CuO, MgO, Na2O - oksida tembaga, magnesium, natrium. Sifat kimia utama mereka adalah reaksi dengan asam. Jadi, oksida tembaga bereaksi dengan asam klorida:
CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O +63.3 kJ.
Keberadaan atom unsur nonlogam dalam molekul senyawa biner menunjukkan bahwa mereka termasuk dalam oksida asam, misalnya hidrogen oksida H2O, karbon dioksida CO 2, fosfor pentoksida P2O5. Kemampuan zat tersebut untuk bereaksi dengan alkali adalah karakteristik kimia utamanya.
Sebagai hasil dari reaksi, garam dari dua jenis dapat terbentuk: asam atau sedang. Ini akan tergantung pada berapa banyak mol alkali yang bereaksi:
- CO2 + KOH=> KHCO3;
- CO2+ 2KOH=> K2CO3 + H2O.
Kelompok lain dari senyawa yang mengandung oksigen, yang meliputi unsur kimia seperti seng atau aluminium, disebut sebagai oksida amfoter. Dalam sifat-sifatnya, ada kecenderungan interaksi kimia dengan asam dan basa. Produk interaksi oksida asam dengan air adalah asam. Misalnya, dalam reaksi anhidrida sulfat dan air, asam sulfat terbentuk. Asam adalah salah satu kelas terpenting dari senyawa yang mengandung oksigen.
Asam dan sifatnya
Senyawa yang terdiri dari atom hidrogen yang berasosiasi dengan ion kompleks dari residu asam adalah asam. Secara konvensional, mereka dapat dibagi menjadi anorganik, misalnya, asam karbonat, sulfat, nitrat, dan senyawa organik. Yang terakhir termasuk asam asetat, asam format, asam oleat. Kedua kelompok zat tersebut memiliki sifat yang mirip. Jadi, mereka masuk ke dalam reaksi netralisasi dengan basa, bereaksi dengan garam danoksida dasar. Hampir semua asam yang mengandung oksigen dalam larutan berair terdisosiasi menjadi ion, menjadi konduktor jenis kedua. Dimungkinkan untuk menentukan sifat asam dari lingkungan mereka, karena adanya ion hidrogen yang berlebihan, menggunakan indikator. Misalnya, lakmus ungu berubah menjadi merah ketika ditambahkan ke larutan asam. Perwakilan khas senyawa organik adalah asam asetat yang mengandung gugus karboksil. Ini termasuk atom hidrogen, yang menentukan sifat asam zat tersebut. Ini adalah cairan tidak berwarna dengan bau menyengat tertentu, mengkristal pada suhu di bawah 17 °C. CH3COOH, seperti asam yang mengandung oksigen lainnya, larut sempurna dalam air dalam perbandingan berapa pun. Solusinya 3 - 5% dikenal dalam kehidupan sehari-hari dengan nama cuka, yang digunakan dalam memasak sebagai bumbu. Zat ini juga digunakan dalam produksi sutra asetat, pewarna, plastik, dan beberapa obat.
Senyawa organik yang mengandung oksigen
Dalam kimia, seseorang dapat membedakan sekelompok besar zat yang mengandung, selain karbon dan hidrogen, juga partikel oksigen. Ini adalah asam karboksilat, ester, aldehida, alkohol dan fenol. Semua sifat kimianya ditentukan oleh kehadiran dalam molekul kompleks khusus - gugus fungsi. Misalnya, rumus kimia umum alkohol yang hanya mengandung ikatan pembatas antar atom adalah ROH, di mana R adalah radikal hidrokarbon. Senyawa ini biasanya dianggap sebagai turunan dari alkana, di mana salah satuatom hidrogen digantikan oleh gugus hidrokso.
Sifat fisika dan kimia alkohol
Keadaan agregat alkohol adalah cairan atau senyawa padat. Tidak ada zat gas di antara alkohol, yang dapat dijelaskan dengan pembentukan asosiasi - kelompok yang terdiri dari beberapa molekul yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah. Fakta ini juga menentukan kelarutan yang baik dari alkohol yang lebih rendah dalam air. Namun, dalam larutan berair, zat organik yang mengandung oksigen - alkohol, tidak terdisosiasi menjadi ion, tidak mengubah warna indikator, yaitu, mereka memiliki reaksi netral. Atom hidrogen dari gugus fungsi terikat lemah pada partikel lain, oleh karena itu, dalam interaksi kimia, ia dapat meninggalkan molekul. Di tempat valensi bebas yang sama, ia digantikan oleh atom lain, misalnya, dalam reaksi dengan logam aktif atau dengan alkali - oleh atom logam. Dengan adanya katalis seperti platina mesh atau tembaga, alkohol dioksidasi oleh zat pengoksidasi kuat, kalium bikromat atau kalium permanganat, menjadi aldehida.
Reaksi Esterifikasi
Salah satu sifat kimia terpenting dari zat organik yang mengandung oksigen: alkohol dan asam adalah reaksi yang mengarah pada produksi ester. Ini sangat penting secara praktis dan digunakan dalam industri untuk ekstraksi ester yang digunakan sebagai pelarut dalam industri makanan (dalam bentuk sari buah). Dalam pengobatan, beberapa ester digunakan sebagai antispasmodik, misalnya, etil nitrit melebarkan pembuluh darah tepi, danisoamil nitrit adalah pelindung kejang arteri koroner. Persamaan reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
Di dalamnya, CH3COOH adalah asam asetat, dan C2H5OH adalah rumus kimia alkohol etanol.
Aldehida
Jika suatu senyawa mengandung gugus fungsi –COH, maka senyawa tersebut termasuk dalam aldehida. Mereka disajikan sebagai produk oksidasi lebih lanjut dari alkohol, misalnya, dengan zat pengoksidasi seperti oksida tembaga.
Keberadaan kompleks karbonil dalam molekul format atau asetaldehida menentukan kemampuannya untuk berpolimerisasi dan menempelkan atom unsur kimia lainnya. Reaksi kualitatif yang dapat digunakan untuk membuktikan adanya gugus karbonil dan aldehida adalah reaksi cermin perak dan interaksi dengan tembaga hidroksida ketika dipanaskan:
Asetaldehida, yang digunakan dalam industri untuk memproduksi asam asetat, paling banyak digunakan - produk sintesis organik dengan tonase besar.
Sifat senyawa organik yang mengandung oksigen - asam karboksilat
Keberadaan gugus karboksil - satu atau lebih - merupakan ciri khas asam karboksilat. Karena struktur gugus fungsi, dimer dapat terbentuk dalam larutan asam. Mereka dihubungkan bersama oleh ikatan hidrogen. Senyawa berdisosiasi menjadi kation hidrogen dan anion residu asam dan merupakan elektrolit lemah. Pengecualian adalah perwakilan pertama dari serangkaian pembatasanasam monobasa - format, atau metana, yang merupakan konduktor jenis kedua dengan kekuatan sedang. Kehadiran hanya ikatan sigma sederhana dalam molekul menunjukkan batasnya, tetapi jika zat memiliki ikatan pi ganda dalam komposisinya, ini adalah zat tak jenuh. Kelompok pertama termasuk asam seperti metana, asetat, butirat. Yang kedua diwakili oleh senyawa yang merupakan bagian dari lemak cair - minyak, misalnya asam oleat. Sifat kimia senyawa yang mengandung oksigen: asam organik dan anorganik sebagian besar serupa. Jadi, mereka dapat berinteraksi dengan logam aktif, oksidanya, dengan alkali, dan juga dengan alkohol. Misalnya, asam asetat bereaksi dengan natrium, oksida dan soda api membentuk garam - natrium asetat:
NaOH + CH3COOH→NaCH3COO + H2O
Tempat khusus ditempati oleh senyawa asam yang mengandung oksigen karboksilat yang lebih tinggi: stearat dan palmitat, dengan alkohol jenuh trihidrat - gliserin. Mereka milik ester dan disebut lemak. Asam yang sama adalah bagian dari garam natrium dan kalium sebagai residu asam, membentuk sabun.
Lemak dan sabun
Senyawa organik penting yang tersebar luas di alam liar dan memainkan peran utama sebagai zat yang paling intensif energi adalah lemak. Mereka bukan senyawa individu, tetapi campuran gliserida heterogen. Ini adalah senyawa alkohol polihidrat pembatas - gliserin, yang, seperti metanol dan fenol, mengandung gugus fungsi hidroksil. Lemak dapat dihidrolisispemanasan dengan air dengan adanya katalis: alkali, asam, oksida seng, magnesium. Produk dari reaksi tersebut adalah gliserol dan berbagai asam karboksilat, yang selanjutnya digunakan untuk produksi sabun. Agar tidak menggunakan lemak alami yang mahal dalam proses ini, asam karboksilat yang diperlukan diperoleh dengan mengoksidasi parafin.
fenol
Tampil dengan kelas senyawa yang mengandung oksigen, mari kita fokus pada fenol. Mereka diwakili oleh radikal fenil -C6H5, terhubung ke satu atau lebih gugus hidroksil fungsional. Perwakilan paling sederhana dari kelas ini adalah asam karbol, atau fenol. Sebagai asam yang sangat lemah, ia dapat berinteraksi dengan alkali dan logam aktif - natrium, kalium. Zat dengan sifat bakterisida yang nyata - fenol digunakan dalam pengobatan, serta dalam produksi pewarna dan resin fenol-formaldehida.
Dalam artikel kami, kami mempelajari kelas utama senyawa yang mengandung oksigen, dan juga mempertimbangkan sifat kimianya.
