Карбоновые кислоты. 
Химия

Карбоновые кислоты — производные углеводородов, содержащие карбоксильную группу, соединенную с каким-либо радикалом. Как и в случае альдегидов, радикалы могут происходить от предельных, непредельных или ароматических углеводородов. По числу карбоксильных групп различают одно-, двух- (и т.д.) основные кислоты. Изомерия кислот определяется изомерией радикалов. Названия кислот состоят из названия углеводорода, причем счет атомов углерода в цепи начинается с углерода сильной группы, окончания -овая и слова кислота:

Физические свойства кислот в значительной степени зависят от природы радикала, но все жидкие кислоты характеризуются наличием водородных связей. Строение карбоксильной группы таково, что взаимодействие двух молекул кислот приводит к образованию замкнутой системы водородных связей в молекуле димера:

Вследствие этого первые члены ряда карбоновых кислот димерны не только в жидком состоянии, но и в парах вблизи температуры кипения. По мере увеличения углеводородного радикала прочность димеров уменьшается. Как и в любых кислотах, негидроксильный (карбонильный) кислород в карбоксильной группе оттягивает на себя электронную плотность, увеличивая полярность связи О—Н и способствуя диссоциации, (см. параграф 14.3), тем не менее, за исключением муравьиной кислоты (К_а = 2,1−10 ⁴), которая считается электролитом средней силы, карбоновые кислоты относятся к слабым электролитам.

Сила кислот существенно возрастает, если водородные атомы радикала замещаются на более электроотрицательные, чем водород, атомы или частицы. Например, замена атомов водорода в метильном радикале уксусной кислоты на галоген резко увеличивает силу кислот:

Характерными реакциями образования кислот являются реакции окисления альдегидов или спиртов (см. параграф 33.3). В промышленности карбоновые кислоты получают более дешевым путем — окислением алканов кислородом при 400—500°С и повышенном давлении или через оксосинтез. И в том и в другом случае получаются смеси кислот.

Карбоновые кислоты — весьма реакционноспособные соединения. Они реагируют с металлами, их оксидами и гидроксидами, образуя соли:

Поскольку карбоновые кислоты слабые, соли в растворе сильно гидролизованы.

При действии на кислоты галогенидов фосфора образуются гало ген ангидриды кислот. Например:

Атомы галогенов в галогенангидридах легко замещаются на другие функциональные группы, и поэтому галогенангидриды широко используются в разнообразных синтезах. При реакции галогенангидрида кислоты с ее солью получаются ангидриды кислот:

В эту реакцию могут вступать галогенангидрид и соль разных кислот, тогда получаются смешанные ангидриды. Ангидриды, как и галогенангидриды, используются в различных синтезах для получения соединений (основных или промежуточных), содержащих группировку R—С (О)—.

Характерным свойством карбоновых кислот является их способность образовывать со спиртами в присутствии сильных неорганических кислот сложные эфиры. Эти реакции будут рассмотрены далее (см. параграф 33.5).

Простейшие представители карбоновых кислот — муравьиная и уксусная кислоты.

Муравьиная кислота содержится в ядовитых железах рыжих муравьев (от лат .formica rufa), откуда она была впервые выделена и откуда получила свое название. Это жидкость (Г_КН|1 = 101°С) с резким запахом, пары которой сильно раздражают дыхательные пути, а сама она при попадании на кожу вызывает болезненные ожоги. В промышленности муравьиную кислоту получают через ее натриевую соль:

Муравьиная кислота — сильный восстановитель, дающий реакцию серебряного зеркала. При нагревании с концентрированной серной кислотой она разлагается, теряя воду:

Применяется муравьиная кислота в текстильной и кожевенной промышленности, в медицине, в пищевой промышленности и как антисептик. Соли муравьиной кислоты называются формиатами.

Уксусная кислота (греч. «оксос» — кислый) СН₃СООН — одно из первых органических соединений, известных в чистом виде еще в IX в. Кислота плавится при 17 °C и кристаллизуется из концентрированных растворов при их охлаждении (см. параграф 7.4). Выделяющиеся кристаллы похожи на лед, и чистую кислоту называют ледяной уксусной кислотой. Разбавленный (3—5%-ный) раствор кислоты используется как пищевой уксус. В промышленности уксусную кислоту получают в основном из ацетилена через уксусный альдегид по реакции Кучерова. Пищевую кислоту {уксусная эссенция, 70—80%-ный раствор) готовят сбраживанием спиртили сахарсодержащих растворов.

В химическом отношении уксусная кислота ведет себя как слабая кислота, образует многочисленные соли — ацетаты. Большинство ацетатов хорошо растворимо в воде. Уксусная кислота и ее соли применяются при крашении тканей, в кожевенном производстве. В лакокрасочной и пищевой промышленности широко используются ее сложные эфиры.

Карбоновые кислоты содержатся в плодах и листьях многих растений. Ив листьев щавеля выделена двухосновная щавелевая кислота, во многих фруктах содержатся яблочная и лимонная кислоты, в ягодах брусники, клюквы и др. содержится бензойная кислота, являющаяся великолепным консервантом. Приведем формулы кислот:

Из высших кислот важное значение имеют предельные кислоты: пальмитиновая СН₃—(СН₂)₁₄—СООН и стеариновая СН₃—(СН₉)₁₆—СООН, а также непредельная олеиновая кислота СН₃—(СН₉)₇—СН=СН—(СН₉)₇—СООН. Все они в виде сложных эфиров глицерина входят в состав жиров и масел, а их калиевые или натриевые соли являются основой мыла.