Karbon kislotalar va esterlar

Karbon kislotalar — molekulasida karboksil guruh –COOH bo‘lgan organik birikmalar. Ular tabiatda va kundalik hayotda juda keng tarqalgan: sirka kislota oshxonada (sirka — uning 3–9 % li eritmasi), limon va olma kislotalar mevalarda, chumoli kislota chumoli va qichitqi o‘tda, stearin va olein kislotalar yog‘lar tarkibida. Karbon kislotalar kuchsiz kislotalar bo‘lsa-da, noorganik kislotalarning barcha umumiy xossalarini namoyon qiladi va qo‘shimcha ravishda spirtlar bilan murakkab efirlar hosil qiladi. Bu mavzu spirtlar va aldegidlar oksidlanishi zanjirining oxirgi bo‘g‘ini hamda murakkab efirlar va yog‘lar mavzusining boshlanishi.

§1. Tuzilishi va tasnifi

Karboksil guruh karbonil (C=O) va gidroksil (–OH) guruhlarning birikmasi. Karbonil guruh kislorodning elektron zichligini o‘ziga tortadi, O–H bog‘i kuchli qutblanadi va vodorod proton holida oson ajraladi — shuning uchun karbon kislotalar spirtlardan farqli ravishda kislota xossasiga ega.

• To‘yingan bir asosli: chumoli (metan) HCOOH, sirka (etan) CH₃COOH, propion (propan) C₂H₅COOH, moy (butan) C₃H₇COOH.
• Yuqori yog‘ kislotalar: palmitin C₁₅H₃₁COOH, stearin C₁₇H₃₅COOH, olein C₁₇H₃₃COOH (bitta qo‘sh bog‘), linol C₁₇H₃₁COOH (ikkita).
• Ikki asosli: oksalat (shovul) kislota HOOC–COOH; aromatik: benzoy kislota C₆H₅COOH; to‘yinmagan: akril kislota CH₂=CH–COOH.

Sinflararo izomerlari — murakkab efirlar: C₃H₆O₂ formulasiga propion kislota, metil atsetat va etil formiat mos keladi.

Fizik xossalari: quyi kislotalar — o‘tkir hidli suyuqliklar, suv bilan yaxshi aralashadi; yuqori yog‘ kislotalar — qattiq, suvda erimaydi. Karboksil guruhlar vodorod bog‘ orqali dimerlar hosil qiladi, shuning uchun kislotalar shu massadagi spirtlardan ham yuqori haroratda qaynaydi. Sof sirka kislota 17 °C da muzga o‘xshab qotadi ("muz sirka kislota"). Quyi kislotalar teriga tushsa kuydiradi, shuning uchun ular bilan ehtiyotkorlik bilan ishlash kerak.

§2. Kislotali xossalari

Karbon kislotalar kuchsiz elektrolitlar: CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺. Kislota kuchi radikal ta’siriga bog‘liq: alkil radikallar elektron beradi va kislotani kuchsizlantiradi, galogen atomlari elektron tortadi va kuchaytiradi:

Ular noorganik kislotalarga xos barcha reaksiyalarga kirishadi:

Oxirgi reaksiya karbon kislotalar karbonat kislotadan kuchli ekanini ko‘rsatadi — bu ularni fenol va spirtlardan farqlash usuli: fenol va spirtlar karbonatlardan CO₂ siqib chiqarmaydi. O‘z navbatida kuchli noorganik kislotalar ularni tuzlaridan siqib chiqaradi: CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + NaCl.

Karbon kislotalar tuzlarining nomlari: chumoli kislota tuzlari — formiatlar (HCOONa), sirka kislota tuzlari — atsetatlar (CH₃COONa), propion kislota tuzlari — propionatlar, yuqori yog‘ kislotalari tuzlari — stearatlar, palmitatlar (sovunlar). Bu tuzlar kuchsiz kislota va kuchli asosdan hosil bo‘lgani uchun suvda anion bo‘yicha gidrolizlanadi va eritmasi ishqoriy muhitga ega: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻. Ikki asosli oksalat kislota ikki qator tuz beradi (nordon va o‘rta), uning kalsiyli tuzi suvda erimaydi — Ca²⁺ ionini aniqlashda shundan foydalaniladi. Oksalat kislota ham qaytaruvchi: kislotali muhitda KMnO₄ eritmasini rangsizlantiradi va CO₂ ga oksidlanadi.

Misol

3,7 g to‘yingan bir asosli karbon kislotani neytrallash uchun 0,05 mol NaOH sarflandi. Kislotani aniqlang.

1. n(kislota) = n(NaOH) = 0,05 mol → M = 3,7/0,05 = 74 g/mol.
2. CₙH₂ₙO₂: 14n + 32 = 74 → n = 3.
3. C₂H₅COOH — propion kislota.

§3. Karboksil guruh va radikal bo‘yicha reaksiyalar

• Eterifikatsiya (kons. H₂SO₄, qaytar): CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O. Suv molekulasidagi –OH kislotadan, H esa spirtdan keladi.
• Radikalda galogenlash (karboksilga qo‘shni α-uglerodda, qizil fosfor katalizatorida): CH₃COOH + Cl₂ → ClCH₂COOH + HCl. Xlorsirka kislotadan ammiak bilan aminosirka kislota (glitsin) olinadi, ya’ni bu reaksiya aminokislotalar sinteziga yo‘l ochadi.
• Chumoli kislota molekulasida aldegid guruhi ham bor (H–CO–OH), shuning uchun u qaytaruvchi: kumush ko‘zgu beradi, KMnO₄ ni rangsizlantiradi: HCOOH + Ag₂O → CO₂ + H₂O + 2Ag↓. Kons. H₂SO₄ bilan qizdirilganda parchalanadi: HCOOH → CO + H₂O (laboratoriyada CO olish usuli).
• To‘yinmagan kislotalar (olein, akril) qo‘sh bog‘ hisobiga birikish reaksiyalariga kirishadi va bromli suvni rangsizlantiradi; olein kislota gidrogenlanib stearin kislotaga aylanadi.

Misol

9,2 g chumoli kislota mo‘l ammiakli kumush oksid eritmasi bilan reaksiyaga kirishdi. Necha gramm kumush ajraladi?

1. n(HCOOH) = 9,2/46 = 0,2 mol.
2. HCOOH → 2Ag: n(Ag) = 0,4 mol.
3. m = 0,4·108 = 43,2 g.

§4. Olinishi va qo‘llanilishi

Oziq-ovqat sanoatida sirka kislota konservalovchi va ziravor, benzoy kislota va uning tuzlari konservant sifatida ishlatiladi. Sirka kislotadan murakkab efirlar (erituvchilar), atsetat tolasi, dori-darmonlar (aspirin) olinadi; chumoli kislota terini oshlashda va dezinfeksiyada; yuqori yog‘ kislotalari — sovun ishlab chiqarishda ishlatiladi. Limon kislota oziq-ovqatda kislotalik regulyatori, askorbin kislota (C vitamini) esa organizm uchun zarur modda.

§5. Rasmiy test namunasi

C₄H₈O₂ tarkibli ikki izomerning 44 g aralashmasi NaHCO₃ bilan 22 g tuz berdi. Reaksiyaga kirishmagan izomerga NaOH ta’sir ettirilganda etanol hosil bo‘ldi, uning 20 % i bug‘lanib ketdi. Qolgan spirt massasini toping.

Misol

1. Aralashma 44/88 = 0,5 mol. NaHCO₃ bilan faqat kislota reaksiyaga kirishadi; tuz C₃H₇COONa (M = 110): 22/110 = 0,2 mol kislota.
2. Ikkinchi izomer 0,5 − 0,2 = 0,3 mol, NaOH bilan etanol beradi → bu etil atsetat CH₃COOC₂H₅.
3. Etanol 0,3 mol = 0,3·46 = 13,8 g.
4. 80 % i qoladi: 13,8·0,8 = 11,04 g.

O‘zingizni tekshiring

1. 12 g sirka kislotani neytrallash uchun necha gramm 10 % li NaOH eritmasi kerak?

2. Qaysi karbon kislota kumush ko‘zgu reaksiyasini beradi?

3. C₃H₆O₂ formulasiga nechta kislota va murakkab efir mos keladi?

4. Qaysi kislota eng kuchli: CH₃COOH, ClCH₂COOH, Cl₃CCOOH?

5. 6 g sirka kislota mo‘l Na₂CO₃ bilan reaksiyaga kirishsa, necha litr CO₂ (n.sh.) ajraladi?

6. Olein kislotani stearin kislotadan qanday farqlaysiz?

7. 4,8 g magniy mo‘l sirka kislota bilan reaksiyaga kirishsa, necha litr H₂ (n.sh.) ajraladi?

8. Sirka kislotaning IUPAC bo‘yicha nomi qanday?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Sirka kislotani kuchli kislota deb hisoblash: u kuchsiz elektrolit.
• Chumoli kislotaning qaytaruvchi (aldegid) xossasini unutish.
• Eterifikatsiyani qaytmas reaksiya deb yozish.
• Karbonat bilan reaksiyada CO₂ mollarini kislota mollariga teng olish: nisbat 2 : 1.
• Galogen kiritilsa kislota kuchsizlanadi deb o‘ylash: aksincha, kuchayadi.