Запознаване с карбоксилни киселини

Нека да видим дали можем да научим нещо ново за карбоксилните киселини. Те имат карбонилна група, точно както сме виждали при алдехидите и кетоните, която е част от по-дълга въглеродна верига. Но вместо да имаме водород тук, както при алдехидите, или да имаме друга въглеродна верига тук, както при кетоните, ние имаме OH група. И вероятно се питаш защо наричаме това киселина. Тя се нарича киселина, защото е киселина и това е правилно. И причината да е киселина и защо е по- киселинна от нещо, което има само OH група, всъщност е малко по-киселинно от алкохолите, защото щом нещо губи своя водород – спомни си, в зависимост от вида киселина – спомни си, че киселината по смисъла на Луис може да взима електрони и този кислород може да отнеме електрон от този водород. Или ако си спомниш дефиницията на Арениус за киселина, това е донор на протони и тази OH група може да отдаде протон. Тя отнема електрони от този водород или отдава протон, едното или другото. Но причината защо това е по-киселинно от алкохола е, че след като отдаде този протон, всъщност това е резонансно стабилизирано. Нека да ти покажа какво означава това. Ще покажа действително връзката между този кислород и този водород. Кислородът е с този розов електрон, а водородът е с този лилав електрон. Ако поставиш това в разтвор с вода, така че имаш H2O ето тук, този кислород тук наистина иска да си вземе този лилав електрон. И тъй като той взима този лилав електрон, той все едно е отдал водороден протон на молекулата вода. Така че молекулата вода ще даде един от своите електрони на водородния протон и ще стане положителна. След като това се случи, следващата стъпка ще изглежда така. Това, което беше нашата карбоксилна киселина, сега ще се превърне в карбоксилатен йон, така че сега ще изглежда по този начин. Тук е нашата карбонилна група. Този кислород просто взе един допълнителен електрон. Ако искам да го напиша, аз имам този. Всъщност нека го напиша. Това е кислородът. В началото кислородът имаше две несподелени електронни двойки, ще поставя тези две несподелени електронни двойки първо. Това са тези две двойки и сега той има този розов електрон от началото, след това взе този лилав електрон, така че сега има един допълнителен валентен електрон. Ние дори можем да ги напишем тук. Можем да ги преброим: един, два, три, четири, пет, шест. Шест е просто неутрален кислород, но сега той получи още един. Но той сега има седем. Сега има отрицателен заряд, а след това водата сега е станала хидрониев йон. Така че тук имаме вода. Увеличихме концентрацията на протони или хидроний във водата. Тази молекула вода сега е хидроний, сега е свързана с този водороден протон ето така. Този кислород е отдал електрон на този протон, така че сега има положителен заряд. И това тук, този карбоксилатен йон ето тук, е причината защо това нещо е по-силна киселина от нещо, което просто е имало OH група, защото спрегнатата основа, карбоксилатният йон, е всъщност стабилизиран резонансно. Той е по-стабилен от спрегнатата основа на алкохола и нека ти покажа това. Това нещо може да споделя своя отрицателен заряд, може да отдаде електрон. Нека да го напиша. Той може да вземе този лилав електрон, да го даде на този въглерод, тогава този въглерод ще има допълнителен електрон, така че след това той ще върне един електрон на този кислород горе. Така че това е резонансно стабилизирано с тази структура тук. Нека да нарисувам същото, така че може да изглежда така. Това е твърде голямо. Ще отида малко по-долу. То може да изглежда така. И сега, то си върна този син електрон, така че сега една от връзките е изчезнала, а в началото той имаше две несподелени електронни двойки, ще поставя това там, и сега има още една несподелена двойка. Има този електрон, този електрон, и този син електрон ето там. И сега този кислород горе има отрицателен заряд, а сега въглеродът има двойна връзка с този кислород отстрани. Така че, сега въглеродът... нека се върнем към жълтия цвят... това е първата връзка с този кислород. Имаше една, две несподелени двойки за начало и сега има тази лилава връзка. Този розов електрон е в този край. И сега този лилав електрон е в другия край, този лилав електрон и сега има двойна връзка с този кислород. Знаем, че когато имаме резонансна стабилизация, не е като да се движиш напред или назад. Реалността е, че имаме половин двойна връзка между двата кислорода и електроните просто се движат из цялото място, както и, че се стабилизира молекулата. За да покажем, че това е резонансна структура, ще поставя скоби. Като цяло, ако тази R група тук е всъщност дори по-добра при отнемане на електроните, така че ако поставиш нещо, което е много електроотрицателно, нещо, което обича да отнема електрони, то ще направи карбоксилатния йон още по-стабилен. Ще направи карбоксилната киселина дори по-силна киселина. Така че, ако сложиш нещо електроотрицателно тук, тогава можеш да си представиш, че част от този отрицателен заряд, който написахме в тези две резонансни структури, може да бъде погълнат в тази R група и след това ще я направи още по-стабилна и ще направи карбоксилната киселина още по-киселинна. Сега, както във всичко, което сме разглеждали, има някои популярни карбоксилни киселини, които не са систематично именувани, така че е добре да се знаят. И ще започна с една, само за да видиш модела, който сме наблюдавали в други неща. Видяхме, че това нещо тук, ако имаме това, ние наричаме това ацеталдехид. Това е много прост алдехид, който сме учили. Видяхме, че ако имаме нещо такова, което е кетон, нарекохме това ацетон. Така че можем да си представим как вероятно ще именуваме... нека оцветя това в различен цвят – това съединение тук. Това е карбоксилна киселина, това е ясно, а това е една метилова група, точно като при ацеталдехида, точно като при ацетона, и това е оцетна киселина. Така че ацеталдехидът, ацетонът и оцетната киселина за мен са сравнително лесни за запомняне, само защото всички те имат корена "(о)ацет". Всички те имат тази представка и тази част от молекулата е идентична при всички тях. И разликата е, че водородът, метиловата група или OH групата, прави това карбоксилова киселина, ацетон или алдехид. Още няколко подобни, няма да навреди, ако ги знаеш, като ето това тук. Това е, може да кажеш, дори по-просто от оцетната киселина и това е мравчена киселина. И след това, още една... наскоро направих видео по обща химия с това, където разгледахме пример за титруване, но това са по същество две карбоксилни групи, свързани помежду си. Изглежда така, две карбоксилни групи една към друга, можеш да ги видиш. Това е една карбоксилна група ето тук и след това има друга карбоксилна група точно тук. И така това всъщност може да отдаде протон два пъти. Този водород може да бъдат отдаден, и този водород може да бъде отдаден. Това е оксалова киселина. Аз ще спра дотук. И в следващото видео ще научиш как систематично се именуват карбоксилните киселини.