Вопрос ✔, страница 76 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Карбоновые кислоты — это класс органических соединений, которые можно получить, например, при окислении альдегидов. Именно в этом контексте происходит первое знакомство с ними при изучении органической химии.

Какую функциональную группу содержат молекулы карбоновых кислот

Молекулы карбоновых кислот содержат одну или несколько карбоксильных групп. Карбоксильная группа, обозначаемая как $-COOH$, является функциональной группой, определяющей принадлежность соединения к этому классу. Она представляет собой сочетание двух функциональных групп, связанных с одним и тем же атомом углерода: карбонильной группы ($>C=O$) и гидроксильной группы ($-OH$). Такое строение определяет уникальные химические свойства карбоновых кислот.

Ответ: Молекулы карбоновых кислот содержат карбоксильную функциональную группу $-COOH$.

Какова их общая формула

Общая формула карбоновых кислот может быть записана как $R-COOH$, где $R$ — это атом водорода (в случае простейшей, муравьиной кислоты, $HCOOH$) или углеводородный радикал (например, алкильный $CH_3-$, $C_2H_5-$ или арильный $C_6H_5-$). Для гомологического ряда предельных одноосновных (содержащих одну группу $-COOH$) карбоновых кислот общая формула имеет вид $C_nH_{2n+1}COOH$, где $n \ge 0$.

Ответ: Общая формула карбоновых кислот — $R-COOH$. Для предельных одноосновных кислот — $C_nH_{2n+1}COOH$ (где $n \ge 0$).

Характерные свойства

Характерные химические свойства карбоновых кислот обусловлены наличием в их молекулах карбоксильной группы. Ключевые свойства:

1. Кислотные свойства. Карбоновые кислоты являются слабыми кислотами. В водных растворах они обратимо диссоциируют с образованием иона водорода: $R-COOH \rightleftharpoons R-COO^- + H^+$. Как и неорганические кислоты, они реагируют:

- с активными металлами: $2CH_3COOH + Mg \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2\uparrow$

- с основными и амфотерными оксидами: $2HCOOH + CaO \rightarrow (HCOO)_2Ca + H_2O$

- с основаниями и амфотерными гидроксидами (реакция нейтрализации): $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$

- с солями более слабых кислот: $2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Реакция этерификации. Это одна из важнейших реакций карбоновых кислот — их взаимодействие со спиртами в присутствии кислотного катализатора (например, $H_2SO_4(конц.)$) с образованием сложных эфиров и воды. Реакция является обратимой: $R-COOH + R'-OH \rightleftharpoons R-COO-R' + H_2O$.

3. Реакции восстановления. Карбоксильная группа может быть восстановлена до первичной спиртовой группы с помощью сильных восстановителей, таких как алюмогидрид лития $LiAlH_4$: $R-COOH \xrightarrow{LiAlH_4, H_2O} R-CH_2OH$.

Ответ: Характерные свойства карбоновых кислот — это проявление ими кислотных свойств (взаимодействие с металлами, основными оксидами, основаниями и солями летучих или более слабых кислот) и способность вступать в реакцию этерификации со спиртами с образованием сложных эфиров.