OXYGENERADE FÖRENINGAR: EGENSKAPER, REAKTIONER, ANVÄNDNINGAR - KEMI - 2026

De oxygenater är de som inkorporerar syre antingen kovalent eller joniskt. Den mest kända består av organiska molekyler som har CO-bindningar; men familjen är mycket bredare, värdlänkar som Si-O, PO, Fe-O eller liknande.

Kovalenta oxygenater är i allmänhet organiska (med kolskelett), medan joniska är oorganiska, består väsentligen av oxider (metalliska och icke-metalliska). Naturligtvis finns det många undantag från föregående regel; men de har alla gemensamt närvaron av syreatomer (eller joner).

Syrbubblor som stiger upp från havsdjupet. Källa: Pxhere.

Syre är lätt närvarande när det bubblar i vatten (övre bild) eller i något annat lösningsmedel där det inte löser upp. Det är i luften vi andas, i bergen, i cement och i växt- och djurvävnader.

Syreämnen finns överallt. De av den kovalenta typen är inte lika "urskiljbara" som de andra, eftersom de ser ut som transparenta vätskor eller svaga färger; ändå är syret där, bundet på flera sätt.

Egenskaper

Eftersom familjen av syresyror är så stor kommer den här artikeln att fokusera endast på de organiska och kovalenta typerna.

Oxidationsgrad

De har alla CO-obligationer gemensamt, oavsett struktur. om det är linjärt, grenat, cykliskt, intrikat etc. Ju fler CO-bindningar det finns, desto mer syresatt sägs föreningen eller molekylen; och därför är dess oxidationsgrad högre. Att vara så syrehaltiga föreningar, värda redundansen, oxideras.

Beroende på deras oxidationsgrad frigörs olika typer av sådana föreningar. De minst oxiderade är alkoholerna och etrarna; i den förstnämnda finns en C-OH-bindning (vara detta primära, sekundära eller tertiära kol) och i de andra COC-bindningarna. Därför kan man hävda att etrar är mer oxiderade än alkoholer.

Efter samma tema följer aldehyder och ketoner graden av oxidation; Dessa är karbonylföreningar, och de kallas så för att de har en karbonylgrupp, C = O. Och slutligen finns det estrarna och karboxylsyrorna, de senare är bärare av karboxylgruppen, COOH.

Funktionella grupper

Egenskaperna hos dessa föreningar är en funktion av deras oxidationsgrad; och på liknande sätt återspeglas detta av närvaron, bristen eller överflödet av de ovan nämnda funktionella grupperna: OH, CO och COOH. Ju större antalet av dessa grupper som finns i en förening, desto mer syresatt blir det.

De interna COC-bindningarna kan inte heller glömmas, som "förlorar" betydelse jämfört med syresatta grupper.

Och vilken roll spelar sådana funktionella grupper i en molekyl? De definierar dess reaktivitet och representerar också aktiva platser där molekylen kan genomgå transformationer. Detta är en viktig egenskap: de är byggstenar för makromolekyler eller föreningar för specifika ändamål.

polaritet

Syreämnen är i allmänhet polära. Detta beror på att syreatomer är mycket elektronegativa och därmed skapar permanenta dipolmoment.

Det finns dock många variabler som avgör om dessa är polära eller inte; till exempel molekylens symmetri, som medför vektorns annullering av sådana dipolmoment.

Nomenklatur

Varje typ av syrgaserade föreningar har sina riktlinjer som ska namnges enligt IUPAC-nomenklaturen. Nomenklaturerna för några av dessa föreningar diskuteras kort nedan.

alkoholer

Alkoholer, till exempel, namnges genom att lägga till suffixet -ol i slutet av namnen på alkanerna från vilka de kommer. Således alkoholen härrörande från metan, CH ₄ , kommer att kallas metanol, CH ₃ OH.

aldehyder

Något liknande händer för aldehyder, men lägger till suffixet -al. I ditt fall har de inte en OH-grupp utan CHO, kallad formyl. Detta är inget annat än en karbonylgrupp med väte bundet direkt till kolet.

Sålunda, utgående från CH ₄ och ”ta bort” två väten, kommer vi att ha molekylen av HCOH eller H ₂ C = O, kallad metanal (eller formaldehyd, enligt den traditionella nomenklaturen).

ketoner

För ketoner är suffixet –ona. Karbonylgruppen försöks ha den lägsta lokaliseraren när man listar kolhydraterna i huvudkedjan. Sålunda, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ är 2-hexanon, och inte 5-hexanon; i själva verket är båda föreningarna ekvivalenta i detta exempel.

Eders och estrar

Deras namn är liknande, men de förstnämnda har den allmänna formeln ROR ', medan den senare har RCOOR'. R och R 'representerar samma eller olika alkylgrupper, som nämns i alfabetisk ordning, i fallet med etrar; eller beroende på vilken som är bunden till karbonylgruppen, i fallet med estrar.

Till exempel, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ är etyl metyleter. Medan CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ är etyl etanoat. Varför etanoat och inte metanoat? Eftersom det anses inte bara CH ₃ utan även karbonylgruppen, eftersom CH ₃ CO- representerar "syradelen" av estern.

reaktioner

Det nämndes att funktionella grupper är ansvariga för att definiera reaktiviteterna för oxygenater. OH, till exempel, kan frisättas i form av en vattenmolekyl; man talar då om en uttorkning. Denna dehydrering föredras i närvaro av värme och ett surt medium.

Ethers, för sin del, reagerar också i närvaro av vätehalogenider, HX. Därigenom bryts deras COC-bindningar för att bilda alkylhalogenider, RX.

Beroende på miljöförhållandena kan föreningen oxideras ytterligare. Exempelvis kan etrar omvandlas till organiska peroxider, ROOR '. Och, och bättre känd, är oxidationerna av de primära och sekundära alkoholerna till aldehyder respektive ketoner.

Aldehyder kan i sin tur oxideras till karboxylsyror. Dessa, i närvaro av alkoholer och ett surt eller basiskt medium, genomgår en förestringsreaktion för att ge upphov till estrar.

I mycket allmänna termer syftar reaktionerna till att öka eller minska graden av oxidation av föreningen; men i processen kan det ge upphov till nya strukturer, nya föreningar.

tillämpningar

När deras mängder kontrolleras är de mycket användbara som tillsatser (läkemedel, livsmedel, i formulering av produkter, bensin, etc.) eller lösningsmedel. Deras användningsområden är naturligtvis beroende av syresyratens natur, men om polära arter behövs är de troligtvis ett alternativ.

Problemet med dessa föreningar är att när de bränner kan de producera produkter som är skadliga för liv och miljö. Exempelvis representerar överskottet av syrgaserade föreningar som föroreningar i bensin en negativ aspekt eftersom det genererar föroreningar. Samma sak händer om bränslekällorna är vegetabiliska massor (biobränslen).

exempel

Slutligen nämns en serie exempel på syresatta föreningar:

- Etanol.

- Dietyleter.

- Aceton.

- Hexanol.

- Isoamyl ethaonoate.

- Myrsyra.

- Fettsyror.

- Kronaetrar.

- Isopropanol.

- Metoxibensen.

- Fenylmetyleter.

- Butanal.

- Propanon.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Morrison, RT och Boyd, RN (1987). Organisk kemi. (5: e upplagan). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Carey, FA (2008). Organisk kemi. (6: e upplagan). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
5. Andrew Tipler. (2010). Bestämning av syrgasföreningar med låga nivåer i bensin med Clarus 680 GC med S-Swafer MicroChannel Flow Technology. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 USA.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Hydrodeoxygenering av guaiacol över kolstödda metallkatalysatorer. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org