SAUERSTOFFHALTIGE VERBINDUNGEN: EIGENSCHAFTEN, REAKTIONEN, VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Oxygenate sind solche, die entweder kovalent oder ionisch Sauerstoff enthalten. Die bekanntesten bestehen aus organischen Molekülen mit CO-Bindungen; Aber die Familie ist viel breiter und hostet Links wie Si-O, PO, Fe-O oder ähnliche.

Kovalente Oxygenate sind im Allgemeinen organisch (mit Kohlenstoffgerüsten), während ionische Verbindungen anorganisch sind und im Wesentlichen aus Oxiden (metallisch und nichtmetallisch) bestehen. Natürlich gibt es viele Ausnahmen von der vorherigen Regel; Allen gemeinsam ist jedoch das Vorhandensein von Sauerstoffatomen (oder -ionen).

Sauerstoffblasen steigen aus den Tiefen des Meeres auf. Quelle: Pxhere.

Sauerstoff ist leicht vorhanden, wenn er in Wasser (oberes Bild) oder in einem anderen Lösungsmittel, in dem er sich nicht löst, sprudelt. Es ist in der Luft, die wir atmen, in den Bergen, in Zement und in pflanzlichen und tierischen Geweben.

Oxygenate sind überall. Diejenigen vom kovalenten Typ sind nicht so "unterscheidbar" wie die anderen, weil sie das Aussehen von transparenten Flüssigkeiten oder schwachen Farben haben; dennoch ist der Sauerstoff da, auf vielfältige Weise gebunden.

Eigenschaften

Da die Familie der Oxygenate so groß ist, konzentriert sich dieser Artikel nur auf die organischen und kovalenten Typen.

Oxidationsgrad

Sie alle haben CO-Bindungen gemeinsam, unabhängig von ihrer Struktur. wenn es linear, verzweigt, zyklisch, kompliziert usw. ist Je mehr CO-Bindungen vorhanden sind, desto stärker wird die Verbindung oder das Molekül mit Sauerstoff angereichert. und daher ist sein Oxidationsgrad höher. Als solche werden sauerstoffhaltige Verbindungen, die die Redundanz wert sind, oxidiert.

Abhängig von ihrem Oxidationsgrad werden verschiedene Arten solcher Verbindungen freigesetzt. Am wenigsten oxidiert sind die Alkohole und Ether; im ersteren gibt es eine C-OH-Bindung (sei dies primärer, sekundärer oder tertiärer Kohlenstoff) und im zweiten eine COC-Bindung. Daher kann argumentiert werden, dass Ether stärker oxidiert sind als Alkohole.

Nach dem gleichen Thema folgen Aldehyde und Ketone dem Oxidationsgrad; Dies sind Carbonylverbindungen, und sie werden so genannt, weil sie eine Carbonylgruppe haben, C = O. Und schließlich gibt es die Ester und Carbonsäuren, wobei letztere Träger der Carboxylgruppe COOH sind.

Funktionelle Gruppen

Die Eigenschaften dieser Verbindungen sind eine Funktion ihres Oxidationsgrades; und dies spiegelt sich ebenfalls in der Anwesenheit, dem Fehlen oder der Häufigkeit der oben genannten funktionellen Gruppen wider: OH, CO und COOH. Je größer diese Anzahl von Gruppen in einer Verbindung ist, desto sauerstoffhaltiger wird sie sein.

Auch die internen COC-Bindungen, die im Vergleich zu sauerstoffhaltigen Gruppen "an Bedeutung verlieren", können nicht vergessen werden.

Und welche Rolle spielen solche funktionellen Gruppen in einem Molekül? Sie definieren seine Reaktivität und stellen auch aktive Stellen dar, an denen das Molekül Transformationen durchlaufen kann. Dies ist eine wichtige Eigenschaft: Sie sind Bausteine ​​für Makromoleküle oder Verbindungen für bestimmte Zwecke.

Polarität

Oxygenate sind im Allgemeinen polar. Dies liegt daran, dass Sauerstoffatome stark elektronegativ sind und somit permanente Dipolmomente erzeugen.

Es gibt jedoch viele Variablen, die bestimmen, ob diese polar sind oder nicht. Zum Beispiel die Symmetrie des Moleküls, die die Vektorauslöschung solcher Dipolmomente zur Folge hat.

Nomenklatur

Für jede Art von sauerstoffhaltigen Verbindungen sind die Richtlinien gemäß der IUPAC-Nomenklatur zu benennen. Die Nomenklaturen für einige dieser Verbindungen werden nachstehend kurz diskutiert.

Alkohole

Alkohole werden beispielsweise durch Hinzufügen des Suffix -ol am Ende der Namen der Alkane benannt, aus denen sie stammen. Daher wird der von Methan CH ₄ abgeleitete Alkohol Methanol CH ₃ OH genannt.

Aldehyde

Ähnliches passiert für Aldehyde, aber das Suffix -al wird hinzugefügt. In Ihrem Fall haben sie keine OH-Gruppe, sondern CHO, Formyl genannt. Dies ist nichts weiter als eine Carbonylgruppe mit einem Wasserstoff, der direkt an den Kohlenstoff gebunden ist.

Ausgehend von CH ₄ und dem "Entfernen" von zwei Wasserstoffatomen erhalten wir also das Molekül HCOH oder H ₂ C = O, Methanal (oder Formaldehyd, gemäß der traditionellen Nomenklatur) genannt.

Ketone

Für Ketone lautet das Suffix –ona. Es wird versucht, dass die Carbonylgruppe den niedrigsten Lokator aufweist, wenn die Kohlenstoffe der Hauptkette aufgelistet werden. Somit ist CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ 2-Hexanon und nicht 5-Hexanon; Tatsächlich sind beide Verbindungen in diesem Beispiel äquivalent.

Ether und Ester

Ihre Namen sind ähnlich, aber die ersteren haben die allgemeine Formel ROR ', während die letzteren RCOOR' haben. R und R 'stellen die gleichen oder verschiedene Alkylgruppen dar, die im Fall von Ethern in alphabetischer Reihenfolge angegeben sind; oder abhängig davon, welche an die Carbonylgruppe gebunden ist, im Fall von Estern.

Beispielsweise ist CH ₃ OCH ₂ CH ₃ Ethylmethylether. Während CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ Ethylethanoat ist. Warum Ethanoat und nicht Methanoat? Denn es wird nicht nur die CH _{3 -} sondern auch die Carbonylgruppe betrachtet, da CH ₃ CO- den "Säureanteil" des Esters darstellt.

Reaktionen

Es wurde erwähnt, dass funktionelle Gruppen für die Definition der Reaktivitäten von Oxygenaten verantwortlich sind. OH kann beispielsweise in Form eines Wassermoleküls freigesetzt werden; man spricht dann von einer Dehydration. Diese Dehydratisierung wird in Gegenwart von Wärme und einem sauren Medium bevorzugt.

Ether reagieren ihrerseits auch in Gegenwart von Halogenwasserstoffen, HX. Dabei werden ihre COC-Bindungen unter Bildung von Alkylhalogeniden, RX, aufgebrochen.

Abhängig von den Umgebungsbedingungen kann die Verbindung weiter oxidiert werden. Beispielsweise können Ether in organische Peroxide umgewandelt werden, ROOR '. Besser bekannt sind auch die Oxidationen der primären und sekundären Alkohole zu Aldehyden bzw. Ketonen.

Aldehyde können wiederum zu Carbonsäuren oxidiert werden. Diese gehen in Gegenwart von Alkoholen und einem sauren oder basischen Medium eine Veresterungsreaktion ein, wobei Ester entstehen.

Ganz allgemein zielen die Reaktionen darauf ab, den Oxidationsgrad der Verbindung zu erhöhen oder zu verringern; Dabei können jedoch neue Strukturen entstehen, neue Verbindungen.

Anwendungen

Wenn ihre Mengen kontrolliert werden, sind sie sehr nützlich als Zusatzstoffe (Pharmazeutika, Lebensmittel, bei der Formulierung von Produkten, Benzin usw.) oder Lösungsmittel. Ihre Verwendung hängt offensichtlich von der Art des Oxygenats ab, aber wenn polare Spezies benötigt werden, sind sie wahrscheinlich eine Option.

Das Problem bei diesen Verbindungen ist, dass sie beim Verbrennen Produkte produzieren können, die für Leben und Umwelt schädlich sind. Beispielsweise stellt der Überschuss an sauerstoffhaltigen Verbindungen als Verunreinigungen in Benzin einen negativen Aspekt dar, da er Schadstoffe erzeugt. Das gleiche passiert, wenn die Kraftstoffquellen pflanzliche Massen (Biokraftstoffe) sind.

Beispiele

Schließlich werden eine Reihe von Beispielen für sauerstoffhaltige Verbindungen erwähnt:

- Ethanol.

- Diethylether.

- Aceton.

- Hexanol.

- Isoamylethonoat.

- Ameisensäure.

- Fettsäuren.

- Kronenether.

- Isopropanol.

- Methoxybenzol.

- Phenylmethylether.

- Butanal.

- Propanon.

Verweise

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