CÁC HỢP CHẤT OXY HÓA: TÍNH CHẤT, PHẢN ỨNG, CÁCH SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các oxygenates là những người mà oxy Kết hợp một trong hai covalently hoặc ionically. Tốt nhất được biết đến bao gồm các phân tử hữu cơ có liên kết CO; nhưng họ rộng hơn nhiều, lưu trữ các liên kết như Si-O, PO, Fe-O hoặc những liên kết tương tự.

Các oxygenat cộng hóa trị nói chung là hữu cơ (với bộ xương carbon), trong khi các hợp chất ion là vô cơ, được tạo thành chủ yếu từ các oxit (kim loại và phi kim loại). Tất nhiên, có nhiều ngoại lệ đối với quy tắc trước đó; nhưng chúng đều có điểm chung là có sự hiện diện của nguyên tử (hoặc ion) oxy.

Những bọt khí oxy bốc lên từ dưới đáy biển. Nguồn: Pxhere.

Oxy dễ dàng xuất hiện khi nó sủi bọt trong nước (hình trên) hoặc trong bất kỳ dung môi nào khác mà nó không hòa tan. Nó có trong không khí chúng ta hít thở, trong núi, trong xi măng, và trong các mô động thực vật.

Oxygenat có ở khắp mọi nơi. Những chất thuộc loại cộng hóa trị không "dễ phân biệt" như những loại khác, bởi vì chúng có dạng chất lỏng trong suốt hoặc màu sắc mờ nhạt; nhưng oxy vẫn ở đó, liên kết theo nhiều cách.

Tính chất

Bởi vì họ oxygenat rất rộng lớn, bài viết này sẽ chỉ tập trung vào các loại hữu cơ và cộng hóa trị.

Mức độ oxy hóa

Chúng đều có điểm chung là liên kết CO, bất kể cấu trúc của chúng là gì; nếu nó là tuyến tính, phân nhánh, chu kỳ, phức tạp, v.v. Càng có nhiều liên kết CO, thì hợp chất hoặc phân tử càng có nhiều oxy; và do đó, mức độ oxy hóa của nó cao hơn. Các hợp chất oxy hóa như vậy, giá trị dư thừa, sẽ bị oxy hóa.

Tùy thuộc vào mức độ oxy hóa của chúng, các loại hợp chất khác nhau được giải phóng. Ít bị oxi hóa nhất là rượu và ete; trong nguyên tử có liên kết C-OH (có thể là cacbon chính, thứ cấp hoặc bậc ba), và trong liên kết COC thứ hai. Do đó có thể lập luận rằng ete có tính oxi hóa mạnh hơn rượu.

Theo cùng một chủ đề, anđehit và xeton theo mức độ oxi hóa; Đây là các hợp chất cacbonyl, và chúng được gọi như vậy vì chúng có một nhóm cacbonyl, C = O. Và cuối cùng, có các este và axit cacboxylic, chất sau cùng là chất mang của nhóm cacboxyl, COOH.

Nhóm chức năng

Các tính chất của các hợp chất này là một chức năng của mức độ oxy hóa của chúng; và tương tự, điều này được phản ánh bằng sự có mặt, thiếu hay thừa của các nhóm chức nói trên: OH, CO và COOH. Số lượng các nhóm này hiện diện trong một hợp chất càng lớn thì hợp chất đó càng được oxy hóa.

Cũng không thể quên các liên kết COC bên trong, vốn làm “mất đi” tầm quan trọng so với các nhóm được oxy hóa.

Và vai trò của các nhóm chức đó trong phân tử là gì? Chúng xác định khả năng phản ứng của nó và cũng đại diện cho các vị trí hoạt động nơi phân tử có thể trải qua các biến đổi. Đây là một tính chất quan trọng: chúng là khối xây dựng cho các đại phân tử hoặc hợp chất cho các mục đích cụ thể.

Phân cực

Oxygenat nói chung là phân cực. Điều này là do các nguyên tử oxy có độ âm điện cao, do đó tạo ra các mômen lưỡng cực vĩnh viễn.

Tuy nhiên, có nhiều biến xác định xem chúng có cực hay không; ví dụ, tính đối xứng của phân tử, kéo theo sự hủy bỏ vectơ của các mômen lưỡng cực như vậy.

Danh pháp

Mỗi loại hợp chất có oxy đều có các nguyên tắc được đặt tên theo danh pháp IUPAC. Các danh pháp cho một số hợp chất này được thảo luận ngắn gọn dưới đây.

Rượu

Ví dụ, rượu được đặt tên bằng cách thêm hậu tố -ol vào cuối tên của ankan mà chúng tạo ra. Vì vậy, rượu có nguồn gốc từ metan, CH ₄ , sẽ được gọi là metanol, CH ₃ OH.

Anđehit

Điều gì đó tương tự xảy ra đối với andehit, nhưng thêm hậu tố -al. Trong trường hợp của bạn, chúng không có nhóm OH mà là CHO, được gọi là formyl. Đây không gì khác hơn là một nhóm cacbonyl với liên kết hydro trực tiếp với cacbon.

Do đó, bắt đầu từ CH ₄ và “loại bỏ” hai hydro, chúng ta sẽ có phân tử HCOH hoặc H ₂ C = O, được gọi là metan (hay fomandehit, theo danh pháp truyền thống).

Xeton

Đối với xeton, hậu tố là –ona. Nhóm cacbonyl được tìm cách có định vị thấp nhất khi liệt kê các nguyên tử cacbon của chuỗi chính. Do đó, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ COCH ₃ là 2-hexanone, và không phải 5-hexanone; trên thực tế, cả hai hợp chất đều tương đương trong ví dụ này.

Ete và este

Tên của chúng tương tự nhau, nhưng cái trước có công thức chung là ROR ', còn cái sau có RCOOR'. R và R 'đại diện cho các nhóm alkyl giống nhau hoặc khác nhau, được đề cập theo thứ tự bảng chữ cái, trong trường hợp là ete; hoặc tùy thuộc vào chất nào được gắn vào nhóm cacbonyl, trong trường hợp là este.

Ví dụ, CH ₃ OCH ₂ CH ₃ là etyl metyl ete. Trong khi CH ₃ COOCH ₂ CH ₃ là etyl etanol. Tại sao lại là ethanoate chứ không phải methanoate? Bởi vì không chỉ CH ₃ được coi là nhóm cacbonyl, vì CH ₃ CO- đại diện cho "phần axit" của este.

Phản ứng

Người ta đã đề cập rằng các nhóm chức năng chịu trách nhiệm xác định các phản ứng của oxygenat. OH, chẳng hạn, có thể được giải phóng dưới dạng phân tử nước; người ta nói về sự mất nước. Sự khử nước này được ưu tiên khi có nhiệt và môi trường axit.

Về phần mình, ete cũng phản ứng với sự có mặt của hydro halogenua, HX. Khi làm như vậy, các liên kết COC của chúng bị phá vỡ để tạo thành các ankyl halogenua, RX.

Tùy thuộc vào điều kiện môi trường, hợp chất có thể bị oxy hóa thêm. Ví dụ, ete có thể được chuyển hóa thành peroxit hữu cơ, ROOR '. Ngoài ra, và được biết đến nhiều hơn, là quá trình oxy hóa của rượu chính và rượu thứ cấp, lần lượt là anđehit và xeton.

Đến lượt mình, anđehit có thể bị oxi hóa thành axit cacboxylic. Những chất này, với sự có mặt của rượu và môi trường axit hoặc bazơ, trải qua phản ứng este hóa để tạo ra este.

Nói chung, các phản ứng nhằm mục đích tăng hoặc giảm mức độ oxi hóa của hợp chất; nhưng trong quá trình đó nó có thể làm phát sinh cấu trúc mới, hợp chất mới.

Các ứng dụng

Khi số lượng của chúng được kiểm soát, chúng rất hữu ích như là chất phụ gia (dược phẩm, thực phẩm, trong công thức sản phẩm, xăng, v.v.) hoặc dung môi. Việc sử dụng chúng rõ ràng là tùy thuộc vào bản chất của oxygenat, nhưng nếu các loài vùng cực là cần thiết thì chúng có thể là một lựa chọn.

Vấn đề của các hợp chất này là khi đốt cháy chúng có thể tạo ra các sản phẩm có hại cho cuộc sống và môi trường. Ví dụ, sự dư thừa của các hợp chất oxy hóa như tạp chất trong xăng, thể hiện một khía cạnh tiêu cực vì nó tạo ra chất ô nhiễm. Điều tương tự cũng xảy ra nếu nguồn nhiên liệu là thực vật (nhiên liệu sinh học).

Ví dụ

Cuối cùng, một loạt các ví dụ về các hợp chất oxy được đề cập:

- Etanol.

- Đietyl ete.

- Axeton.

- Hexanol.

- Isoamyl ethaonoat.

- Axit formic.

- Axit béo.

- Vương miện.

- Isopropanol.

- Metoxybenzen.

- Phenyl metyl ete.

- Mông.

- Propanone.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Morrison, RT và Boyd, RN (1987). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ 5). Addison-Wesley Iberoamericana
3. Carey, FA (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ 6). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
4. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. Các amin. (Tái bản lần thứ 10.). Wiley Plus.
5. Andrew Tipler. (2010). Xác định các hợp chất oxy hóa mức độ thấp trong xăng bằng cách sử dụng Clarus 680 GC với Công nghệ dòng chảy vi kênh S-Swafer. PerkinElmer, Inc. Shelton, CT 06484 Hoa Kỳ.
6. Chang, J., Danuthai, T., Dewiyanti, S., Wang, C. & Borgna, A. (2013). Hydrodeoxy hóa guaiacol trên chất xúc tác kim loại hỗ trợ cacbon. ChemCatChem 5, 3041-3049. dx.doi.org