Back to the topics list

mga carboxylic acid

Panimula sa Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay isang pangkat ng mga organic compound na naglalaman ng carboxyl functional group, na tinutukoy bilang \(-COOH\) . Ang pangkat na ito ay binubuo ng isang carbon atom na double-bonded sa isang oxygen atom at single-bonded sa isang hydroxyl group \(-OH\) . Ang mga carboxylic acid ay kilala sa kanilang maasim na lasa at malakas na amoy. Malaki ang papel nila sa organic chemistry at biochemistry, na nagsisilbing building blocks para sa iba't ibang biological at chemical substance.

Istraktura at Nomenclature ng Carboxylic Acids

Ang istraktura ng mga carboxylic acid ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang pangkat ng carboxyl na nakakabit sa isang hydrocarbon chain, na maaaring maging aliphatic o aromatic. Ang pangkalahatang formula para sa aliphatic carboxylic acids ay \(R-COOH\) , kung saan ang \(R\) ay kumakatawan sa hydrocarbon chain. Ang mga aromatic carboxylic acid, sa kabilang banda, ay naglalaman ng isang mabangong singsing na konektado sa pangkat ng carboxyl.

Ang nomenclature ng carboxylic acids ay sumusunod sa IUPAC system, kung saan ang pangalan ng parent hydrocarbon chain ay binago sa pamamagitan ng pagpapalit sa terminal na "-e" ng "-oic acid." Halimbawa, ang carboxylic acid na nagmula sa ethane ay tinatawag na ethanoic acid, na karaniwang kilala bilang acetic acid.

Mga Pisikal na Katangian ng Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay nagpapakita ng mga natatanging pisikal na katangian dahil sa polar na katangian ng pangkat na \(-COOH\) . Ang mga ito ay may kakayahang bumuo ng mga bono ng hydrogen, na nagreresulta sa mas mataas na mga punto ng kumukulo kumpara sa iba pang mga organikong compound na may katulad na molekular na timbang. Ang mas mababang carboxylic acid ay natutunaw sa tubig, ngunit bumababa ang solubility sa pagtaas ng laki ng molekular.

Mga Reaksyon ng Kemikal ng mga Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay sumasailalim sa iba't ibang mga kemikal na reaksyon, na nagpapakita ng kanilang kakayahang magamit bilang mga organikong compound:

• Esterification: Kapag ang mga carboxylic acid ay tumutugon sa mga alkohol sa pagkakaroon ng isang acid catalyst, ang mga ester ay nabuo. Ang pangkalahatang equation para sa reaksyong ito ay: \(R-COOH + R'-OH \rightarrow R-COOR' + H_2O\) Ang prosesong ito ay malawakang ginagamit sa synthesis ng mga pabango at lasa.
• Pagbawas: Ang mga carboxylic acid ay maaaring gawing pangunahing mga alkohol gamit ang mga ahente ng pagbabawas gaya ng lithium aluminum hydride ( \(LiAlH_4\) ). Ang equation para sa reaksyong ito ay: \[R-COOH + 4[H] \rightarrow R-CH_2OH + H_2O\]
• Decarboxylation: Ang mga carboxylic acid ay maaaring mawalan ng isang molekula ng carbon dioxide ( \(CO_2\) ) kapag pinainit, na nagiging hydrocarbon. Ang reaksyong ito ay kilala bilang decarboxylation: \(R-COOH \rightarrow RH + CO_2\)

Acidic na Kalikasan ng Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay nagpapakita ng mga katangiang acidic dahil maaari silang mag-donate ng proton ( \(H^+\) ) mula sa hydroxyl group ng carboxyl group, na bumubuo ng isang carboxylate ion ( \(R-COO^-\) ). Ang acidity na ito ay dahil sa resonance stabilization ng carboxylate ion, pati na rin ang electronegativity ng mga katabing oxygen atoms na nagpapahusay sa pagpapalabas ng proton. Ang lakas ng isang carboxylic acid ay kadalasang sinusukat sa halaga ng pKa nito, na sinusukat ang kadalian kung saan ang acid ay nag-donate ng proton nito. Sa pangkalahatan, mas mababa ang pKa, mas malakas ang acid.

Mga Pinagmulan at Mga Halimbawa ng Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay matatagpuan sa iba't ibang likas na pinagmumulan at na-synthesize din para sa maraming aplikasyon. Ang ilang mga karaniwang halimbawa ay kinabibilangan ng:

• Acetic Acid ( \(CH_3COOH\) ): Matatagpuan sa suka, malawak itong ginagamit sa industriya ng pagkain, gayundin sa paggawa ng polyvinyl acetate para sa mga pandikit.
• Citric Acid ( \(C_6H_8O_7\) ): Sagana sa citrus fruits, ginagamit ito sa industriya ng pagkain at inumin para sa lasa nito at bilang pang-imbak.
• Formic Acid ( \(HCOOH\) ): Natural na nangyayari sa kamandag ng langgam, ginagamit ito sa paggawa ng balat at bilang isang kemikal na pang-agrikultura.
• Benzoic Acid ( \(C_6H_5COOH\) ): Matatagpuan sa gum benzoin at maraming prutas, ginagamit ito bilang pang-imbak ng pagkain at sa paggawa ng iba't ibang sintetikong produkto.

Biyolohikal na Kahalagahan ng Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay may mahalagang papel sa mga biological system. Halimbawa:

• Amino Acids: Ang mga bloke ng pagbuo ng mga protina, ay nagtataglay ng isang carboxyl group na susi sa pag-uugnay ng mga amino acid sa pamamagitan ng mga peptide bond.
• Mga Fatty Acids: Ang mga mahahalagang bahagi ng taba at langis, ay mga carboxylic acid na may mahabang hydrocarbon chain. Ang mga ito ay mahalaga para sa pag-iimbak ng enerhiya at mga istruktura ng cellular.
• Metabolic Pathways: Ang mga carboxylic acid ay mga intermediate sa maraming metabolic reaction, kabilang ang Krebs cycle, mahalaga para sa produksyon ng enerhiya sa mga cell.

Synthesis ng Carboxylic Acids

Ang synthesis ng mga carboxylic acid sa laboratoryo ay maaaring makamit sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan, kabilang ang:

• Oxidation ng mga pangunahing alcohol o aldehydes na may malakas na oxidizing agent gaya ng potassium permanganate ( \(KMnO_4\) ) o chromium trioxide ( \(CrO_3\) ).
• Carbonation ng Grignard reagents, kung saan ang isang carbon-carbon bond ay nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng carbon dioxide ( \(CO_2\) ) sa isang Grignard reagent na sinusundan ng acid hydrolysis.
• Hydrolysis ng nitriles sa ilalim ng acidic o pangunahing mga kondisyon upang magbunga ng mga carboxylic acid.

Mga Aplikasyon ng Carboxylic Acids

Ang mga carboxylic acid ay nakakahanap ng mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya, dahil sa kanilang mga pag-andar:

• Sa industriya ng pharmaceutical, ginagamit ang mga ito sa synthesis ng mga gamot.
• Sa industriya ng kosmetiko, ginagamit ang mga ito bilang mga preservative at para sa pagsasaayos ng pH.
• Sa agrikultura, nagsisilbi silang fungicide at herbicide.
• Sa mga plastik at polimer, ang mga carboxylic acid ay ginagamit upang gumawa ng mga ester at anhydride, na nagsisilbing mga plasticizer at resin.

Sa konklusyon, ang mga carboxylic acid ay isang pangunahing klase ng mga organikong compound na may malawak na aplikasyon sa iba't ibang sektor. Ang kanilang mga natatanging katangian ng istruktura at kemikal ay ginagawa silang isang mahalagang paksa ng pag-aaral sa kimika.