Zajmijmy się kwasami organicznymi, które wywodzą się od propanu. Skupimy się na ustalaniu ich wzorów sumarycznych. Zrozumienie budowy propanu jest kluczowe. Później nauczymy się, jak modyfikując propan, tworzyć kwasy.
Zacznijmy od przypomnienia, czym jest propan. Propan to alkan. Alkany to węglowodory, które zawierają tylko pojedyncze wiązania między atomami węgla. Ich ogólny wzór to CnH2n+2.
Dla propanu n=3. Stąd wzór sumaryczny propanu to C3H8. Oznacza to, że propan składa się z trzech atomów węgla i ośmiu atomów wodoru.
Kwasy Karboksylowe: Definicja
Kwasy karboksylowe to organiczne związki chemiczne. Charakteryzują się obecnością grupy karboksylowej. Grupa karboksylowa to -COOH. Ta grupa funkcyjna determinuje kwasowe właściwości związku.
Aby otrzymać kwas karboksylowy pochodzący od propanu, musimy zastąpić jeden z atomów wodoru w propanie grupą karboksylową (-COOH). Oznacza to dodanie do cząsteczki propanu atomów węgla i tlenu, a także usunięcie atomu wodoru.
Kwas Propanowy (Kwas Propionowy)
Najprostszym kwasem karboksylowym pochodzącym od propanu jest kwas propanowy, znany również jako kwas propionowy. Powstaje przez zastąpienie jednego z atomów wodoru w propanie grupą -COOH.
Wzór sumaryczny propanu to C3H8. W kwasie propanowym jeden atom wodoru jest zastąpiony przez grupę -COOH. Oznacza to, że odejmujemy jeden atom wodoru i dodajemy grupę -COOH (jeden atom węgla, dwa atomy tlenu i jeden atom wodoru).
Zatem, wzór sumaryczny kwasu propanowego to C3H8 - H + COOH = C3H7COOH. Możemy to zapisać bardziej zwartym sposobem jako C3H6O2.
Ustalanie Wzoru Sumarycznego Kwasu Propanowego Krok po Kroku
1. Zidentyfikuj wzór sumaryczny propanu: C3H8.
2. Zrozum, że jeden atom wodoru zostaje zastąpiony grupą -COOH.
3. Zastąpienie atomu wodoru dodaje atomy C, O i H. Odpowiednio: 1 atom węgla, 2 atomy tlenu i 1 atom wodoru.
4. Przeprowadź kalkulację: C3H8 - H + COOH = C3H7COOH = C3H6O2.
Izomery Kwasów: Kwas Metylopropanowy
Istnieją również izomery kwasów karboksylowych pochodnych od propanu. Izomery mają ten sam wzór sumaryczny, ale różną budowę. Przykładem jest kwas metylopropanowy.
Kwas metylopropanowy, znany również jako kwas izomasłowy, ma wzór sumaryczny taki sam jak kwas propanowy, czyli C3H6O2. Jednak atomy są ułożone inaczej. W kwasie metylopropanowym występuje rozgałęzienie łańcucha węglowego.
Kwasy Dikarboksylowe: Kwas Malonowy
Można również utworzyć kwasy dikarboksylowe pochodzące od propanu. Kwasy dikarboksylowe zawierają dwie grupy karboksylowe (-COOH).
Przykładem jest kwas malonowy. Kwas malonowy to kwas dikarboksylowy. Powstaje teoretycznie przez zastąpienie dwóch atomów wodoru w propanie grupami -COOH. Należy pamiętać że kwas malonowy ma tylko 3 atomy węgla, zatem to kwas propanodiowy, pochodzący bezpośrednio od propanu.
Wzór sumaryczny kwasu malonowego to HOOC-CH2-COOH, co daje C3H4O4. Zwróć uwagę na obecność dwóch grup karboksylowych, które zwiększają zawartość tlenu i zmniejszają zawartość wodoru w stosunku do kwasu propanowego.
Zastosowania Kwasów Pochodnych Propanu
Kwasy karboksylowe pochodzące od propanu mają wiele zastosowań. Kwas propionowy stosowany jest jako konserwant w żywności i paszach. Zapobiega rozwojowi pleśni i bakterii.
Kwas malonowy używany jest w syntezie organicznej. Służy do produkcji leków, barwników i innych związków chemicznych. Jest również prekursorem do produkcji polimerów.
Podsumowanie
Poznaliśmy wzory sumaryczne kwasów pochodnych propanu. Nauczyliśmy się, jak tworzyć kwasy karboksylowe poprzez zastąpienie atomów wodoru w propanie grupą karboksylową (-COOH). Omówiliśmy kwas propanowy (propionowy) oraz kwas malonowy. Rozważyliśmy również izomery, takie jak kwas metylopropanowy. Teraz rozumiesz, jak modyfikacja propanu prowadzi do powstania różnorodnych kwasów o różnych właściwościach i zastosowaniach.
