Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał Wydrukuj

W przyrodzie występują kwasy karboksylowe. Można je znaleźć w kwiatach winorośli, jabłkach, a nawet w ziarnach kawy i kakao. Nazwy zwyczajowe kwasów karboksylowych są związane z miejscem występowania. Na przykład „ocet” to potoczna nazwa roztworu kwasu octowego. Kwas szczawiowy znajduje się w liściach szczawiu i rabarbarze, zaś mrówki wydzielają kwas mrówkowy. Słowo „kwas” wskazuje na wspólne właściwości.

Już wiesz
  • jak zbudowane są cząsteczki kwasów karboksylowych;

  • jak narysować wzory strukturalne kwasów karboksylowych;

  • jak tworzymy nazwy kwasów.

Nauczysz się
  • zapisywać równania reakcji dysocjacji kwasów karboksylowych;

  • zapisywać równania reakcji otrzymywania soli kwasów karboksylowych.

iRN5MO2TBN_d5e158

1. Właściwości fizyczne kwasu octowego

OcetocetOcet jest stosowany w kuchni jako przyprawa lub środek konserwujący żywność. Z pewnością znacie jego kwaśny smak. Z etykiety możemy się dowiedzieć, iż ocet jest 10‑procentowym wodnym roztworem kwasu octowego. Bezwodny kwas octowy w temperaturze poniżej 16°C przybiera postać bezbarwnej masy. Wyglądem przypomina ona lód – stąd nazwa kwas lodowaty. Kwas octowy jako produkt skwaśniałego wina towarzyszy człowiekowi od najdawniejszych czasów.

Rhb2ZOnxK05J01
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

W zależności od surowca poddanego fermentacji rozróżnia się ocet spirytusowyocet spirytusowyocet spirytusowy, winny, owocowy, słodowy, piwny, melasowy czy ryżowy. Ocet, używany do przygotowania marynat i majonezów, nadaje im charakterystyczny smak i aromat. Spożywany w niewielkich ilościach, wzmaga apetyt i poprawia trawienie. Jest również używany w gospodarstwie domowym jako środek dezynfekujący i czyszczący.

Badanie właściwości fizycznych kwasu octowego
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Jakie właściwości fizyczne ma kwas octowy?

Hipoteza

Kwas ocetowy jest cieczą rozpuszczalną w wodzie.

Co będzie potrzebne
  • kwas octowy,

  • probówka,

  • woda.

Instrukcja
  1. Do probówki wlej ok. 3 cmIndeks górny 3 kwasu octowego.

  2. Określ stan skupienia i barwę kwasu octowego.

  3. Do probówki ostrożnie dolej ok. 3 cmIndeks górny 3 wody.

  4. Zaznacz poziom cieczy w probówce.

  5. Wstrząśnij zawartością.

  6. Sprawdź, czy kwas octowy rozpuszcza się w wodzie.

  7. Zaobserwuj, czy poziom cieczy po zmieszaniu zmniejszył się.

    R1HY31WINlIw51
    Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

Kwas octowy jest bezbarwną cieczą, dobrze rozpuszcza się w wodzie. Jego rozpuszczaniu towarzyszy zjawisko kontrakcji objętości. Polega ono na zmianie objętości mieszaniny wskutek oddziaływań międzycząsteczkowych składników mieszaniny.

iRN5MO2TBN_d5e266

2. Właściwości chemiczne kwasu octowego

Badając kwas octowy, odpowiemy na pytania: Jakie właściwości chemiczne mają niższe kwasy karboksylowe? Czy reagują z metalami i ich tlenkami podobnie jak kwasy nieorganiczne? Jaki wpływ na ich odczyn ma obecność grupy karboksylowej? Czy wskaźniki w wodnych roztworach kwasów organicznych zmieniają zabarwienie tak samo jak w wodnych roztworach kwasów nieorganicznych?

Jakie właściwości kwasu octowego możemy odczytać z piktogramów?

R5blBgLu0R9kI1
Źródło: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.

Z piktogramów dowiadujemy się, że stężony kwas octowy jest substancją łatwopalną. Powoduje oparzenia skóry oraz oczu. Ze względu na zagrożenia w szkolnej pracowni chemicznej nie przechowuje się stężonego roztworu kwasu octowego. Do doświadczeń używamy jedynie roztwór kwasu octowego, którego stężenie nie przekracza 10%.

Zapach kwasu octowego

Kwas octowy można bardzo łatwo rozpoznać po ostrym, charakterystycznym zapachu. Z tego względu butelkę z kwasem staramy się szybko i szczelnie zamykać.

Dysocjacja elektrolityczna kwasów karboksylowych

Badanie przewodnictwa elektrycznego wodnego roztworu kwasu octowego
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Jak sprawdzić, czy wodne roztwory kwasów ulegają dysocjacji jonowej?

Hipoteza

Jeżeli w roztworze wodnym kwasów organicznych są obecne jony, to zauważymy przewodnictwo elektryczne.

Co będzie potrzebne
  • ocet,

  • zlewka o poj. 50 cmIndeks górny 3,

  • aparat do pomiaru przewodnictwa elektrycznego.

Instrukcja
  1. Zlewkę napełnij octem do ok. 1/5 objętości.

  2. Zanurz w zlewce elektrody aparatu do pomiaru przewodnictwa.

  3. Zwróć uwagę, czy żarówka się zaświeciła.

    RayV63tOVrtxw1
    Badanie przewodnictwa roztworu kwasu octowego
    R1IA013N2XnNp1
    Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

Żarówka aparatu do pomiaru przewodnictwa elektrycznego zaświeciła się. Przewodnictwo prądu elektrycznego potwierdziło obecność jonów w roztworze. Kwas octowy ulega dysocjacji elektrolitycznej.
Zapis równania dysocjacji jonowej kwasu octowego:

CH3COOH  H2O  CH3COO-H+
cząsteczka kwasu octowego → anion reszty kwasowej + kation wodoru

Kation wodoru pochodzi z grupy karboksylowej.

Odczyn kwasów karboksylowych

Badanie odczynu wodnego roztworu kwasu octowego
Doświadczenie 3
Problem badawczy

Jaki odczyn ma wodny roztwór kwasu octowego?

Hipoteza

Odczyn wodnego roztworu kwasu octowego jest taki sam jak odczyn wodnych roztworów kwasów nieorganicznych.
Barwy wskaźników w roztworze wodnego kwasu octowego nie ulegają zmianie.

Co będzie potrzebne
  • ocet,

  • wywar z czerwonej kapusty,

  • uniwersalny papierek wskaźnikowy,

  • dwie probówki,

  • bagietka.

Instrukcja
  1. Do dwóch probówek wlej po ok. 3 cmIndeks górny 3 octu.

  2. Do jednej probówki wlej kilka kropli wywaru z czerwonej kapusty,

  3. Z drugiej probówki pobierz bagietką kilka kropli i nanieś na wilgotny papierek uniwersalny.

  4. Co zaobserwowałeś?

    R1IBmiEGV66ql1
    Badanie odczyny kwasu octowego
    R1UTsbyFn0ifL1
    Badanie odczynu kwasu octowego

Podsumowanie

Uniwersalny papierek wskaźnikowy i wywar z czerwonej kapusty zabarwiły się na kolor czerwony. Wodny roztwór kwasu octowego ma odczyn kwasowy. A zatem w roztworze kwasu znajdują się kationy wodoru.

Reakcja kwasu octowego z zasadą

Reakcja kwasu octowego z zasadą sodową
Doświadczenie 4
Problem badawczy

Czy kwas octowy reaguje z zasadami?

Hipoteza

Kwasy nieorganiczne można zobojętnić zasadami. Podobnej reakcji powinien ulec kwas octowy.

Co będzie potrzebne
  • wodny roztwór kwasu octowego,

  • wodny roztwór wodorotlenku sodu (zasada sodowa),

  • roztwór fenoloftaleiny,

  • probówka.

Instrukcja
  1. Wlej do probówki ok. 3 cmIndeks górny 3 roztworu wodorotlenku sodu.

  2. Dodaj 2–3 krople fenoloftaleiny.

  3. Dodawaj kroplami wodny roztwór kwasu octowego.

  4. Obserwuj zmiany barwy zawartości probówki.

    RnR2f11cbXq0l1
    Reakcja kwasu octowego z zasadą sodową

Podsumowanie

Fenoloftaleina w obecności zasady sodowej zabarwiła się na malinowo. W trakcie dodawania roztworu kwasu octowego następowało stopniowe odbarwienie roztworu. Fakt ten dowodzi, że w probówce zaszła reakcja zobojętniania. Kwas octowy zobojętnił zasadę sodową. Produktami reakcji były: octan sodu (etanian sodu) i woda.

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Reakcja kwasu octowego z metalami

Działanie kwasu octowego na magnez
Doświadczenie 5
Problem badawczy

Czy kwas octowy reaguje z metalami?

Hipoteza

Kwas octowy reaguje z magnezem tak samo jak kwasy nieorganiczne.
Wodór wydziela się podczas reakcji kwasu octowego z magnezem.

Co będzie potrzebne
  • wodny roztwór kwasu octowego,

  • wiórki magnezowe,

  • probówka.

Instrukcja
  1. Wlej do probówki ok. 3 cmIndeks górny 3 wodnego roztworu kwasu octowego.

  2. Wrzuć do probówki niewielką ilość wiórków magnezowych.

  3. Obserwuj zachodzące zmiany.

  4. Zbliż palące łuczywo do wylotu probówki.

  5. Zwróć uwagę na efekty dźwiękowe reakcji.

    R1VFanavcxBJR1
    Działanie kwasu octowego na magnez
    RqrhBOG5hITrD1
    Działanie kwasu octowego na magnez

Podsumowanie

Kwas octowy szybko reaguje z magnezem. Wydziela się bezbarwny, łatwopalny gaz. Zbliżenie palącego łuczywa do wylotu probówki powoduje efekt dźwiękowy – trzask charakterystyczny dla spalania wodoru.

2CH3COOH + Mg → (CH3COO)2Mg + H2
kwas octowy + magnez  octan magnezu (etanian magnezu) + wodór

Reakcja z tlenkami metalami

Działanie kwasu octowego na tlenek miedzi(II)
Doświadczenie 6
Problem badawczy

Czy kwas octowy reaguje z tlenkami metali?

Hipoteza

Kwas octowy reaguje z tlenkiem miedzi(II) tak samo jak kwasy nieorganiczne.

Co będzie potrzebne
  • wodny roztwór kwasu octowego,

  • tlenek miedzi(II),

  • probówka,

  • palnik.

Instrukcja
  1. Wlej do probówki ok. 3 cmIndeks górny 3 wodnego roztworu kwasu octowego.

  2. Wrzuć do probówki trochę tlenku miedzi(II).

  3. Lekko ogrzej probówkę.

  4. Zwróć uwagę na zmiany barwy reagentów.

    R13wpzcuyVAff1
    Działanie kwasu octowego na tlenek miedzi(II)
    ReVAmU0GsVTVA1
    Działanie kwasu octowego na tlenek miedzi(II)

Podsumowanie

Tlenek miedzi(II) reaguje z kwasem octowym. Po lekkim ogrzaniu powstaje niebieski roztwór. Produktami reakcji są sól – octan miedzi(II) i woda.

2CH3COOH + CuO → (CH3COO)2Cu + H2O
kwas octowy + tlenek miedzi(II) → octan miedzi(II) (etanian miedzi(II)) + woda
iRN5MO2TBN_d5e662

3. Właściwości kwasu mrówkowego

Kwas metanowy HCOOH, zwyczajowo zwany kwasem mrówkowym, jest przedstawicielem kwasów karboksylowych. Substancja ta jest ciekła, bezbarwna, o ostrym zapachu i dobrze rozpuszczalna w wodzie.

Jakie właściwości kwasu mrówkowego możemy odczytać z piktogramu?

R1WH5Rm3mCaGh1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Powoduje poważne oparzenia skóry i uszkodzenia oczu. Jest lotny, a jego pary drażnią błony śluzowe.

Roztwory wodne kwasu octowego i mrówkowego przewodzą prąd elektryczny oraz powodują czerwone zabarwienie soku z czerwonej kapusty. A zatem zachodzi reakcja dysocjacji elektrolitycznej:

HCOOH H2O HCOO- + H+
kwas mrówkowy → anion reszty kwasowej (mrówczanowy) + kation wodoru

Sole kwasu mrówkowego nazywamy mrówczanami. Powstają w wyniku reakcji kwasu mrówkowego z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami:

2HCOOH 2Na → 2HCOONa + H2
kwas mrówkowy + sód → mrówczan sodu (metanian sodu) + wodór
2HCOOH CuO → (HCOO)2Cu + H2O
kwas mrówkowy + tlenek miedzi(II) → mrówczan miedzi(II) (metanian miedzi(II)) + woda
2HCOOH Ca(OH)→ (HCOO)2Ca + 2H2O
kwas mrówkowy + wodorotlenek wapnia → mrówczan wapnia (metanian wapnia) + woda
iRN5MO2TBN_d5e740

Podsumowanie

  • Czysty kwas octowy jest bezbarwną, żrącą cieczą. Jest higroskopijny (pochłania wilgoć z powietrza).

  • W temperaturze poniżej 16°C tworzy kryształy, które wyglądem przypominają lód. Nazywany jest również kwasem octowym lodowatym.

  • Kwasy octowy i mrówkowy dobrze rozpuszczają się w wodzie.

  • Odczyn wodnych roztworów kwasów karboksylowych o krótkich łańcuchach węglowych oraz przewodnictwo prądu elektrycznego świadczą o dysocjacji elektrolitycznej.

  • Kwasy karboksylowe reagują z wodorotlenkami, metalami i tlenkami metali, tworząc sole.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Wyjaśnij, czy kierując się wartością pH roztworów wodnych, można odróżnić kwas octowy od alkoholu etylowego?

Polecenie 1.2

Wyjaśnij, dlaczego miejsce po ukąszeniu komara jest zaczerwienione i bolesne? Jaki odczyn powinien mieć roztwór stosowany do przemywania zmiany skórnej?

Polecenie 1.3

Odpowiedz, z jakimi kwasami karboksylowymi kojarzą się następujące artykuły spożywcze: masło, jogurt, jabłko, cytryna czy szczaw.

iRN5MO2TBN_d5e810

Słowniczek

ocet
ocet

6‑procentowy lub 10‑procentowy wodny roztwór kwasu octowego; na półkach sklepowych możemy znaleźć kilka rodzajów octu (jabłkowy, winny, spirytusowy)

ocet spirytusowy
ocet spirytusowy

wodny roztwór kwasu octowego – produkt fermentacji spirytusu

iRN5MO2TBN_d5e871

Zadania

Ćwiczenie 1
REP7pMAvF3arI1
zadanie interaktywne
Źródło: Halina Szczepaniec, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
RHCzBtmrlTWr81
zadanie interaktywne
Źródło: Halina Szczepaniec, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RSpDUSqOJY9EQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Halina Szczepaniec, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RVbAPu4AAU7Zz1
zadanie interaktywne
Źródło: Halina Szczepaniec, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
RMKyuGBQZSbaW1
zadanie interaktywne
Źródło: Halina Szczepaniec, licencja: CC BY 3.0.