Axit Cacboxylic là gì? Công thức, Tính chất và Cách điều chế

Axit cacboxylic là gì? Công thức tổng quát, tính chất hóa học và tính chất vật lý của Axit cacboxylic? Cách điều chế Axit cacboxylic như nào? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN nhé!

Axit cacboxylic là gì?

Định nghĩa Axit cacboxylic

• Các định nghĩa về axit cacboxylic:
  • Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm – COOH liên kết với gốc hiđrocacbon, với H hoặc với nhau.
  • Axit cacboxylic là sản phẩm thu được khi thay nguyên tử H trong hiđrocacbon hoặc \(H_{2}\) bằng nhóm – COOH.

Công thức tổng quát của axit

• \(C_{x}H_{y}O_{z}\) (x, y, z là các số nguyên dương; y chẵn; z chẵn; \(2 \leq y \leq 2x + 2 – 2z\)): thường dùng khi viết phản ứng cháy.
• \(C_{x}H_{y}(COOH)_{z}\) hay \(R(COOH)_{z}\): thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm COOH.
• \(C_{n}H_{2n+2-2k-z}(COOH)_{z}\) (k = số liên kết p + số vòng): thường dùng khi viết phản ứng cộng \(H_{2}\), cộng \(Br_{2}\)…

Một số loại axit hữu cơ thường gặp:

• Axit no đơn chức: \(C_{n}H_{2n+1}COOH\, (n \geq 0)\) hoặc \(C_{m}H_{2m}O_{2} (m \geq 1)\).
• Axit hữu cơ không no, mạch hở, đơn chức trong gốc hiđrocacbon có 1 liên kết đôi: \(C_{n}H_{2n-1}COOH\, (n \geq 2)\) hoặc \(C_{m}H_{2m-2}O_{2}\, (m \geq 3)\).
• Axit hữu cơ no, 2 chức, mạch hở: \(C_{n}H_{2n}(COOH)_{2}\, (n \geq 0)\)

Danh pháp của Axit cacboxylic

Tên thay thế Axit cacboxylic

Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + oic

Tên thường của một số axit thường gặp

HCOOH Axit fomic

• \(CH_{3}COOH\) Axit axetic
• \(CH_{3}CH_{2}COOH\) Axit propionic
• \(CH_{3}CH_{2}CH_{2}COOH\) Axit butiric
• \(CH_{2}=CH-COOH\) Axit acrylic
• \(CH_{2}=C(CH_{3})-COOH\) Axit metacrylic
• \((COOH)_{2}\) Axit oxalic
• \(C_{6}H_{5}COOH\) Axit benzoic
• \(HOOC(CH­_{2})_{4}COOH\) Axit ađipic
• \(C_{15}H_{31}COOH\) Axit pamitic
• \(C_{17}H_{35}COOH\) Axit stearic
• \(C_{17}H_{33}COOH\) Axit oleic
• \(C_{17}H_{31}COOH\) Axit linoleic

Tính chất vật lý của Axit cacboxylic

Nhiệt độ sôi

Axit có nhiệt độ sôi cao hơn Ancol có khối lượng phân tử tương đương vì phân tử axit tạo được 2 liên kết H và liên kết H giữa các phân tử axit bền hơn liên kết H giữa các phân tử Ancol.

Tính tan

• Từ \(C_{1}\) đến \(C_{3}\) tan vô hạn trong nước do có khả năng tạo liên kết H liên phân tử với nước.
• \(C_{4}\) và \(C_{5}\) ít tan trong nước; từ \(C_{6}\) trở lên không tan do gốc R cồng kềnh và có tính kị nước.

Tính chất hóa học của Axit cacboxylic

Tính axit

• Axit làm quỳ tím chuyển thành màu hồng.
• Tác dụng với bazơ tạo ra muối và nước
  • \(R(COOH)_{x} + xNaOH \rightarrow R(COONa)_{x} + xH_{2}O\)       
• Tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối và nước
  • \(2R(COOH)_{x} + xNa_{2}O \rightarrow 2R(COONa)_{x} + xH_{2}O\)
• Tác dụng với kim loại đứng trước H tạo ra muối + \(H_{2}\)
  • \(2R(COOH)_{x} + xMg \rightarrow [2R(COO)_{x}]Mg_{x} + xH_{2}\)
  • \(\rightarrow\) Phản ứng này có thể dùng để nhận biết axit.
• Tác dụng với muối của axit yếu hơn (muối cacbonat, phenolat, ancolat) \(\rightarrow\) muối mới + axit mới.
  • \(R(COOH)_{x} + xNaHCO_{3} \rightarrow R(COONa)_{x} + xH_{2}O + xCO_{2}\)
  • \(\rightarrow\) Thường dùng muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat để nhận biết các axit.

Phản ứng este hóa

\(R(COOH)_{x} + R'(OH)_{y} \overset{H_{2}SO_{4}, t^{\circ}}{\rightarrow} R_{y}(COO)_{xy}R’_{x} + xyH_{2}O\)

Phản ứng tách nước

\(2RCOOH \overset{P_{2}O_{5}}{\rightarrow}(RCO)_{2}O + H_{2}O\)

Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

\(C_{x}H_{y}O_{z} + (x + \frac{y}{4} – \frac{z}{2})O_{2} \rightarrow xCO_{2} + \frac{y}{2}H_{2}O\)

Nếu đốt cháy axit thu được \(n_{CO_{2}} = n_{H_{2}O}\) thì axit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở:

\(C_{n}H_{2n+1}COOH \rightarrow (n + 1)CO_{2} + (n + 1)H_{2}\)

***Chú ý:

• HCOOH có phản ứng tương tự như anđehit:
  • \(HCOOH + 2AgNO_{3} + 4NH_{3} + H_{2}O \rightarrow 2NH_{4}NO_{3} + (NH_{4})_{2}CO_{3} + 2Ag\)
• Các axit không no còn có các tính chất của hiđrocacbon tương ứng:
  • \(CH_{2}=CH-COOH + Br_{2}dd \rightarrow CH_{2}Br-CHBr-COOH\)
  • \(3CH_{2}=CH-COOH + 2KMnO_{4} + 4H_{2}O \rightarrow 3CH_{2}OH-CHOH-COOH + 2MnO_{2} + 2KOH\)
• Sản phẩm cộng của \(CH_{2} = CH – COOH\) với HX trái với Maccopnhicop
  • Axit thơm có phản ứng thế vào vị trí meta.
  • Axit no có phản ứng thế vào vị trí alpha.

Cách điều chế Axit cacboxylic

Oxi hóa anđehit

\(R(CHO)_{x} + \frac{x}{2}O_{2} \overset{Mn^{2+}, t^{\circ}}{\rightarrow}R(COOH)_{x}\)

Thủy phân este trong môi trường axit

\(R_{y}(COO)_{xy}R’_{x} + xyH_{2}O \leftrightarrow yR(COOH)_{x} + xR'(OH)_{y}\)

Thủy phân dẫn xuất 1,1,1 – trihalogen

\(RCCl_{3} + 3NaOH \rightarrow RCOOH + 3NaCl + H_{2}O\)

Điều chế \(CH_{3}COOH\)

\(n-C_{4}H_{10} + \frac{5}{2}O_{2} \rightarrow 2CH_{3}COOH + H_{2}O\)

\(C_{2}H_{5}OH + O_{2} \rightarrow CH_{3}COOH + H_{2}O\) (men giấm)

Một số phản ứng khác

\(C_{6}H_{5}-CH_{3} \rightarrow C_{6}H_{5}COOK \rightarrow C_{6}H_{5}COOH\)

\(R-X \rightarrow R-CN \rightarrow R-COOH\)

\(CH_{3}OH + CO \rightarrow CH_{3}COOH\)

Nhận biết Axit cacboxylic như nào?

• Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ; tác dụng với kim loại giải phóng \(H_{2}\); tác dụng với muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat giải phóng khí \(CO_{2}\).
• Axit không no làm mất màu dung dịch \(Br_{2}\), dung dịch thuốc tím.
• HCOOH có phản ứng tương tự andehit: tạo được kết tủa trắng với \(AgNO_{3}/NH_{3}…\)

DINHNGHIA.VN vừa cung cấp đến bạn đọc axit cacboxylic là gì, công thức tổng quát, tính chất hóa học và tính chất vật lý của Axit cacboxylic, cũng như cách điều chế Axit cacboxylic. Hy vọng bài viết đã cung cấp những kiến thức hữu ích cho bạn. Chúc bạn luôn học tốt!

Xem thêm >>> Halogen là gì? Tìm hiểu lý thuyết và bài tập nhóm halogen