- Sifat anhidrida
- Tindak balas kimia
- Hidrolisis
- Pengasingan
- Amidasi
- Bagaimana anhidrida terbentuk?
- Anhidrida siklik
- Tatanama
- Permohonan
- Anhidrida organik
- Contoh
- Anhidrida succinic
- Anhidrida glutarik
- Rujukan
The anhidrida adalah bahan kimia yang berasal dari kesatuan dua molekul air melepaskan. Oleh itu, ia dapat dilihat sebagai dehidrasi bahan awal; walaupun tidak betul.
Dalam kimia organik dan anorganik disebutkan, dan di kedua cabang pemahaman mereka berbeza dengan tahap yang cukup tinggi. Sebagai contoh, dalam kimia anorganik oksida asas dan asid masing-masing dianggap sebagai anhidrida hidroksida dan asidnya, kerana yang pertama bertindak balas dengan air untuk membentuk yang terakhir.
Struktur am anhidrida. Sumber: DrEmmettBrownie, dari Wikimedia Commons
Di sini, kekeliruan boleh timbul antara istilah 'anhydrous' dan 'anhydride'. Secara amnya, anhidrat merujuk kepada sebatian di mana ia mengalami dehidrasi tanpa perubahan sifat kimianya (tidak ada reaksi); sementara dengan anhidrida, ada perubahan kimia, yang tercermin dalam struktur molekul.
Sekiranya hidroksida dan asid dibandingkan dengan oksida yang sesuai (atau anhidrida), akan dapat dilihat bahawa terdapat tindak balas. Sebaliknya, sebilangan oksida atau garam dapat terhidrat, kehilangan air, dan kekal sebagai sebatian yang sama; tetapi, tanpa air, iaitu anhidrat.
Dalam kimia organik, sebaliknya, apa yang dimaksudkan dengan anhidrida adalah definisi awal. Sebagai contoh, salah satu anhidrida yang paling terkenal adalah yang berasal dari asid karboksilik (gambar atas). Ini terdiri daripada penyatuan dua kumpulan asil (-RCO) melalui atom oksigen.
Dalam struktur umum, R 1 ditunjukkan untuk satu kumpulan asil, dan R 2 bagi kumpulan asil kedua. Kerana R 1 dan R 2 berbeza, mereka berasal dari asid karboksilik yang berlainan dan ia kemudiannya adalah anhidrida asid asimetrik. Apabila kedua-dua substituen R (sama ada aromatik atau tidak) adalah sama, disebut dalam kes ini sebagai anhidrida asid simetrik.
Apabila dua asid karboksilat mengikat membentuk anhidrida, air mungkin atau mungkin tidak terbentuk, begitu juga sebatian lain. Segala-galanya akan bergantung pada struktur asid ini.
Sifat anhidrida
Sifat-sifat anhidrida bergantung pada mana yang anda maksudkan. Sebilangan besar dari mereka mempunyai persamaan bahawa mereka bertindak balas dengan air. Walau bagaimanapun, untuk anhidrida asas yang disebut dalam anorganik, sebenarnya beberapa di antaranya bahkan tidak larut dalam air (MgO), jadi pernyataan ini akan memberi tumpuan kepada anhidrida asid karboksilik.
Titik lebur dan didih terletak pada struktur molekul dan dalam interaksi molekul untuk (RCO) 2 O, ini merupakan formula kimia umum bagi sebatian organik ini.
Sekiranya jisim molekul (RCO) 2 O rendah, ia mungkin cecair tidak berwarna pada suhu dan tekanan bilik. Contohnya, anhidrida asetik (atau etanoik anhidrida), (CH 3 CO) 2 O, adalah cecair dan yang paling penting industri, pengeluarannya sangat luas.
Tindak balas antara anhidrida asetik dan air ditunjukkan oleh persamaan kimia berikut:
(CH 3 CO) 2 O + H 2 O => 2CH 3 COOH
Perhatikan bahawa apabila molekul air ditambahkan, dua molekul asid asetik dilepaskan. Akan tetapi, reaksi sebaliknya tidak boleh berlaku untuk asid asetik:
2CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + H 2 O (Tidak berlaku)
Anda perlu menggunakan jalan sintetik yang lain. Asid dikarboksilat, sebaliknya, boleh melakukannya dengan pemanasan; tetapi ia akan dijelaskan di bahagian seterusnya.
Tindak balas kimia
Hidrolisis
Salah satu reaksi anhidrida yang paling mudah adalah hidrolisisnya, yang baru ditunjukkan untuk anhidrida asetik. Sebagai tambahan kepada contoh ini, terdapat anhidrida asid sulfurik:
H 2 S 2 O 7 + H 2 O <=> 2H 2 SO 4
Di sini anda mempunyai anhidrida asid anorganik. Perhatikan bahawa untuk H 2 S 2 O 7 (juga disebut asam disulfurik), tindak balas dapat dipulihkan, jadi pemanasan pekat H 2 SO 4 menghasilkan pembentukan anhidrida. Sekiranya, sebaliknya, ia adalah larutan cair H 2 SO 4 , SO 3 , sulfida anhidrida , dilepaskan .
Pengasingan
Anhidrida asid bertindak balas dengan alkohol, dengan piridin di antara, untuk memberikan ester dan asid karboksilik. Contohnya, pertimbangkan tindak balas antara anhidrida asetik dan etanol:
(CH 3 CO) 2 O + CH 3 CH 2 OH => CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 + CH 3 COOH
Oleh itu membentuk ester etil etanoat, CH 3 CO 2 CH 2 CH 3 , dan asid etanoik (asid asetik).
Secara praktikal, apa yang berlaku adalah penggantian hidrogen kumpulan hidroksil, oleh kumpulan asil:
R 1 -OH => R 1 -OCOR 2
Bagi (CH 3 CO) 2 O, kumpulan asilnya adalah -COCH 3 . Oleh itu, kumpulan OH dikatakan mengalami proses asilasi. Walau bagaimanapun, asilasi dan esterifikasi bukanlah konsep yang boleh ditukar ganti; acylation boleh berlaku secara langsung pada cincin aromatik, yang dikenali sebagai Friedel-Crafts acylation.
Oleh itu, alkohol dengan adanya asid anhidrida diesterifikasi oleh asilasi.
Sebaliknya, hanya satu daripada dua kumpulan asil yang bertindak balas dengan alkohol, yang lain kekal dengan hidrogen, membentuk asid karboksilik; untuk kes (CH 3 CO) 2 O, adalah asid etanoik.
Amidasi
Anhidrida asid bertindak balas dengan amonia atau amina (primer dan sekunder) untuk menghasilkan amida. Reaksinya sangat serupa dengan esterifikasi yang baru saja dijelaskan, tetapi ROH digantikan oleh amina; sebagai contoh, amina sekunder, R 2 NH.
Sekali lagi, tindak balas antara (CH 3 CO) 2 O dan diethylamine, Et 2 NH dianggap:
(CH 3 CO) 2 O + 2Et 2 NH => CH 3 CONEt 2 + CH 3 COO - + NH 2 Et 2
Dan diethylacetamide, CH 3 CONEt 2 dan ammonium garam carboxylated, CH 3 COO - + NH 2 Et 2 terbentuk .
Walaupun persamaannya kelihatan agak sukar difahami, cukup untuk memerhatikan bagaimana kumpulan –COCH 3 menggantikan H dari Et 2 NH untuk membentuk amida:
Et 2 NH => Et 2 NCOCH 3
Daripada amidasi, reaksi masih bersifat asilasi. Segala-galanya disimpulkan dalam perkataan itu; kali ini, amina mengalami asilasi dan bukan alkohol.
Bagaimana anhidrida terbentuk?
Anhidrid anorganik terbentuk dengan bertindak balas unsur tersebut dengan oksigen. Oleh itu, jika unsur itu bersifat logam, oksida logam atau anhidrida asas terbentuk; dan jika bukan logam, oksida bukan logam atau anhidrida asid terbentuk.
Untuk anhidrida organik, tindak balasnya berbeza. Dua asid karboksilik tidak dapat bergabung secara langsung untuk membebaskan air dan membentuk asid anhidrida; penyertaan sebatian yang belum disebutkan perlu: acyl chloride, RCOCl.
Asid karboksilik bertindak balas dengan asil klorida, menghasilkan anhidrida dan hidrogen klorida masing-masing:
R 1 COCl + R 2 COOH => (R 1 CO) O (COR 2 ) + HCl
CH 3 COCl + CH 3 COOH => (CH 3 CO) 2 O + HCl
Satu CH 3 berasal dari kumpulan asetil, CH 3 CO–, dan yang lain sudah ada dalam asid asetik. Pemilihan asetil klorida tertentu, serta asid karboksilik, boleh menyebabkan sintesis anhidrida asid simetrik atau asimetrik.
Anhidrida siklik
Tidak seperti asid karboksilat lain yang memerlukan asil klorida, asid dikarboksilik dapat mengembun ke dalam anhidrida yang sesuai. Untuk melakukan ini, mereka perlu dipanaskan untuk mempromosikan pembebasan H 2 O. Sebagai contoh, pembentukan anhidrida phthalic dari asid phthalic ditunjukkan.
Pembentukan anhidrida phthalic. Sumber: Jü, dari Wikimedia Commons
Perhatikan bagaimana cincin pentagonal selesai, dan oksigen yang bergabung dengan kedua-dua kumpulan C = O adalah sebahagian daripadanya; ini adalah anhidrida kitaran. Juga, ia boleh menambah nilai yang acetic phthalic ialah acetic simetri, kerana kedua-dua R 1 dan R 2 adalah sama: cincin aromatik.
Tidak semua asid dikarboksilat mampu membentuk anhidrida mereka, kerana apabila kumpulan COOH mereka dipisahkan secara meluas, mereka terpaksa menyelesaikan cincin yang lebih besar dan lebih besar. Lingkaran terbesar yang boleh dibentuk adalah cincin heksagon, lebih besar daripada reaksi tidak berlaku.
Tatanama
Bagaimana anhidrida dinamakan? Mengetepikan yang bukan organik, berkaitan dengan masalah oksida, nama anhidrida organik yang dijelaskan setakat ini bergantung pada identiti R 1 dan R 2 ; iaitu dari kumpulan asilnya.
Sekiranya kedua-dua R itu sama, ganti perkataan 'asid' dengan 'anhidrida' pada nama masing-masing asid karboksilik. Dan jika sebaliknya, kedua Rs berbeza, mereka dinamakan mengikut urutan abjad. Oleh itu, untuk mengetahui apa yang harus disebutnya, anda mesti melihat terlebih dahulu apakah itu anhidrida asid simetri atau asimetrik.
(CH 3 CO) 2 O adalah simetri, kerana R 1 = R 2 = CH 3 . Ia berasal dari asid asetik atau etanoik, jadi namanya, mengikuti penjelasan sebelumnya: asetik atau etanoik anhidrida. Perkara yang sama berlaku untuk anhidrida phthalic yang baru disebutkan.
Katakan kita mempunyai anhidrida berikut:
CH 3 CO (O) COCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Kumpulan asetil di sebelah kiri berasal dari asid asetik, dan yang di sebelah kanan berasal dari asid heptanoik. Untuk menamakan anhidrida ini, anda mesti menamakan kumpulan Rnya mengikut urutan abjad. Jadi, namanya ialah: anhidrida asetik heptanoik.
Permohonan
Anhidrid anorganik mempunyai banyak aplikasi, dari sintesis dan formulasi bahan, seramik, pemangkin, simen, elektrod, baja, dan lain-lain, sebagai lapisan kerak bumi dengan ribuan mineral besi dan aluminium, dan dioksida karbon dihembuskan oleh organisma hidup.
Mereka mewakili sumber permulaan, titik di mana banyak sebatian yang digunakan dalam sintesis anorganik berasal. Salah satu anhidrida yang paling penting ialah karbon dioksida, CO 2 . Ia, bersama dengan air, penting untuk fotosintesis. Dan pada tahap perindustrian, SO 3 sangat penting kerana asid sulfurik yang diminta diperoleh daripadanya.
Mungkin anhidrida dengan aplikasi yang paling banyak dan ada (selagi ada nyawa) adalah salah satu daripada asid fosforik: adenosin trifosfat, lebih dikenali sebagai ATP, terdapat dalam DNA dan "mata wang tenaga" metabolisme.
Anhidrida organik
Anhidrida asid bertindak balas melalui asilasi, baik terhadap alkohol, membentuk ester, amina, menimbulkan amida, atau cincin aromatik.
Terdapat berjuta-juta sebatian ini, dan beratus-ratus ribu pilihan asid karboksilik untuk membuat anhidrida; oleh itu, kemungkinan sintetik tumbuh secara mendadak.
Oleh itu, salah satu aplikasi utama adalah memasukkan kumpulan asil ke dalam sebatian, menggantikan salah satu atom atau kumpulan strukturnya.
Setiap anhidrida yang terpisah mempunyai aplikasinya sendiri, tetapi secara umum semuanya bereaksi dengan cara yang serupa. Atas sebab ini, sebatian jenis ini digunakan untuk mengubahsuai struktur polimer, mewujudkan polimer baru; iaitu kopolimer, resin, pelapis, dll.
Sebagai contoh, anhidrida asetik digunakan untuk asetilasi semua kumpulan OH selulosa (gambar bawah). Dengan ini, setiap H OH digantikan oleh kumpulan asetil, COCH 3 .
Selulosa. Sumber: NEUROtiker, dari Wikimedia Commons
Dengan cara ini, polimer selulosa asetat diperolehi. Reaksi yang sama boleh digariskan dengan struktur polimer lain dengan NH 2 kumpulan , juga mudah terdedah kepada acylation.
Reaksi asilasi ini juga berguna untuk sintesis ubat-ubatan, seperti aspirin ( asid acetylsalicylic ).
Contoh
Beberapa contoh lain dari anhidrida organik terbukti selesai. Walaupun tidak disebutkan lagi, atom oksigen dapat menggantikan sulfur, memberi sulfur, atau bahkan anhidrida fosfor.
-C 6 H 5 CO (O) COC 6 H 5 : benzoat anhidrida. Kumpulan C 6 H 5 mewakili cincin benzena. Hidrolisisnya menghasilkan dua asid benzoat.
-HCO (O) COH: anhidrida formik. Hidrolisisnya menghasilkan dua asid formik.
- C 6 H 5 CO (O) COCH 2 CH 3 : benzoat propanoic anhydride. Hidrolisisnya menghasilkan asid benzoat dan propanoik.
-C 6 H 11 CO (O) COC 6 H 11 : anhidrida cyclohexanecarboxylic. Tidak seperti cincin aromatik, ini tepu, tanpa ikatan berganda.
-CH 3 CH 2 CH 2 CO (O) COCH 2 CH 3 : anhidrida butanoik propanoik.
Anhidrida succinic
Anhidrida succinic. Sumber: Ninjatacoshell, dari Wikimedia Commons
Di sini anda mempunyai satu lagi siklik, yang berasal dari asid suksinat, asid dikarboksilik. Perhatikan bagaimana ketiga-tiga atom oksigen mendedahkan sifat kimia sebatian jenis ini.
Maleid anhidrida sangat serupa dengan succinic anhydride, dengan perbezaan bahawa terdapat ikatan berganda antara karbon yang membentuk dasar pentagon.
Anhidrida glutarik
Anhidrida glutarik. Sumber: Choij, dari Wikimedia Commons
Dan akhirnya, anhidrida asid glutarik ditunjukkan. Ini secara struktural berbeza dari yang lain dengan terdiri daripada cincin heksagon. Sekali lagi, tiga atom oksigen menonjol dalam struktur.
Anhidrida lain, lebih kompleks, selalu dapat dibuktikan oleh ketiga atom oksigen yang sangat berdekatan satu sama lain.
Rujukan
- Pengarang Ensiklopedia Britannica. (2019). Anhidrida. Ensiklopedia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Januari 2019). Definisi Asid Anhidrida dalam Kimia. Dipulihkan dari: thinkco.com
- LibreTexts Kimia. (sf). Anhidrida. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amines. ( Edisi ke- 10 .) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Morrison dan Boyd. (1987). Kimia organik. (Edisi kelima). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2019). Anhidrida asid organik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org