Hidroksila (OH) struktūra, jonu un funkcionālās grupas



The hidroksilgrupa (OH) ir tas, kas satur skābekļa atomu un atgādina ūdens molekulu. To var atrast kā grupu, jonu vai radikālu (OH·). Organiskās ķīmijas pasaulē tā būtībā saistās ar oglekļa atomu, lai gan tā var arī ar sēru vai fosforu.

No otras puses, neorganiskajā ķīmijā piedalās kā hidroksila jonu (īpaši hidroksīda jonu vai oksidrilu). Tas nozīmē, ka savienojuma veids starp to un metāliem nav kovalents, bet jonu vai koordinācija. Šī iemesla dēļ tas ir ļoti svarīgs "raksturs", kas nosaka daudzu savienojumu īpašības un transformācijas.

Kā redzams iepriekš attēlā, OH grupa ir saistīta ar radikālu, ko apzīmē ar burtu R (ja tā ir alkilgrupa) vai ar burtu Ar (ja tā ir aromātiska). Lai nenošķirtu abus, dažreiz tas ir saistīts ar "vilni". Tātad, atkarībā no tā, kas ir aiz "viļņa", mēs runājam par organisku savienojumu vai citu.

Ko OH grupa veicina molekulā, kurai tā ir saistīta? Atbilde ir tās protonos, kurus var "nostiprināt" ar spēcīgām bāzēm, lai veidotu sāļus; tās var arī mijiedarboties ar citām apkārtējām grupām, izmantojot ūdeņraža saites. Kur tas ir, tas ir potenciāls ūdens veidošanās reģions.

Indekss

  • 1 Struktūra
    • 1.1 Ūdeņraža tilti
  • 2 Jonu hidroksilgrupa
  • 3 Dehidratācijas reakcija
  • 4 Funkcionālās grupas
    • 4.1. Alkoholi
    • 4.2 Fenoli
    • 4.3. Karbonskābes
  • 5 Atsauces

Struktūra

Kāda ir hidroksilgrupas struktūra? Ūdens molekula ir leņķveida; tas ir, tas izskatās kā bumerangs. Ja jūs "sagriež" vienu no tā galiem - vai to, kas ir tāds pats, izņemiet protonu - var rasties divas situācijas: radikāls ir radīts (OH·) vai hidroksila jonu (OH)-). Tomēr abām ir lineāra molekulārā ģeometrija (bet ne elektroniskā).

Acīmredzot tas ir tāpēc, ka vienkāršās saites orientē divus atomus, lai tie paliktu saskaņoti, bet ne vienādi ar to hibrīda orbitālēm (saskaņā ar valences obligāciju teoriju).

No otras puses, tā ir ūdens molekula H-O-H un zinot, ka tā ir leņķiska, H mainīšana ar R vai Ar ir R-O-H vai Ar-O-H. Šeit precīzais reģions, kurā ir trīs atomi, ir leņķveida molekulārā ģeometrija, bet abu atomu O-H, ir lineārs.

Ūdeņraža tilti

OH grupa atļauj molekulām, kas to savstarpēji mijiedarbojas, izmantot ūdeņraža saites. Viņi paši par sevi nav spēcīgi, bet, tā kā OH struktūras struktūra palielinās, to ietekme vairojas un atspoguļojas tās fizikālajās īpašībās..

Tā kā šiem tiltiem ir nepieciešams, lai to atomi satiktos viens ar otru, OH grupas skābekļa atoms veido taisnu līniju ar otrās grupas ūdeņradi..

Tas rada ļoti specifiskus telpiskus izkārtojumus, piemēram, tos, kas atrodami DNS molekulas struktūrā (starp slāpekļa bāzēm)..

Arī OH grupu skaits struktūrā ir tieši proporcionāls ūdens afinitātei molekulā vai otrādi. Ko tas nozīmē? Piemēram, cukurs, lai gan tam ir hidrofobā oglekļa struktūra, tā lielais OH grupu skaits padara to ļoti šķīstošu ūdenī.

Tomēr dažās cietās daļās starpmolekulārās mijiedarbības ir tik spēcīgas, ka tās "dod priekšroku", lai saglabātu kopā pirms izšķīdināšanas noteiktā šķīdinātājā..

Jonu hidroksilgrupa

Lai gan jonu un hidroksilgrupas ir ļoti līdzīgas, to ķīmiskās īpašības ir ļoti atšķirīgas. Hidroksilgrupa ir ļoti spēcīga bāze; tas nozīmē, ka tā pieņem pat protonus, lai tie kļūtu par ūdeni.

Kāpēc? Tā kā tā ir nepilnīga ūdens molekula, kas ir negatīvi uzlādēta un vēlas, lai to papildinātu ar protonu.

Tipiska reakcija, lai izskaidrotu šī jonu pamatīgumu, ir šāda:

R-OH + OH- => R-O- + H2O

Tas notiek, ja spirta tilpumam pievieno pamata šķīdumu. Šeit alkoksīda jonu (RO-) ir nekavējoties saistīta ar pozitīvu jonu šķīdumā; ti, Na kationu+ (RONa).

Tā kā OH grupai nav nepieciešams protonēt, tā ir ļoti vāja bāze, bet, kā redzams ķīmiskajā vienādojumā, tā var ziedot protonus, lai gan tikai ļoti spēcīgās bāzēs.

Tāpat ir vērts pieminēt OH nukleofilo raksturu-. Ko tu domā? Tā kā tā ir ļoti maza negatīva jonu, tā var ātri pārvietoties, lai uzbruktu pozitīviem kodoliem (nevis atomu kodoliem)..

Šie pozitīvie kodoli ir molekulas atomi, kas cieš no elektroniskas nepilnības to elektronegatīvās vides dēļ.

Dehidratācijas reakcija

OH grupa pieņem protonus tikai ļoti skābā vidē, izraisot šādu reakciju:

R-OH + H+ => R-O2H+

Minētajā izteiksmē H+ ir skāba protons, ko ziedojusi ļoti skāba suga (H. \ t2SO4, HCl, HI uc). Šeit veidojas ūdens molekula, bet tā ir saistīta ar pārējo organisko (vai neorganisko) struktūru.

Daļējs pozitīvais lādiņš uz skābekļa atoma izraisa R-O saites vājināšanos2H+, rezultātā izdalās ūdens. Šī iemesla dēļ tā ir pazīstama kā dehidratācijas reakcija, jo spirti skābes vidē atbrīvo šķidro ūdeni.

Kas tālāk? Kādi ir pazīstami kā alkēni (R2C = CR2 vai R2C = CH2).

Funkcionālās grupas

Spirti

Tikai hidroksilgrupa ir funkcionāla grupa - spirtu grupa. Šāda veida savienojumu piemēri ir etilspirts (EtOH) un propanols (CH3CH2CH2OH).

Tie parasti ir šķidrumi, kas sajaucas ar ūdeni, jo tie var veidot ūdeņraža saites starp to molekulām.

Fenoli

Vēl viens spirta veids ir aromātiskie savienojumi (ArOH). Ar apzīmē arilgrupu, kas ir ne vairāk kā benzola gredzens ar vai bez alkilgrupām.

Šo spirtu aromātiskums padara tos izturīgus pret skābes protonu uzbrukumiem; citiem vārdiem sakot, tos nevar atūdeņot (kamēr OH grupa ir tieši saistīta ar gredzenu).

Tas ir fenola gadījumā (C6H5OH):

Fenoliskais gredzens var būt daļa no lielākas struktūras, kā aminoskābju tirozīnā.

Karbonskābes

Visbeidzot, hidroksilgrupa veido karboksilgrupas, kas atrodas organiskajās skābēs (-COOH), skābes raksturu. Atšķirībā no spirtiem vai fenoliem, OH ir ļoti skābs, protons tiek ziedots spēcīgām vai nedaudz spēcīgām bāzēm..

Atsauces

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2017. gada 7. februāris). Hidroksilgrupas definīcija. Ņemts no: thinkco.com
  2. Vikipēdija. (2018). Hidroksi grupa. Uzņemts no: en.wikipedia.org
  3. Bioloģijas projekts. (2003. gada 25. augusts). Hidroksilamīnskābes. Arizonas bioķīmijas un molekulārās biofizikas katedra. Ņemts no: biology.arizona.edu
  4. Dr. J.A. Colapret. Spirti. Uzņemts no: colapret.cm.utexas.edu
  5. Quimicas.net (2018). Hidroksilgrupa. Saturs iegūts no: quimicas.net
  6. Dr Ian Hunt. Alkoholu atūdeņošana. Kalgari Universitātes Ķīmijas katedra. Ņemts no: chem.ucalgary.ca