Propiedades
de los ácidos carboxílicos y sus derivados
Los ácidos
carboxílicos son compuestos caracterizados por la presencia
del grupo carboxilo (-COOH) unido a un grupo alquilo
o arilo. Cuando la cadena carbonada presenta un solo grupo
carboxilo, los ácidos se llaman monocarboxilicos o ácidos
grasos, se les denomina así ya que se obtienen por hidrólisis
de las grasas.
El primer miembro de la serie alifática de los ácidos
carboxílicos es el ácido metanóico o ácido
fórmico, este ácido se encuentra en la naturaleza segregado
por las hormigas al morder.
El primer miembro del grupo aromático es el fenilmetanóico
o ácido benzóico. Cuando la cadena carbonada presenta
dos grupos carboxilo, los ácidos se llaman dicarboxílicos,
siendo el primer miembro de la serie alifática el 1, 2 etanodíoco
o ácido oxálico.
Propiedades Físicas:
Solubilidad: El grupo carboxilo –COOH confiere carácter
polar a los ácidos y permite la formación de puentes
de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico
y la molécula de agua. La presencia de dos átomos de
oxígeno en el grupo carboxilo hace posible que dos moléculas
de ácido se unan entre sí por puente de hidrógeno
doble, formando un dímero cíclico.
Esto hace que los primeros cuatro ácidos monocarboxílicos
alifáticos sean líquidos completamente solubles en agua.
La solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de
átomos de carbono. A partir del ácido dodecanóico
o ácido láurico los ácidos carboxílicos
son sólidos blandos insolubles en agua.
En los ácidos aromáticos monocarboxílicos, la
relación carbono-carbono es de 6:1 lo que provoca que la solubilidad
se vea disminuida con respecto a los ácidos monocarboxílicos
alifáticos.
Punto
de ebullición: Los ácidos carboxílicos
presentan puntos de ebullición elevados debido a la presencia
de doble puente de hidrógeno.
Punto de fusión: El punto de fusión varía
según el número de carbonos, siendo más elevado
el de los ácidos fórmico y acético, al compararlos
con los ácidos propiónico, butírico y valérico
de 3, 4 y 5 carbonos, respectivamente. Después de 6 carbonos
el punto de fusión se eleva de manera irregular.
Esto se debe a que el aumento del número de átomos de
carbono interfiere en la asociación entre las moléculas.
Los ácidos monocarboxílicos aromáticos son sólidos
cristalinos con puntos de fusión altos respecto a los ácidos
alifáticos.
Los ácidos fórmico y acético (1, 2 carbonos)
son líquidos de olores irritantes. Los ácidos butíricos,
valeriano y capróico (4, 5 y 6 carbonos) presentan olores desagradables.
Los ácidos con mayor cantidad de carbonos presentan poco olor.
Constantes
físicas de algunos ácidos carboxílicos
Propiedades Químicas:
El comportamiento químico de los ácidos carboxílicos
esta determinado por el grupo carboxilo -COOH. Esta función
consta de un grupo carbonilo (C=O) y de un hidroxilo (-OH). Donde
el -OH es el que sufre casi todas las reacciones: pérdida de
protón (H+) o reemplazo del grupo –OH por
otro grupo.
Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de
reacciones químicas como la oxidación de alcoholes primarios,
de los compuestos alquil-bencénicos y por la hidrólisis
de nitrilos entre otras.
Oxidación
de alcoholes primarios: para obtener ácidos carboxílicos
mediante esta reacción, el alcohol primario se trata con un
agente
oxidante fuerte donde el alcohol actúa como un agente reductor
oxidándose hasta ácido carboxílico.
Oxidación de los compuestos alquil-bencénicos:
la oxidación de los derivados alquil-bencénicos con
mezclas oxidantes fuertes llevan a la formación de ácidos
carboxílicos.
Hidrólisis de Nitrilos: los
nitrilos se hidrolizan al ser sometidos a ebullición con
ácidos minerales o álcalis en solución acuosa,
generando ácidos carboxílicos mediante sustitución
nucleofílica.
Derivados
de los Ácidos Carboxílicos: Los derivados carboxílicos
son compuestos que presentan el grupo acilo o el grupo aroilo en los
ácidos alifáticos o aromáticos.
Entre los derivados de los ácidos carboxílicos se encuentran:
las sales de ácido, los ésteres, los haluros de ácidos,
anhídridos de ácidos, amidas
e imidas.
Propiedades físicas de los derivados de ácidos carboxílicos:
Los
ésteres no presentan puentes de hidrógeno intermolecular
por lo que sus puntos de ebullición son similares a los de
los alcanos de pero molecular similar. A partir de los tres átomos
de carbono, su solubilidad en agua disminuye. Se disuelven bien en
solventes orgánicos. Los más volátiles tienen
olores agradables. Se usan en perfumería y para preparar condimientos
artificiales.
Haluros de ácido:
La mayor importancia la tienen los cloruros de ácido. El primer
miembro de la serie alifática es el cloruro de metanoilo o
cloruro de formilo, el cual es un compuesto inestable.
La mayoría son líquidos de bajo punto de fusión
y olores irritantes. No presentan puente de hidrógeno intermolecular,
por lo que sus puntos de ebullición son más bajos que
los de los ácidos de los que se derivan.
Anhídridos
de ácido: En este grupo sólo tiene importancia
el anhídrido etanóico, que es un compuesto polar, no
presenta puente de hidrógeno intermolecular por ser el producto
de la deshidratación de dos moles de ácido carboxílico.
Sus puntos de ebullición son similares a los de los aldehídos
y cetonas de peso molecular semejante.
El primer miembro de la serie alifática es la metanamida o
formamida que es diluida a temperatura ambiente, el resto de las amidas
son sólidas. Presentan un puente de hidrógeno intermolecular
por lo que sus puntos de ebullición son altos.
Son compuestos polares,
lo cual junto con la formación de puente de hidrógeno
con el agua las hace solubles en esta. La solubilidad disminuye a
partir de los cinco carbonos, debido a que la relación carbono
– amino es mayor que 3:1. La etanamida y sus homólogos
son excelentes solventes orgánicos.
REFERENCIAS:
Requena, L. Vamos a Estudiar Química Orgánica. (2001).
Ediciones ENEVA Caracas.
Marcano, D., Cortés, L. Química Orgánica. (1982).
Editorial Reverte S.A.
http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l6/pfis.html.
16-05-2004
http://usuarios.lycos.es/alonsoquevedo/formulaorganica/acidos_carboxilicos.htm
16-05-2004
http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/grupofun/acarboxi/recarbox.htm.
16-05-2004
http://www.abacovital.com/fichastecnicas/polimeros/acidosc.htm.
16-05-2004
http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l16/abase.html.
16-05-2004
http://132.248.56.130/organica/qo2/acidos2/acidos.htm. 03-05-2004.
