Хімія. Повторне видання. 9 клас. Савчин

§ 29. Етанова (оцтова) кислота: фізичні та хімічні властивості, застосування

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

• пояснювати молекулярну та структурну формули етанової кислоти;
• характеризувати фізичні та хімічні властивості етанової кислоти;
• складати рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості етанової кислоти;
• спостерігати реакції, що характеризують хімічні властивості етанової кислоти;
• досліджувати хімічні властивості етанової кислоти та робити висновки з досліджень.

Склад і будова молекули етанової кислоти. На прикладі етанової (оцтової) кислоти ви ознайомитеся з представником класу оксигеновмісних органічних сполук — кислотами.

Розчин цієї кислоти з масовою часткою 9 % відомий під назвою «оцет», його використовують як смакову приправу.

Розглянемо склад і будову молекули етанової кислоти. Її можна розглядати як похідну метану, у молекулі якого один атом Гідрогену заміщений на групу —СООН. Щоб переконатися в цьому, порівняйте структурні формули метану й етанової кислоти.

Скорочена структурна формула та моделі молекули етанової кислоти (рис. 100, 101) доводять, що атом Карбону, як і в інших органічних сполуках, чотиривалентний.

Рис. 100. Кулестержнева модель молекули етанової кислоти

Рис. 101. Масштабна модель молекули етанової кислоти

Фізичні властивості. Етанова кислота — безбарвна рідина, прозора, з характерним запахом, летка, кисла на смак. Вона добре розчиняється у воді й сама розчиняє чимало органічних сполук.

Густина етанової кислоти за звичайних умов — 1,05 г/см³, тобто вона трохи важча за воду. Температура плавлення становить +16,6 °С, температура кипіння — +181,1 °С.

• Поясніть, чому температура кипіння етанової кислоти є високою.

Хімічні властивості. З’ясуємо склад молекули етанової кислоти. Вона складається із залишку молекули метану —СН₃ та карбоксильної групи —СООН. Атом Оксигену, що міститься в карбонільній групі -С=О, сполучений подвійним зв’язком з атомом Карбону та, як більш електронегативний, спричиняє зміщення електронної густини до нього. У результаті послаблюється зв’язок між атомами Оксигену та Гідрогену в гідроксильній групі -ОН. Унаслідок цього атом Гідрогену стає рухливіший і може заміщуватися на інші атоми, підтверджуючи її кислотний характер.

Електролітична дисоціація. Зважаючи на те, що етанова кислота є слабким електролітом, вона дисоціює частково на йони — катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку:

CH₃COOH ⇄ H⁺ + CH₃COO^-.

Дисоціацію кислоти й наявність йонів Гідрогену в розчині можна підтвердити зміною забарвлення індикаторів. Виконаємо демонстраційний дослід.

• Пригадайте дію неорганічних кислот на індикатори.

Дія на індикатори. Дослід 1. Дія станової кислоти на індикатори. Наллємо в три пробірки розчин етанової кислоти об’ємом 1,5-2 мл. У кожну з пробірок додамо по кілька крапель розчинів індикаторів: у першу — лакмусу, У другу — метилового оранжевого, у третю зануримо універсальний індикаторний папір. Спостерігаємо зміну забарвлення індикаторів, що є переконливим доказом кислотного середовища в розчині цієї кислоти.

Взаємодія з металами. Чи взаємодіє етанова кислота з металами, перевіримо за допомогою досліду.

• Пригадайте, як взаємодіють неорганічні кислоти з металами.

Дослід 2. Взаємодія етанової кислоти з магнієм. Покладемо у дві пробірки по гранулі магнію. Наллємо в першу пробірку розчин етанової кислоти, у другу — хлоридну кислоту.

У двох пробірках відбуваються реакції, що супроводжуються утворенням і виділенням водню. Однак у пробірці з етановою кислотою водень утворюється повільніше. Це свідчить про те, що вона є слабкою кислотою. Складемо рівняння реакції:

Йонно-молекулярне рівняння:

2СН₃СООН + Mg → 2СН₃СОО^- + Mg²⁺ + H₂↑.

Загальна назва солей етанової кислоти етаноати.

• Поясніть, чому в йонно-молекулярному рівнянні етанова кислота подана в молену кулярній формі.

Взаємодія з лугами. Як і неорганічні кислоти, етанова кислота взаємодіє з розчинами лугів. Виконаємо демонстраційний дослід.

Дослід 3. Взаємодія етанової кислоти з лугами. Наллємо в пробірку розчин натрій гідроксиду об’ємом 1 мл і додамо кілька крапель розчину фенолфталеїну. Доллємо невеликими порціями розчин етанової кислоти.

Фенолфталеїн знебарвлюється. Отже, етанова кислота нейтралізувала луг:

Йонно-молекулярне рівняння:

СН₃СООН + Na⁺ + ОН^- → СН₃СОО^- + Na⁺ + Н₂О.

Взаємодія з солями. Перевіримо експериментально, чи реагує етанова кислота із солями.

Дослід 4. Взаємодія станової кислоти із солями. Покладемо в пробірку шматочок крейди й доллємо розчин етанової кислоти.

Спостерігаємо виділення газу. Отже, відбулася реакція:

Йонно-молекулярне рівняння:

2СН₃СООН + СаСО₃ → 2СН₃СОО^- + Са²⁺ + СО₂↑ + H₂O.

Результати виконаних досліджень свідчать про те, що етанова кислота виявляє властивості, подібні до властивостей неорганічних кислот.

Однак, як органічна сполука, вона горить слабосвітним полум’ям з утворенням карбон(ІV) оксиду та води.

Застосування етанової кислоти. Етанова кислота відома людству здавна. Її застосовують у побуті та різних галузях (рис. 102).

Рис. 102. Схема застосування етанової кислоти

• Розкажіть про застосування етанової кислоти, скориставшись схемою (рис. 102), або виконайте навчальний проєкт.