Các nhóm cấu trúc, ion và chức năng của hydroxyl (OH)



các nhóm hydroxyl (OH) là cái có nguyên tử oxy và giống như một phân tử nước. Nó có thể được tìm thấy như một nhóm, một ion hoặc một gốc (OH·). Trong thế giới của hóa học hữu cơ, về cơ bản, nó liên kết với nguyên tử carbon, mặc dù nó cũng có thể làm như vậy với lưu huỳnh hoặc phốt pho.

Mặt khác, trong hóa học vô cơ tham gia dưới dạng ion hydroxyl (cụ thể hơn là ion hydroxit hoặc oxy hóa). Đó là, loại liên kết giữa nó và kim loại không phải là cộng hóa trị, mà là ion hoặc phối hợp. Bởi vì điều này, nó là một "nhân vật" rất quan trọng xác định các thuộc tính và biến đổi của nhiều hợp chất.

Như có thể thấy trong hình trên, nhóm OH được liên kết với một gốc được ký hiệu bằng chữ R (nếu là alkyl) hoặc với chữ Ar (nếu nó thơm). Để không phân biệt giữa hai loại này, đôi khi nó được biểu diễn liên kết với một "làn sóng". Vì vậy, tùy thuộc vào những gì đằng sau "làn sóng" đó, chúng ta nói về một hợp chất hữu cơ hoặc một hợp chất khác.

Nhóm OH đóng góp gì cho phân tử mà nó được liên kết? Câu trả lời là trong các proton của nó, có thể được "chộp lấy" bởi các bazơ mạnh để tạo thành muối; họ cũng có thể tương tác với các nhóm xung quanh khác thông qua các liên kết hydro. Bất cứ nơi nào, nó đại diện cho một khu vực tiềm năng của sự hình thành nước.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
    • 1.1 Cầu hydro
  • 2 ion hydroxyl
  • 3 Phản ứng khử nước
  • 4 nhóm chức năng
    • 4.1 Rượu
    • 4.2 Phenol
    • 4.3 Axit cacboxylic
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Cấu trúc của nhóm hydroxyl là gì? Các phân tử nước là góc; đó là, nó trông giống như một boomerang. Nếu bạn "cắt" một trong hai đầu của nó - hoặc giống nhau, hãy loại bỏ một proton - hai tình huống có thể xảy ra: gốc được tạo ra (OH·) hoặc ion hydroxyl (OH-). Tuy nhiên, cả hai đều có dạng hình học phân tử tuyến tính (nhưng không phải là điện tử).

Rõ ràng điều này là do các liên kết đơn giản định hướng hai nguyên tử giữ thẳng hàng, nhưng không giống với quỹ đạo lai của chúng (theo lý thuyết liên kết hóa trị).

Mặt khác, là phân tử nước H-O-H và biết rằng nó có góc, thay đổi H bằng R hoặc Ar tạo ra R-O-H hoặc Ar-O-H. Ở đây, vùng chính xác liên quan đến ba nguyên tử là hình học phân tử góc, nhưng của hai nguyên tử O - H, là tuyến tính.

Cầu hydro

Nhóm OH cho phép các phân tử có nó tương tác với nhau thông qua các liên kết hydro. Bản thân chúng không mạnh, nhưng khi số lượng OH tăng lên trong cấu trúc của hợp chất, hiệu ứng của chúng nhân lên và được phản ánh trong các tính chất vật lý của cùng một.

Vì những cây cầu này yêu cầu các nguyên tử của chúng gặp nhau, nên nguyên tử oxy của nhóm OH phải tạo thành một đường thẳng với hydro của nhóm thứ hai.

Điều này dẫn đến sự sắp xếp không gian rất cụ thể, chẳng hạn như những sự tìm thấy trong cấu trúc của phân tử DNA (giữa các cơ sở nitơ).

Ngoài ra, số lượng nhóm OH trong một cấu trúc tỷ lệ thuận với ái lực của nước đối với phân tử hoặc ngược lại. Nó có nghĩa là gì? Ví dụ, đường mặc dù có cấu trúc carbon kỵ nước, nhưng số lượng lớn các nhóm OH làm cho nó rất hòa tan trong nước.

Tuy nhiên, trong một số chất rắn, các tương tác liên phân tử mạnh đến mức chúng "thích" ở lại với nhau trước khi hòa tan trong một dung môi nhất định.

Hydroxyl ion

Mặc dù ion và nhóm hydroxyl rất giống nhau, tính chất hóa học của chúng rất khác nhau. Ion hydroxyl là một bazơ cực kỳ mạnh; nghĩa là, nó chấp nhận các proton, thậm chí bằng vũ lực, để trở thành nước.

Tại sao? Bởi vì nó là một phân tử nước không hoàn chỉnh, tích điện âm và lo lắng sẽ được hoàn thành với việc bổ sung một proton.

Một phản ứng điển hình để giải thích tính cơ bản của ion này là:

R-OH + OH- => R-O- + H2Ôi

Điều này xảy ra khi một giải pháp cơ bản được thêm vào rượu. Ở đây ion kiềm (RO-) ngay lập tức được liên kết với một ion dương trong dung dịch; đó là cation Na+ (RONa).

Vì nhóm OH không cần proton, nó là một bazơ cực kỳ yếu, nhưng như có thể thấy trong phương trình hóa học, nó có thể tặng các proton, mặc dù chỉ trên các bazơ rất mạnh.

Tương tự như vậy, điều đáng nói là nhân vật nucleophilic OH-. Ý bạn là gì Vì nó là một ion âm rất nhỏ, nó có thể di chuyển nhanh để tấn công các hạt nhân dương tính (không phải hạt nhân nguyên tử).

Những hạt nhân tích cực này là các nguyên tử của một phân tử bị thiếu điện tử do môi trường điện từ của chúng.

Phản ứng mất nước

Nhóm OH chỉ chấp nhận các proton trong môi trường axit, tạo ra phản ứng sau:

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

Trong biểu hiện nói H+ là một proton axit được tặng bởi một loài rất axit (H2VẬY4, HCl, HI, v.v.). Ở đây một phân tử nước được hình thành, nhưng nó được liên kết với phần còn lại của cấu trúc hữu cơ (hoặc vô cơ).

Điện tích dương một phần trên nguyên tử oxy gây ra sự suy yếu của liên kết R-O2H+, dẫn đến việc giải phóng nước. Vì lý do này, nó được gọi là phản ứng mất nước, vì rượu trong môi trường axit giải phóng nước lỏng.

Tiếp theo là gì? Sự hình thành của cái được gọi là anken (R2C = CR2 hoặc R2C = CH2).

Các nhóm chức năng

Rượu

Chỉ riêng nhóm hydroxyl đã là một nhóm chức: đó là rượu. Ví dụ về loại hợp chất này là rượu ethyl (EtOH) và propanol (CH3CH2CH2OH).

Chúng thường là chất lỏng có thể trộn với nước vì chúng có thể tạo liên kết hydro giữa các phân tử của chúng.

Phenol

Một loại rượu khác là chất thơm (ArOH). Ar biểu thị một gốc aryl, không nhiều hơn một vòng benzen có hoặc không có các nhóm thế alkyl.

Độ thơm của các rượu này làm cho chúng chống lại các cuộc tấn công của proton axit; nói cách khác, chúng không thể bị mất nước (miễn là nhóm OH được liên kết trực tiếp với vòng).

Đây là trường hợp của phenol (C6H5OH):

Vòng phenolic có thể là một phần của cấu trúc lớn hơn, như trong tyrosine axit amin.

Axit cacboxylic

Cuối cùng, nhóm hydroxyl tạo thành đặc tính axit của nhóm carboxyl có trong các axit hữu cơ (-COOH). Ở đây, không giống như rượu hoặc phenol, OH rất có tính axit, proton của nó được tặng cho các bazơ mạnh hoặc hơi mạnh.

Tài liệu tham khảo

  1. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 7 tháng 2 năm 2017). Định nghĩa nhóm Hydroxyl. Lấy từ: thinkco.com
  2. Wikipedia. (2018). Nhóm hydroxy. Lấy từ: en.wikipedia.org
  3. Dự án Sinh học. (Ngày 25 tháng 8 năm 2003). Axit amin hydroxyl. Khoa Hóa sinh và Sinh học Phân tử Đại học Arizona. Lấy từ: sinh học.arizona.edu
  4. Bác sĩ J.A. Colapret. Rượu. Lấy từ: colapret.cm.utexas.edu
  5. Quimicas.net (2018). Nhóm Hydroxyl. Lấy từ: quimicas.net
  6. Tiến sĩ Ian Hunt. Mất nước của cồn. Khoa Hóa học, Đại học Calgary. Lấy từ: chem.ucacheary.ca