תפקודי חמצן: מה הם, תכונות

אל ה תפקוד חמצן הם קבוצה של תרכובות אורגניות שיש להם אטומי חמצן המחוברים לשרשרת הפחמן. האם הם:

• כּוֹהֶל;

• קטון;

• אלדהיד;

• חומצה קרבוקסילית;

• אסטר;

• אֶתֶר.

קראו גם:פחמימנים - תרכובות המורכבות מפחמן ומימן

סיכום על תפקוד החמצן

• פונקציות חמצן הן קבוצה של תרכובות המכילות אטום חמצן. חַמצָן מחובר ישירות לשרשרת הפחמן.

• פונקציות החמצן השונות מאופיינות בסידור מבני ספציפי של אטומים, הנקראת קבוצה פונקציונלית.

• הקבוצות הפונקציונליות אחראיות על המאפיינים של כל פונקציה אורגנית.

• תפקודי החמצן הם: אלכוהול, קטון, אלדהיד, חומצה קרבוקסילית, אסטר ואתר.

שיעור וידאו על תפקוד החמצן

מהן תפקודי החמצן?

תפקודי גוף מחומצן הם אלו ש יש אטום חמצן קשור לאטום חמצן פַּחמָן של שרשרת הפחמן.

פונקציות החמצן הן:

• כּוֹהֶל;

• קטון;

• אלדהיד;

• חומצה קרבוקסילית;

• אסטר;

• אֶתֶר.

הפונקציות האורגניות מזוהים לפי הקבוצה התפקודית שלהם, שהוא סידור מבני של אטומים או קשרים, האחראי על התכונות האופייניות של אותה קבוצה של תרכובות.

חשיבות תפקודי חמצן

נוכחות של פונקציות חמצן בתרכובות אורגניות מסוגל לשנות את התכונות של תרכובות, בהשוואה לפחמימן המתאים, עם מספר שווה של פחמנים.

פונקציות חמצן מאופיינות בהתרחשות של קבוצות הידרוקסיל, קרבוניל או קרבוקסיל. א

נוכחות אטום החמצן מגבירה את האופי הקוטבי תרכובות, מה שהופך אותם ליותר הידרופיליים, כלומר, הגדלת הזיקה שלהם ל מים.

התרחשות של פונקציות חמצן אחראי גם לסוג של כוח בין מולקולריפועל בין מולקולות. טבעם ועוצמתם של כוחות בין-מולקולריים משפיעים על מְסִיסוּת וטמפרטורות ההיתוך והרתיחה.

הטבלה שלהלן מביאה השוואה בין כמה מאפיינים של שלוש תרכובות שיש להן מספר זהה של אטומי פחמן, אך נבדלות בנוכחותן של קבוצות פונקציונליות מחומצנות.

קומפוסט אורגני
בוטאן (C4ח10)	בוטאנון (C4ח8O)	בוטנול (C4ח10O)
פונקציה אורגנית	פַּחמֵימָן	קטון (פונקציית חמצן)	כּוֹהֶל (פונקציית חמצן)
קוטביות	אפולארי	קוֹטבִי	קוֹטבִי
טמפרטורת התכה	-138.3 מעלות צלזיוס	-86 מעלות צלזיוס	-89 מעלות צלזיוס
טמפרטורת רתיחה	-0.5 מעלות צלזיוס	80 מעלות צלזיוס	118 מעלות צלזיוס
כוח בין-מולקולרי דומיננטי	דיפול מושרה	דיפול קבוע	קשרי מימן

כּוֹהֶל

התפקוד האורגני אלכוהול בעל קבוצת הידרוקסיל (-OH) הקשורה ישירות לפחמן רווי, כלומר, אותו אטום פחמן שמקים רק קשרים בודדים.

קבוצה פונקציונלית של אלכוהולים: R-OH (הידרוקסיל).

אלכוהול הם מסווג לפי סוג הפחמן אליו מחובר ההידרוקסיל. לאלכוהול ראשוני יש את ההידרוקסיל המחובר לפחמן הראשוני. לאלכוהולים משניים יש את קבוצת ההידרוקסיל המחוברת לפחמן משני, ולאלכוהולים שלישוניים קבוצת ה-OH שלהם מחוברת לפחמנים שלישוניים.

תרכובת אורגנית שיש לה רק הידרוקסיל אחד נקראת מונו-אלכוהול. אם יש לו שתי קבוצות הידרוקסיל, זה נקרא דיאלכוהל. מעל זה, המולקולות נקראות polyalcohols.

א המינוח לאלכוהול ממלא אחר המלצת Iupac (האיחוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית), בהתחשב בהרכבת השם של מבנים כימיים בשלושה חלקים:

• קידומת - קשורה למספר הפחמנים.

• Infix - מתייחס לסוג הקשר הכימי שנוצר בין אטומי פחמן.

• סיומת - קשורה לקבוצה הפונקציונלית. במקרה של אלכוהול, הסיומת המשמשת היא -שלום.

ראה דוגמאות:

O האלכוהול העיקרי הוא אתאןל (CH₃CH₂OH), משמש כדלק, במשקאות אלכוהוליים, כממס כימי, חומר ניקוי וחיטוי.

קטון

פונקציית הקטון האורגני תואמת את קבוצה פונקציונלית קרבוניל (C=O), הממוקמת בין שני אטומי פחמן של שרשרת הפחמן.

קבוצה פונקציונלית של קטונים: R₁–(C=O)–R₂.

קטונים הם מסווגים לפי מספר קבוצות הקרבוניל:

• מונוקטונים - בעלי קבוצת קרבוניל אחת.

• דיקטונים - יש שתי קבוצות קרבוניל.

• פוליטונים - יש יותר משתי קבוצות קרבוניל.

א מינוח עבור קטונים עוקב אחר כללי Iupac, אך עם הבדל באיות של הסיומת. קטונים מזוהים על ידי הסיומת -על.

באופן כללי, קטונים מוצאים שימוש בייצור של כימיקלים ותרופות אחרים. בתעשייה, קטונים משמשים כממיסים לצבעים, צבעים ולכות. אחד הקטונים הידועים ביותר הוא פרופנון, המכונה בפי העם אצטון. תמיסות אצטון משמשות להסרת לק.

קראו גם:אמידים - תרכובות שיש להן חנקן המחובר לקרבוניל

אלדהיד

פונקציית האלדהיד האורגני היא מאופיין בנוכחות של הקבוצה הפונקציונלית קרבוניל, שלאטום הפחמן שלו יש קשר מימן.

קבוצה פונקציונלית של אלדהידים: H–C=O (פורמיל).

אלדהידים מתרחשים תמיד בקצה שרשראות הפחמן מכיוון שאטום הפחמן שלהם צריך להיות קשור לפחות לאטום מימן אחד.

א מינוח עבור תרכובות אלדהיד עוקב אחר כללי IUPAC, שונה בסיומת. אלדהידים מזוהים על ידי הסיומת -אל.

אלדהידים משמשים באופן תעשייתי לייצור בשמים ו תַבלִין, שכן ריחו וטעמו משתנים בהתאם לאורך שרשרת הפחמן. תרכובות אלדהיד משמשות בין היתר גם בייצור מוצרי ניקוי, תרופות, פולימרים. אלדהידים עם שרשרת פחמן קצרה יכולים לשמש כחומר שימור, כמו המפורסם פורמלין, שהוא אלדהיד בשם מתנאל.

פורמלדהיד הוא אלדהיד המשמש לשימור רקמות.

חומצה קרבוקסילית

פונקציית החומצה הקרבוקסילית האורגנית מזוהה על ידי נוכחות הקבוצה הפונקציונלית קרבוקסילית (-COOH).

קבוצה פונקציונלית של חומצות קרבוקסיליות: –(C=O)OH או –COOH.

תרכובות השייכות לפונקציה אורגנית זו הן חומצות חלשות, שכן הן משחררות בקלות יוני H⁺ בתמיסה מימית.

א מינוח לחומצות קרבוקסיליות עוקב אחר כללי Iupac, אולם המונח "חומצה" מופיע לפני הקידומת שמציינת את מספר הפחמן, והסיומת המשמשת היא -oic.

O החומצה הקרבוקסילית הנפוצה ביותר בחיי היומיום היא חומצה אצטית, חומר הקיים בחומץ. ויטמין C, המצוי בשפע בפירות הדר רבים, הוא מולקולה אורגנית הנקראת חומצה אסקורבית.

אסתר

פונקציית האסטר האורגני מזוהה על ידי נוכחות הקבוצה הפונקציונלית קרבוניל, שלאטום הפחמן שלו יש ליגנד חמצן.

קבוצה פונקציונלית של אסטרים: –R–(C=O)O–R'.

האסטרים הם נגזרות של חומצות קרבוקסיליות, שונים מאלה בכך שיש להם רדיקל אלקיל המחובר לאטום החמצן במקום לאטום המימן.

מולקולות השייכות לפונקציית האסטר נוצרות מהתגובה בין חומצה קרבוקסילית לאלכוהול, תגובה המכונה אסטריפיקציה.

הכללים עבור מינוח של אסטרים שהוגדר על ידי Iupac קחו בחשבון שהמולקולה נוצרת על ידי שני חלקים:

המאפיין העיקרי של אסטרים הוא שלהם יכולת לדמות טעם וארומה של מזונות טבעיים, לפי אורך שרשראות הפחמן (R₁ ור₂). בשל כך, נעשה שימוש נרחב באסטרים כחומרי טעם וריח בתעשיית המזון, בייצור תרופות, בשמים וקוסמטיקה.

אֶתֶר

הפונקציה האורגנית האתרית היא מאופיין בכך שיש אטום חמצן בין שתי שרשראות פחמן.

קבוצה פונקציונלית של אתרים: R–O–R.

אתרים הם חומרים דליקים ביותר, בעלי ריח אופייני וחזק.

א המינוח הרשמי של Iupac עבור אתרים עוקב אחר קידומת הסדר + infix + סיומת. עם זאת, הצד של המולקולה שיש בו פחות פחמנים מקבל את הסיומת -אוקסי בעוד ששרשרת הפחמן הארוכה יותר נקראת כאילו היא פחמימן, המקבלת את הסיומת -o.

האתרים הם משמש כממיסים לצבעים, שרפים, שמנים ושומנים. כתוצאה מכך, הם משמשים בתהליכים תעשייתיים ותרופות שונים. האתר שימש בעבר כחומר הרדמה, והוחלף בחומרים בטוחים אחרים בימינו.

קראו גם:תרכובות ניטרו - תרכובות המכילות קבוצות ניטרו (NO2) במולקולה שלהן

פתרו תרגילים על תפקודי חמצן

שאלה 1

(Uece) בכימיה אורגנית, קבוצה פונקציונלית מוגדרת כמבנה מולקולרי שנותן לחומרים התנהגות כימית דומה. קבוצת התרכובות שיש להן אותה קבוצה פונקציונלית נקראת פונקציה אורגנית. סמן את האפשרות המציגה נכונה את התרכובת ואת הפונקציה האורגנית אליה היא שייכת.

פתרון הבעיה:

האות ג'

בין החלופות, היחיד שמבטא נכון את הקבוצה הפונקציונלית לשם הפונקציה הכימית הוא פריט C. פונקציית האסטר האורגני מוגדרת על ידי הקבוצה הפונקציונלית קרבוניל, שלאטום הפחמן שלה יש גם ליגנד חמצן.

בפריט א', קבוצת האתר הפונקציונלית באה לידי ביטוי.

בפריט B, הקבוצה הפונקציונלית של הקטון באה לידי ביטוי.

בפריט D באה לידי ביטוי הקבוצה הפונקציונלית של האמיד. אמינים זה אמידים שייכים לפונקציות החנקן.

שאלה 2

(UCS-RS) במאה ה-5 לפני הספירה. ג', היפוקרטס, רופא יווני, כתב שמוצר קליפת ערבה מקל על כאב ומוריד חום. אותו מוצר, אבקת חומצה, אף מוזכר בטקסטים מהתרבויות העתיקות של המזרח התיכון, שומר, מצרים ואשור. ילידים אמריקאים השתמשו בו גם נגד כאבי ראש, חום, שיגרון ורעידות. תרופה זו היא מבשר לאספירין, שהמבנה הכימי שלה מוצג להלן.

הפונקציות האורגניות הקיימות במבנה של אספירין, המיוצגות לעיל, הן:

א) חומצה קרבוקסילית ואסטר.

ב) אלכוהול ואתר.

ג) אמין ואמיד.

ד) אמין ואתר.

ה) חומצת אמינו ואלכוהול.

פתרון הבעיה:

מכתב

מאת אנה לואיזה לורנצן לימה
מורה לכימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-oxigenadas.htm