Acizi carboxilici și derivați

Acizii carboxilici au grupa $-\mathrm{COOH}$: acidul acetic este $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}$. Derivații lor includ esterii $\mathrm{RCOO}{\mathrm{R}}^{\prime }$, amidele $\mathrm{RCON}{\mathrm{H}}_2$, anhidridele $(\mathrm{RCO}{)}_2\mathrm{O}$, halogenurile acide $\mathrm{RCOCl}$ și nitrilii $\mathrm{RC}\equiv \mathrm{N}$. Acidul cu un alcool dă ester și apă; halogenura acidă cu apă dă acid și HCl. Nitrilul prin hidroliză formează mai întâi amidă, apoi acid carboxilic. Acizii reacționează cu bazele, cu carbonații și cu bicarbonații.

Ordinea tăriei acizilor, folosită în probleme: HCl > R–COOH > H₂CO₃ > C₆H₅–OH > H₂O > R–OH. Un acid mai tare scoate un acid mai slab din sărurile lui.

Denumire. Acizii saturați au sufixul -oic: acid metanoic (formic), etanoic (acetic), propanoic, butanoic; acidul benzoic este ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5\mathrm{COOH}$. Restul $\mathrm{R}-\mathrm{CO}-$ se numește acil. Esterii se denumesc alcanoat de alchil (etanoat de etil), amidele au sufixul -amidă (etanamidă), halogenurile acide sunt cloruri de acil (clorură de etanoil), iar nitrilii se numesc după hidrocarbura cu același număr de atomi de carbon: etannitril, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\equiv \mathrm{N}$.

Proprietăți ale acizilor. Primii termeni (metanoic, etanoic, propanoic, butanoic) se amestecă cu apa, iar solubilitatea scade cu lungirea catenei. Moleculele de acid formează dimeri prin legături de hidrogen între grupele carboxil, de aceea acidul etanoic fierbe la $118{}^{\circ }\mathrm{C}$, mult peste etanol ($78{}^{\circ }\mathrm{C}$). Acidul metanoic este mai tare decât acidul etanoic, pentru că radicalul metil donor de electroni scade aciditatea. Esterii nu au legături de hidrogen între molecule: fierb mai jos decât acizii izomeri cu ei și sunt puțin solubili în apă.

Obținerea derivaților. Clorura de acetil rezultă din acid și pentaclorură de fosfor, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{PC}{\mathrm{l}}_5\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COCl}+\mathrm{POC}{\mathrm{l}}_3+\mathrm{HCl}$. Anhidrida acetică se formează prin eliminarea unei molecule de apă între două molecule de acid, $2C{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}\to (\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{)}_2\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Acetamida rezultă din acetatul de amoniu încălzit, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COON}{\mathrm{H}}_4\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CON}{\mathrm{H}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, iar prin deshidratarea amidei se obține nitrilul.

Reactivitate. Derivații acizilor reacționează cu apa (hidroliză) și cu alcoolii, în ordinea descrescătoare a reactivității: halogenuri acide, anhidride, esteri, amide. Hidroliza esterilor în mediu acid este reversibilă, iar în mediu bazic este ireversibilă și dă sarea acidului. Acetamida este solidă, cu punctul de topire la $82{}^{\circ }\mathrm{C}$, iar etannitrilul este lichid, cu punctul de fierbere la $82{}^{\circ }\mathrm{C}$. Esterii inferiori sunt lichizi volatili, cu miros plăcut, utilizați ca solvenți și arome.

Exemplu rezolvat 1: $120$ g acid acetic se amestecă cu $92$ g etanol, în prezența acidului sulfuric. Ce masă de ester se formează, dacă echilibrul se stabilește la $2/3$ din cantitatea teoretică, adică la randament de $66,7\%$?

1. $n(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH})=120/60=2$ mol; $n({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH})=92/46=2$ mol, deci amestecul este echimolecular.
2. Din $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}\rightleftharpoons \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COO}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ s-ar forma teoretic $2$ mol ester.
3. Se formează practic $2\cdot 2/3=1,333$ mol ester, adică $1,333\cdot 88=117,3$ g.

Exemplu rezolvat 2: acilarea amoniacului cu clorură de acetil.

1. Ecuația este $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COCl}+2N{\mathrm{H}}_3\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CON}{\mathrm{H}}_2+\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{Cl}$; al doilea mol de amoniac leagă HCl.
2. Pentru $7,85$ g clorură de acetil ($M=78,5$ g/mol), $n=0,1$ mol, se consumă $0,2$ mol amoniac, adică $3,4$ g.
3. Rezultă $0,1$ mol acetamidă ($5,9$ g) și $0,1$ mol clorură de amoniu ($5,35$ g); bilanțul maselor este $7,85+3,4=11,25=5,9+5,35$.

Exemplu rezolvat 3: hidroliza bazică a acetatului de etil.

1. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COO}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5+\mathrm{NaOH}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COONa}+{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}$; $44$ g ester ($M=88$ g/mol) înseamnă $0,5$ mol.
2. Se consumă $0,5$ mol NaOH, adică $20$ g.
3. Rezultă $0,5$ mol acetat de sodiu ($0,5\cdot 82=41$ g) și $0,5$ mol etanol ($23$ g). Reacția merge până la consumarea esterului, pentru că sarea formată nu se mai esterifică.

Exemplu rezolvat: saponificarea unei grăsimi

Se saponifică total 267 g de tristearină (tristearat de glicerină, C₅₇H₁₁₀O₆) cu hidroxid de sodiu. Ce masă de NaOH se consumă și ce mase de săpun și de glicerină se obțin? (Mase atomice: C 12, H 1, O 16, Na 23.)

1. Masa molară a tristearinei: $M=57\cdot 12+110+6\cdot 16=890$ g/mol, deci $n=\frac{267}{890}=0,3$ mol.
2. Un mol de triglicerid consumă 3 mol de NaOH și dă 3 mol de stearat de sodiu și 1 mol de glicerină.
3. Hidroxidul de sodiu: $0,9\cdot 40=36$ g. Săpunul (stearatul de sodiu, C₁₇H₃₅–COONa, 306 g/mol): $0,9\cdot 306=275,4$ g. Glicerina (92 g/mol): $0,3\cdot 92=27,6$ g.

Verificare: masa se conservă, $267+36=303$ g și $275,4+27,6=303$ g.

Acizii carboxilici saturați și esterii saturați cu aceeași formulă ${\mathrm{C}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{H}}_{2n}{\mathrm{O}}_2$ sunt izomeri de funcțiune: ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6{\mathrm{O}}_2$ corespunde la acid propanoic, etanoat de metil și metanoat de etil. Anhidrida acetică reacționează cu apa: $(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CO}{)}_2\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2C{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}$. Clorura de acetil cu amoniac dă acetamidă; HCl rezultat este fixat de amoniacul în exces. Hidroliza nitrilului adaugă apă și transformă grupa $-\mathrm{C}\equiv \mathrm{N}$ în $-\mathrm{COOH}$.

Problemă. Hidroliza totală a $20,5$ g etannitril formează acid acetic și amoniac. Amoniacul se îndepărtează din amestec. Ce masă de soluție NaOH $20\%$ neutralizează acidul obținut?

1. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\equiv \mathrm{N}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COOH}+\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$; $M(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CN})=41$ g/mol, deci $n=20,5/41=0,5$ mol.
2. Rezultă $0,5$ mol acid acetic, iar neutralizarea cere $0,5$ mol NaOH, adică $20$ g.
3. Masa soluției este $m_s=20\cdot 100/20=100$ g.

Ester necunoscut. Un ester saturat are $M=88$ g/mol, iar prin hidroliză dă un alcool cu doi atomi de carbon. Formula generală ${\mathrm{C}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{H}}_{2n}{\mathrm{O}}_2$ conduce la $14n+32=88$, deci $n=4$ și esterul este ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_8{\mathrm{O}}_2$. Alcoolul are doi atomi de carbon (etanol), deci acidul are tot doi: esterul este etanoatul de etil.

Complement grupat. Despre etanoatul de etil, alegeți afirmațiile corecte:

1. este un ester;
2. prin hidroliză bazică dă acetat și etanol;
3. este izomer cu acidul butanoic;
4. conține grupa $-\mathrm{N}{\mathrm{H}}_2$.

A. Numai 1, 2 și 3 sunt corecte. B. Numai 1 și 3 sunt corecte. C. Numai 2 și 4 sunt corecte. D. Numai 4 este corectă. E. Toate sunt corecte sau toate sunt false.

Răspuns: A. Afirmația 1 este adevărată: molecula conține grupa $-\mathrm{COO}-$ între doi radicali. Afirmația 2 este adevărată: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COO}{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5+\mathrm{NaOH}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COONa}+{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}$. Afirmația 3 este adevărată, deoarece etanoatul de etil și acidul butanoic au aceeași formulă moleculară, ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_8{\mathrm{O}}_2$, și funcțiuni diferite. Afirmația 4 este falsă: grupa $-\mathrm{N}{\mathrm{H}}_2$ apare în amine și în amide, nu în esteri.

Unde apare la examen

• Admiterea la Medicină, UMFCD: tematica pentru 2026 include, din manualul de clasa a X-a (Grup Editorial Art), capitolul „Acizi carboxilici” (paginile 100–116), iar din manualul de clasa a XI-a (LVS Crepuscul) „Compuși carboxilici” și „Derivați funcționali ai acizilor carboxilici” (paginile 32–38), plus reacțiile de esterificare și de hidroliză și caracterul acido-bazic (tematica de admitere UMFCD 2026). Formatul testului este pe pagina Admitere Medicină UMFCD.
• Bacalaureatul, chimie organică: programa de examen include reacțiile acidului acetic, esterificarea acidului salicilic și hidroliza acidului acetilsalicilic, grăsimile (hidrogenarea și hidroliza lor), săpunurile și detergenții, cu acțiunea de spălare și obținerea săpunului (programa de bacalaureat, anexa 2 la OMENCS 5070/2016).

Greșeli frecvente

• Greșit: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CON}{\mathrm{H}}_2$ este amină.
  Corect: Este amidă, cu N legat de carbonil.
• Greșit: Nitrilul are grupa $-\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$.
  Corect: Nitrilul are $-\mathrm{C}\equiv \mathrm{N}$; $-\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ este grupa nitro.
• Greșit: Esterificarea acidului acetic cu etanol se desfășoară complet, până la consumarea reactanților.
  Corect: Reacția este reversibilă; într-un amestec echimolecular randamentul este de $66,7\%$.
• Greșit: Hidroliza esterilor cu soluție de NaOH este reversibilă, ca cea acidă.
  Corect: În mediu bazic se formează sarea acidului, care nu se mai esterifică, deci reacția este ireversibilă.

Înainte și după

Întrebări frecvente