Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Carboxylic acids and derivatives · ⁨الأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 18 · ⁨الموضوع 18⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:02

الأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها

افتح زجاجة خل وتعرف عليها فوراً. ذلك الرائحة الحادة هي حمض الإيثانويك، والخل هو مجرد محلول ضعيف منه في الماء. اسكب قليلاً على…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

18.1

Carboxylic acids · ⁨الأحماض الكربوكسيلية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. recall the reactions by which carboxylic acids can be produced: (a) oxidation of primary alcohols and aldehydes with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and refluxing (b) hydrolysis of nitriles with dilute acid or dilute alkali followed by acidification (c) hydrolysis of esters with dilute acid or dilute alkali and heat followed by acidification
  2. describe: (a) the redox reaction with reactive metals to produce a salt and $\text{H}_2(\text{g})$ (b) the neutralisation reaction with alkalis to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (c) the acid–base reaction with carbonates to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ and $\text{CO}_2(\text{g})$ (d) esterification with alcohols with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst (e) reduction by $\text{LiAlH}_4$ to form a primary alcohol
العربية
  1. استذكر التفاعلات التي يمكن من خلالها إنتاج الأحماض الكربوكسيلية: (أ) أكسدة الكحولات الأولية والألدهيدات مع $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ محمض أو $\text{KMnO}_4$ محمض والتحليل بالماء الساخن (ب) تحلل النتريلات مع حمض مخفف أو قاعدة مخففة متبوعاً بالحموضة (ج) تحلل الإسترات مع حمض مخفف أو قاعدة مخففة والحرارة متبوعاً بالحموضة
  2. صف: (أ) تفاعل الأكسدة والاختزال مع المعادن النشطة لإنتاج ملح و$\text{H}_2(\text{g})$ (ب) تفاعل التعادل مع القواعد لإنتاج ملح و$\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (ج) تفاعل الحمض والقاعدة مع الكربونات لإنتاج ملح و$\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ و$\text{CO}_2(\text{g})$ (د) التسترة مع الكحولات باستخدام $\text{H}_2\text{SO}_4$ مركز كمحفز (هـ) الاختزال بواسطة $\text{LiAlH}_4$ لتكوين كحول أولي

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

A carboxylic acid 羧酸 has the $\text{–COOH}$ (carboxyl) functional group. It is a weak acid.

Making carboxylic acids

  • oxidation 氧化 of a primary alcohol 醇 or an aldehyde 醛 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or $\text{KMnO}_4$, with reflux 回流 (so it is fully oxidised).
  • hydrolysis 水解 of a nitrile 腈 with dilute acid or alkali, then acidifying.
  • hydrolysis of an ester 酯 with dilute acid or alkali and heat, then acidifying.

Reactions of carboxylic acids

These reactions all show that carboxylic acids are acids:

  • with a reactive metal (a redox 氧化还原 reaction): gives a salt 盐 and hydrogen.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • with an alkali (a neutralisation 中和): gives a salt and water.
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • with a carbonate 碳酸盐: gives a salt, water and carbon dioxide. The fizzing of $\text{CO}_2$ is a test for a carboxylic acid.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

Two reactions change the functional group:

  • esterification 酯化 with an alcohol (concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst) gives an ester.
  • reduction 还原 by $\text{LiAlH}_4$ gives a primary alcohol.
العربية

الحامض الكربوكسيلي يحتوي على المجموعة الوظيفية $\text{–COOH}$ (مجموعة الكربوكسيل). وهو حمض ضعيف.

زجاجات خل على رف
الخل هو محلول مخفف من حمض الإيثانويك، وهو حامض كربوكسيلي

تحضير الأحماض الكربوكسيلية

  • أكسدة كحول أولي أو ألدهيد باستخدام $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ أو $\text{KMnO}_4$ المحمضة، مع التسخين بالارتداد (ليتم الأكسدة بالكامل).
  • تحلل مائي لـ نتريل باستخدام حمض مخفف أو قاعدة، ثم تحميض.
  • تحلل مائي لـ إستر باستخدام حمض مخفف أو قاعدة مع الحرارة، ثم تحميض.

تفاعلات الأحماض الكربوكسيلية

كل هذه التفاعلات تثبت أن الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض:

  • مع فلز نشط (تفاعل أكسدة-اختزال): يعطي ملحاً وهيدروجيناً.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • مع قاعدة (عملية تعادل): يعطي ملحاً وماءً.
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • مع كربونات: يعطي ملحاً وماءً وثاني أكسيد الكربون. الفقاعات الناتجة عن $\text{CO}_2$ تُعدّ اختباراً للحامض الكربوكسيلي.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$
مخطط متفرع يُظهر تفاعل حامض كربوكسيلي مع فلز نشط وقاعدة وكربونات لإنتاج المنتجات المُعلَّمة
تتصرف الأحماض الكربوكسيلية كأحماض: مع فلز (+ H$_2$)، مع قاعدة (+ ماء)، أو مع كربونات (+ ماء + CO$_2$ — الفقاعات هي الاختبار)

تفاعلان يغيران المجموعة الوظيفية:

  • استرة مع كحول (محفز concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$) يعطي إستراً.
  • اختزال بواسطة $\text{LiAlH}_4$ يعطي كحولاً أولياً.
Explore · ⁨استكشف⁩

Carboxylic acid reaction map · ⁨خريطة تفاعلات الأحماض الكربوكسيلية⁩

Follow carboxylic acids through neutralisation, esterification and reduction. · ⁨تابع تفاعلات الأحماض الكربوكسيلية عبر التعادل والتستريфика والاختزال.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ حمض كربوكسيلي
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ أكسدة
alcohol/ˈælkəhɒl/ كحول
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ ألدهيد
reflux/ˈriːflʌks/ التقطير العكسي
18.2

Esters · ⁨الإسترات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. recall the reaction (reagents and conditions) by which esters can be produced: (a) the condensation reaction between an alcohol and a carboxylic acid with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst
  2. describe the hydrolysis of esters by dilute acid and by dilute alkali and heat
العربية
  1. استذكر التفاعل (الكواشف والشروط) الذي يمكن من خلاله إنتاج الإسترات: (أ) تفاعل التكاثف بين كحول وحامض كربوكسيلي باستخدام $\text{H}_2\text{SO}_4$ مركز كمحفز
  2. صف التحلل المائي للسترات بواسطة الحمض المخفف والقاعدة المخففة والحرارة

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

An ester has the $\text{–COO–}$ group. It often smells sweet or fruity.

Making esters

An ester forms in a condensation 缩合 reaction between an alcohol and a carboxylic acid, with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst. A water molecule is lost, and the reaction is reversible:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$

Hydrolysis of esters

Hydrolysis splits the ester back apart. The conditions change the products:

  • dilute acid and heat: reversible. Gives back the carboxylic acid and the alcohol.
  • dilute alkali and heat: not reversible. Gives the alcohol and the salt of the carboxylic acid (the carboxylate ion).

Worked example. Name the ester made from ethanol and propanoic acid, and say which part comes from which. In an ester name the alcohol gives the first word (the alkyl part) and the acid gives the second (the -oate part). Ethanol supplies $\text{C}_2\text{H}_5-$ and propanoic acid supplies $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$, so the ester is ethyl propanoate, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. It is made by refluxing the two with a concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst, and the reaction is reversible, so the yield is never complete. The trap is naming it backwards: propyl ethanoate is a completely different ester (made from propan-1-ol and ethanoic acid). Alcohol first, acid second.

العربية

الإستر يحتوي على مجموعة $\text{–COO–}$. وغالباً ما تكون رائحته حلوة أو فاكهية.

زجاجة عطر زجاجية مزخرفة
تُعطي الإسترات الكثير من الفواكه والعطور رائحتها الحلوة

تحضير الإسترات

يتكون الإستر في تفاعل تكاثف بين كحول وحامض كربوكسيلي، باستخدام concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ كمحفز. تُفقَد جزيء ماء، والتفاعل عكسي:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$
معادلة الاسترة مع إبراز الـ OH من الحمض والـ H من الكحول ذرات تغادر كماء، وإبراز رابط الأكسجين الجديد للإستر
الاسترة عملية تكاثف: –OH من الحمض و–H من الكحول يغادران كماء، مكونين رابط C–O–C للإستر

التحلل المائي للإسترات

التحلل المائي يكسر الإستر إلى أجزائه. تتغير الظروف المنتجات:

  • حمض مخفف والحرارة: عكسي. يعيد إنتاج الحامض الكربوكسيلي والكحول.
  • قاعدة مخففة والحرارة: غير عكسي. يعطي الكحول وملح الحامض الكربوكسيلي (أيون الكربوكسيلات).
مخطط متفرع: تحليل مائي لإستر بحمض مخفف يعطي حامض كربوكسيلي وكحول، وبقاعدة مخففة يعطي ملح كربوكسيلات وكحول
تحليل مائي لإستر: حمض مخفف (عكسي) يعطي الحامض الكربوكسيلي والكحول؛ قاعدة مخففة (غير عكسي) تعطي ملح الكربوكسيلات والكحول

مثال محلول. سمِّ الإستر المصنوع من الإيثانول والبروبانويك، وقول أي جزء يأتي من أي. في اسم الإستر، يعطي الكحول الكلمة الأولى (جزء الألكيل) ويعطي الحمض الثانية (جزء -oate). الإيثانول يوفر $\text{C}_2\text{H}_5-$ والبروبانويك يوفر $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$، لذا الإستر هو بروبانوات الإيثيل، $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. يُصنع بإعادة التسخين للمادة معاً باستخدام عامل حفاز مركز $\text{H}_2\text{SO}_4$، والتفاعل قابل للعكس، لذا لا تكون المحصول كاملاً. الفخ يكمن في تسميته بالعكس: إيثانوات البروبيل هو إستر مختلف تماماً (مصنوع من بروبان-1-ول والإيثانويك). الكحول أولاً، الحمض ثانياً.

Explore · ⁨استكشف⁩

Ester route lab · ⁨مختبر مسار الإسترات⁩

Follow ester formation and hydrolysis as reversible paths. · ⁨تابع تكوين الإسترات وتحللها كمسارات عكوسة.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ تحلل مائي
nitrile/ˈnaɪtraɪl/ نيتریل
ester/ˈestə/ إستر
redox/rɪˈdɒks/ أكسدة واختزال
salt/sɒlt/ ملح
neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ التعادل
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ كربونات
esterification/ˌestəˌrɪfɪˈkeɪʃn/ التستريفيكا
reduction/rɪˈdʌkʃn/ الاختزال
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ تكاثف
18.2

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Carboxylic acids react with carbonates to give $\text{CO}_2$ (fizzing) — this distinguishes them from phenols.
  • Explain acid strength via the delocalised carboxylate ion; electron-withdrawing groups (e.g. Cl) increase strength.
  • Esterification (with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$) is reversible; name esters as alkyl alkanoate.
  • Know the products of acid vs alkaline hydrolysis of an ester (they differ).
العربية
  • تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الكربونات لإنتاج $\text{CO}_2$ (فقاعات) - وهذا يميزها عن الفينولات.
  • اشرح قوة الحمض عبر أيون الكربوكسيلات المموَّج; المجموعات الساحبة للإلكترونات (مثل Cl) تزيد القوة.
  • الاسترة (مع concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$) عكسية؛ سمِّ الإسترات باسم ألكيل ألكاناتوات.
  • اعرف منتجات التحلل المائي الحمضي مقابل القلوي للإستر (تختلفان).

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP