Wat zijn carbonzuren?
Carbonzuren zijn een grote groep chemische verbindingen die allemaal een bepaalde structuur gemeen hebben, samengesteld uit de drie belangrijkste elementen op aarde - koolstof, zuurstof en waterstof. Deze verschillende verbindingen vormen de meest voorkomende, natuurlijk voorkomende organische zuren. De licht stekende zuurheid van citrusvruchten, zoals citroenen, komt van een voorbeeld dat citroenzuur wordt genoemd. De meeste verbindingen zijn chemisch relatief eenvoudig en als zuur behoorlijk zwak. Carbonzuren hebben op zichzelf vitale toepassingen, maar nog belangrijker, ze zijn vrij eenvoudig uit elkaar te halen en te combineren met andere chemische verbindingen om complexere stoffen te creëren.
De zuren hebben altijd een chemische onderstructuur die bestaat uit een koolstofatoom en een waterstofatoom en twee zuurstofatomen die een carboxylgroep worden genoemd. Ook gehecht aan het koolstofatoom is een grote verscheidenheid aan organische moleculen, sommige behoorlijk complex. Er kan ook meer dan één carboxylgroep zijn. Dicarbonzuren hebben er twee, terwijl een tricarbonzuur er drie heeft, en sommige zuren kunnen maar liefst 20 carboxylgroepen bevatten.
Een van de kenmerken van carbonzuren die ze zo nuttig maken voor het organische leven is dat ze gemakkelijk oplossen in afzonderlijke moleculen in oplosmiddelen, waaronder water. Zelfs de meest complexe en koppige van hen zijn meestal oplosbaar in een alcoholoplossing. Het tricarbonzuur citroenzuur is een veelgebruikt ingrediënt in frisdrank en in andere bewerkte voedingsmiddelen.
Een ander veel voorkomend additief voor levensmiddelen is het azijnzuur in azijn. Het wordt ook commercieel gebruikt om chemische reacties tijdens de verwerking van fotografische films te stoppen. Bijna de helft van 's werelds voorraad azijnzuur wordt echter chemisch omgezet in vinylacetaat, een van de essentiële ingrediënten in lijmen en verven. Net als andere verbindingen zoals acrylzuur, kan vinylacetaat verder chemisch worden verwerkt tot kunststoffen.
Deze veelzijdigheid van carbonzuren komt van het gemak van het verbreken van hun chemische bindingen. Een demonstratie hiervan is een vulkaanmodel voor kinderen met een fles azijn. Wanneer een theelepel bakpoeder of natriumbicarbonaat wordt toegevoegd, borrelt de fles heftig over in een schuim van water, kooldioxide en natriumacetaat. Mensen en de meeste andere dieren halen het grootste deel van hun energie uit verteerd voedsel door een reeks chemische reacties die de "citroenzuurcyclus" worden genoemd.
Aminozuren behoren ook tot de belangrijkste carbonzuren van de natuur. Ze krijgen de bijnaam 'de bouwstenen van eiwitten'. Eiwitten creëren op hun beurt de bijna oneindige verscheidenheid aan organische weefsels, van haar, huid, hart tot boomschors. Wetenschappers hebben deze keu genomen om de zuren in een grote verscheidenheid aan toepassingen te gebruiken of chemisch te bedekken. Parfums, industriële bleekmiddelen, conserveermiddelen voor levensmiddelen en farmaceutische medicijnen zijn slechts enkele voorbeelden.