Co to są kwasy karboksylowe?
Kwasy karboksylowe to duża grupa związków chemicznych, które mają wspólną wspólną strukturę, złożoną z trzech najważniejszych pierwiastków na ziemi - węgla, tlenu i wodoru. Te różne związki tworzą najbardziej obfite, naturalnie występujące kwasy organiczne. Lekko piekąca kwaskowość owoców cytrusowych, takich jak cytryny, pochodzi z jednego przykładu zwanego kwasem cytrynowym. Większość związków jest względnie prosta chemicznie, a jako kwas dość słaba. Same kwasy karboksylowe mają istotne zastosowania, ale co ważniejsze, są one dość łatwe do rozbicia i ponownego połączenia z innymi związkami chemicznymi w celu stworzenia bardziej złożonych substancji.
Kwasy zawsze mają podstrukturę chemiczną składającą się z atomu węgla i atomu wodoru oraz dwóch atomów tlenu zwanych grupą karboksylową. Do atomu węgla dołączona jest również różnorodna cząsteczka organiczna, niektóre dość złożone. Może być także więcej niż jedna grupa karboksylowa. Kwasy dikarboksylowe mają dwa, podczas gdy kwas trikarboksylowy ma trzy, a niektóre kwasy mogą mieć aż 20 grup karboksylowych.
Jedną z cech kwasów karboksylowych czyniących je tak przydatnymi dla życia organicznego jest to, że łatwo rozpuszczają się w poszczególnych cząsteczkach w rozpuszczalnikach, w tym w wodzie. Nawet najbardziej złożone i uparte z nich są zwykle rozpuszczalne w roztworze alkoholu. Trikarboksylowy kwas cytrynowy jest powszechnym składnikiem napojów gazowanych i innych przetworzonych produktów spożywczych.
Innym popularnym dodatkiem do żywności jest kwas octowy w occie. Jest również stosowany komercyjnie w celu zatrzymania reakcji chemicznych podczas obróbki filmu fotograficznego. Prawie połowa światowej produkcji kwasu octowego jest jednak chemicznie przekształcana w octan winylu, jeden z podstawowych składników klejów i farb. Podobnie jak inne związki, takie jak kwas akrylowy, octan winylu może być dalej chemicznie przetwarzany na tworzywa sztuczne.
Ta wszechstronność kwasów karboksylowych wynika z łatwości zrywania wiązań chemicznych. Przykładem tego jest dziecięcy model wulkanu zawierający butelkę octu. Po dodaniu łyżeczki sody oczyszczonej lub wodorowęglanu sodu butelka gwałtownie pęka w pianie z wodą, dwutlenkiem węgla i octanem sodu. Ludzie i większość innych zwierząt czerpią większość swojej energii ze strawionego pokarmu poprzez szereg reakcji chemicznych zwanych „cyklem kwasu cytrynowego”.
Aminokwasy są również jednymi z najważniejszych kwasów karboksylowych w przyrodzie. Są one nazywane „budulcami białek”. Białka z kolei tworzą prawie nieskończoną różnorodność tkanek organicznych, od włosów, skóry, serca po korę drzew. Naukowcy wzięli to pod uwagę, aby wykorzystać kwasy w chemicznej masce lub zastosować je w różnorodnych zastosowaniach. Perfumy, przemysłowe wybielacze, konserwanty żywności i leki to tylko kilka innych przykładów.