Co to są kwasy karboksylowe?
Kwasy karboksylowe to duża grupa związków chemicznych, które mają pewną wspólną strukturę, złożoną z trzech najważniejszych pierwiastków na Ziemi - węgla, tlenu i wodoru. Te różne związki stanowią najliczniejsze, naturalnie występujące kwasy organiczne. Lekko piekąca kwaśność owoców cytrusowych, takich jak cytryny, pochodzi z jednego przykładu zwanego kwasem cytrynowym. Większość związków jest stosunkowo prosta chemicznie i jako kwas, dość słaby. Kwasy karboksylowe same mają niezbędne zastosowania, ale co ważniejsze, są one dość łatwe do rozbicia i rekombinacji z innymi związkami chemicznymi w celu tworzenia bardziej złożonych substancji.
Kwasy zawsze mają substrukturę chemiczną składającą się z atomu węgla i atomu wodoru oraz dwóch atomów tlenu zwanych grupą karboksylową. Do atomu węglowego przyłączono także szeroką gamę cząsteczek organicznych, niektóre dość złożone. Może być również więcej niż jedna grupa karboksylowa. Kwasy dikarboksylowe mają dwa, a tricarKwas boksylowy ma trzy, a niektóre kwasy mogą mieć aż 20 grup karboksylowych.
Jedną z cech kwasów karboksylowych, co czyni je tak przydatnymi w życiu organicznym, jest to, że łatwo rozpuszczają się w poszczególnych cząsteczkach w rozpuszczalnikach, w tym wodzie. Nawet najbardziej złożone i uparte z nich są zwykle rozpuszczalne w roztworze alkoholu. Trikarboksylowy kwas cytrynowy jest wspólnym składnikiem napojów napojowych i w innych przetworzonych pokarmach.
Innym powszechnym dodatkiem pokarmu jest kwas octowy w occie. Jest również stosowany komercyjnie do zatrzymania reakcji chemicznych podczas przetwarzania filmu fotograficznego. Jednak prawie połowa światowego zaopatrzenia kwasu octowego jest chemicznie przekształcana w octan winylowy, jeden z podstawowych składników w klejach i farbach. Podobnie jak inne związki, takie jak kwas akrylowy, octan winylu można dalej przetwarzać chemicznie na tworzywa sztuczne.
Ta wszechstronnośćkwasów karboksylowych wynika z łatwości łamania ich wiązań chemicznych. Jednym z demonstracji jest model wulkanu dziecka zawierający butelkę octu. Gdy dodaje się łyżeczka sody oczyszczonej lub wodorowęglanu sodu, butelka gwałtownie pęka w spędzeniu wody, dwutlenku węgla i octanu sodu. Ludzie i większość innych zwierząt czerpią większość swojej energii z trawionej żywności poprzez szereg reakcji chemicznych zwanych „cyklem kwasu cytrynowego”.
Aminokwasy należą również do najważniejszych kwasów karboksylowych przyrody. Są one nazywane „elementami składowymi białek”. Białka z kolei tworzą prawie nieskończoną różnorodność tkanek organicznych, od włosów, skóry, serca do kory drzew. Naukowcy wzięli tę wskazówkę, aby wykorzystać kwasy lub chemicznie je w szerokiej gamie zastosowań. Perfumy, wybielacze przemysłowe, środki konserwujące żywność i leki farmaceutyczne to tylko kilka kolejnych przykładów.