Альдегиды и кетоны - карбонильные соединения, в которых есть карбонильная группа С=О. Их общая формула имеет следующий вид: СnH2nO. При этом карбонильная группа первых включает в себя атом углерода, который связан с атомом водорода и радикалом. В молекулах кетона же все выглядит немного иначе: карбонильная группа имеет связь с 2-мя радикалами углеводорода. Благодаря химическим характеристикам, их активно используют в разных отраслях промышленности. Это фармацевтика, парфюмерия, пищевая отрасль, косметическая и пр.
Отличительные свойства
Большая часть свойств альдегидов и кетонов схожи, но из-за разницы в карбонильной группе, некоторые различия все же есть:
- Кетоны менее активны, чем альдегиды, при выполнении реакции нуклеофильного присоединения;
- Альдегиды просто и быстро окисляются, а кетоны наоборот – сложнее.
Структурная формула альдегидов:
Структурная формула кетонов:
Физические свойства
Кетоны и альдегиды в обычном состоянии представлены в виде бесцветных жидкостей с универсальным запахом. Метаналь же представлен в форме газа, все последующие одиннадцать соединений имеют жидкообразное состояние, а всё, что выше одиннадцати атомов, принимает форму твердого вещества.
Практически идентичны, но при этом кетоны являются безупречными растворителями. Альдегиды же могут отрицательно влиять на дыхательные пути и слизистую оболочку глаз. При увеличении количества атомов в них, степень раздражения и влияния уменьшается, то есть насыщенные их вид практически безвреден.
Температура кипения также отличается: у альдегидов она значительно ниже, чем у кетонов. Связано это с отсутствием в их молекулах подвижных атомов водорода. Чем больше число атомов, тем больше температура кипения.
Низкие и высшие альдегиды также имеют некоторые отличия. Низшие члены отличаются резким и неприятным запахом, высшие же наоборот, могут использоваться в парфюмерии. При комнатной температуре способны принять газообразное состояние, но с повышением молекулярной массы, становятся более вязкими и плотными.
Жидкие альдегиды легко смешиваются с водными растворами в любых пропорциях, в то время, как твердые практически лишены этой возможности.
Химические свойства
Большинство кетонов и альдегидов, за исключением формальдегида, имеют жидкую форму. Очень часто их химические свойства противоположны:
- Реакция присоединения проходит по двойной связи. Присоединение к кетонам проходит сложнее, чем к альдегидам. В гидрировании же кетоны образовывают вторичные спирты, а альдегиды – первичные. Допустимо присоединение с водой, спиртом или синильной кислотой HCN. Последнее образовывает гидроксинитрил;
- Замена водорода у атома углерода для получения хлорзамещенного кетона или альдегида. Получаемый продукт часто применяется в качестве лекарственного препарата;
- Полимеризация альдегидов с образованием осадка;
- Формальдегид (метаналь) подходит для взаимодействия с фенолом для образования фенолоформальдегидной смолы и воды;
- Каталитическое, жесткое или мягкое окисление, которое сопровождается уменьшением количества атомов водорода в молекуле или повышением количества атомов кислорода. Выполняется при воздействии аммиачного раствора оксида серебра или гидроксида меди, а также в случае горения карбонильных соединений или просто при жестком окислении. Для окисления кетонов подходит только использование серьезных и мощных окислителей.
Кетоны могут легко взаимодействовать с синильной или ортокремниевой кислотами, гидразином, аммиаком и гидросульфитами.
Применение
Альдегиды и кетоны имеют важное значение в химической промышленности, научных исследованиях и различных технологических процессах. Первые применяются для следующих целей:
- Для проведения тестов на наркотики с помощью формальдегида;
- Производство смолы, используемой при изготовлении древесных плит, МДФ и подобных материалов;
- Получение уксусной кислоты при использовании ацетальдегида;
- Производство косметики и парфюма;
- Работа в биологической лаборатории для сохранения биологических образцов;
- Производство клея и различных изделий из пластмассы;
- Глутаровый альдегид используется в антисептиках и дезинфицирующих средствах, так как он препятствует распространению бактерий и различных грибков;
- Бензальдегид применяется в качестве пищевого ароматизатора, придающего вкус миндаля. Преимущественно в парфюмерии и красителях.
Очень часто их используют для придания приправам и травам различных ароматов. Например, он присутствует в корице, кориандре и пр.
Этаналь или уксусный альдегид являются основной проведения химических синтезов. При их использовании изготавливаются важные продукты, в числе которых бутадиен, уксусная кислота, лекарственные препараты и пр. Объем потребления в год во всем мире равен 4 миллионам тонн.
Самым простым и популярным алифатическим кетоном является ацетон, который также активно применяется в разных сферах жизнедеятельности человека. При этом кетоны используются в самых разнообразных целях:
- Производство нейлона при использовании циклогексанона;
- Достаточно популярен в сфере красоты. С его помощью выполняют химический пилинг и некоторые виды услуг индустрии красоты;
- Производство лекарственных препаратов в фармацевтической промышленности;
- Применение в качестве растворителя при работе с изделиями из разных материалов, в том числе из пластмассы;
- Ацетон применяется в бытовых условиях в качестве средства для снятия лака и очистки поверхностей;
- Производство парафина, краски, текстиля и прочих товаров.
Кетоны и альдегиды лежат в основе большинства синтезов различных соединений, в связи с чем важно знать все сведения о молекулах и характере их взаимодействия в разнообразных промышленных процессах. Данная информация поможет разобраться в происходящих процессах и соединениях.