Fermentacja alkoholowa i charakterystyka alkoholi

Fermentacja alkoholowa to kluczowy proces biochemiczny prowadzący do powstania etanolu. Jej ogólne równanie to:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Highlight: Fermentacja alkoholowa produkty to przede wszystkim etanol i dwutlenek węgla.

Charakterystyka wybranych alkoholi:

1. Metanol $CH₃OH$: Zwany spirytusem drzewnym Silnie trujący Łatwopalny Bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu
2. Etanol $C₂H₅OH$: Bezbarwna, łatwopalna ciecz Ma odczyn obojętny Charakterystyczny zapach Szeroko stosowany w przemyśle i medycynie

Vocabulary: Alkohole wielowodorotlenowe czy to alkohol - tak, są to alkohole zawierające więcej niż jedną grupę hydroksylową.

Example: Alkohole wielowodorotlenowe przykłady to m.in. glikol $etanodiol$ i gliceryna $propanotriol$.

Kwasy karboksylowe

Kwasy karboksylowe to ważna grupa związków organicznych zawierających charakterystyczną grupę karboksylową $-COOH$.

Definition: Wzór ogólny kwasów karboksylowych to RCOOH, gdzie R oznacza łańcuch węglowodorowy.

Szereg homologiczny kwasów karboksylowych rozpoczyna się od kwasu mrówkowego $HCOOH$. Kolejne kwasy to:

1. Kwas mrówkowy $metanowy$ - HCOOH
2. Kwas octowy $etanowy$ - CH₃COOH

Highlight: Kwasy karboksylowe nazwy często pochodzą od łacińskich nazw związków, z których były pierwotnie otrzymywane.

Właściwości kwasu mrówkowego:

• Bezbarwna ciecz o duszącym zapachu
• Dobrze rozpuszcza się w wodzie
• Ulega dysocjacji elektrolitycznej
• Reaguje z metalami, tlenkami metali i zasadami, tworząc sole - mrówczany

Example: Reakcja kwasu mrówkowego z sodem: 2HCOOH + 2Na → 2HCOONa + H₂↑

Kwas octowy powstaje w procesie fermentacji octowej:

CH₃CH₂OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

Vocabulary: Fermentacja alkoholowa drożdży to proces, w którym drożdże przekształcają cukry w etanol i dwutlenek węgla.

Właściwości kwasu octowego:

• Ciecz o ostrym zapachu
• Dobrze rozpuszcza się w wodzie
• Tworzy sole zwane octanami
• Reaguje z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami

Highlight: Fermentacja alkoholowa zastosowanie obejmuje produkcję napojów alkoholowych, bioetanolu i octu.

Zastosowania i reakcje kwasów karboksylowych

Kwasy karboksylowe, szczególnie kwas mrówkowy i octowy, mają szerokie zastosowanie w przemyśle i życiu codziennym.

Zastosowania kwasu mrówkowego:

• Produkcja barwników
• Przemysł garbarski
• Przemysł włókienniczy

Highlight: Dekarboksylacja kwasów karboksylowych to reakcja, w której kwas traci grupę karboksylową, przekształcając się w związek o mniejszej liczbie atomów węgla.

Kwas octowy:

• Jest silnie trujący w formie bezwodnej $kwas lodowy$
• Stosowany w produkcji farb, leków i sztucznego jedwabiu

Example: Redukcja kwasów karboksylowych może prowadzić do powstania alkoholi, np. redukcja kwasu octowego daje etanol.

Reakcje charakterystyczne dla kwasów karboksylowych:

1. Z aktywnymi metalami: 2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂↑
2. Z tlenkami metali: 2CH₃COOH + ZnO → $CH₃COO$₂Zn + H₂O
3. Z wodorotlenkami: 2CH₃COOH + Mg$OH$₂ → $CH₃COO$₂Mg + 2H₂O

Vocabulary: Fermentacja alkoholowa substraty i produkty - substratami są cukry proste, a głównymi produktami etanol i dwutlenek węgla.

Highlight: Alkohole wielowodorotlenowe czy zdrowe - w umiarkowanych ilościach nie są szkodliwe, ale ich nadmierne spożycie może mieć negatywne skutki zdrowotne.

Pochodne węglowodorów i grupy funkcyjne

Pochodne węglowodorów to związki powstałe przez zastąpienie atomów wodoru w węglowodorach innymi atomami lub grupami atomów. Kluczową rolę odgrywają w nich grupy funkcyjne - charakterystyczne układy atomów nadające związkom określone właściwości.

Definicja: Grupa funkcyjna to część cząsteczki związku organicznego składająca się z atomów lub grup atomów o charakterystycznych właściwościach chemicznych.

Najważniejsze grupy funkcyjne to:

• Grupa hydroksylowa $-OH$ - występuje w alkoholach
• Grupa karboksylowa $-COOH$ - charakterystyczna dla kwasów karboksylowych
• Grupa estrowa $-COOR$ - obecna w estrach
• Grupa aminowa $-NH₂$ - typowa dla amin

Przykład: Dodanie grupy hydroksylowej $-OH$ do metanu $CH₄$ prowadzi do powstania metanolu $CH₃OH$.

Alkohole wielowodorotlenowe to związki zawierające więcej niż jedną grupę hydroksylową. Przykładami są:

1. Etanodiol $glikol$ - C₂H₄$OH$₂ Silnie trujący Wykorzystywany jako płyn do chłodnic
2. Propanotriol $gliceryna$ - C₃H₅$OH$₃ Stosowana w przemyśle kosmetycznym

Highlight: Alkohole wielowodorotlenowe w jedzeniu są często stosowane jako substancje słodzące lub konserwujące.