Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Carboxylic acids and derivatives · ⁨กรดคาร์บอกซิลิกและสารอนุพันธ์⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 18 · ⁨หัวข้อ 18⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:02

กรดคาร์บอกซิลิกและสารอนุพันธ์

เปิดขวดน้ำส้มสายชูแล้วคุณรู้ทันที กลิ่นฉุนนั้นคือกรดเอทานอยิก และน้ำส้มสายชูเป็นเพียงสารละลายอ่อนๆ ของมันในน้ำ เทลงบน…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

18.1

Carboxylic acids · ⁨กรดคาร์บอกซิลิก⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. recall the reactions by which carboxylic acids can be produced: (a) oxidation of primary alcohols and aldehydes with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and refluxing (b) hydrolysis of nitriles with dilute acid or dilute alkali followed by acidification (c) hydrolysis of esters with dilute acid or dilute alkali and heat followed by acidification
  2. describe: (a) the redox reaction with reactive metals to produce a salt and $\text{H}_2(\text{g})$ (b) the neutralisation reaction with alkalis to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (c) the acid–base reaction with carbonates to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ and $\text{CO}_2(\text{g})$ (d) esterification with alcohols with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst (e) reduction by $\text{LiAlH}_4$ to form a primary alcohol
ไทย
  1. ทบทวนปฏิกิริยาที่สามารถผลิตกรดคาร์บอกซิลิกได้: (a) การออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมและอัลดีไฮด์ด้วย $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ หรือ $\text{KMnO}_4$ ที่ทำให้เป็นกรดและการ回流 (b) การไฮโดรไลซิสของไนไตรล์ด้วยกรดเจือจางหรือเบสเจือจางตามด้วยการทำให้เป็นกรด (c) การไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์ด้วยกรดเจือจางหรือเบสเจือจางและความร้อนตามด้วยการทำให้เป็นกรด
  2. อธิบาย: (a) ปฏิกิริยารีดอกซ์กับโลหะที่มีปฏิกิริยาสูงเพื่อผลิตเกลือและ $\text{H}_2(\text{g})$ (b) ปฏิกิริยาการกลางกับเบสเพื่อผลิตเกลือและ $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (c) ปฏิกิริยากรด-เบสกับคาร์บอเนตเพื่อผลิตเกลือและ $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ และ $\text{CO}_2(\text{g})$ (d) การสร้างเอสเทอร์กับแอลกอฮอล์ด้วย $\text{H}_2\text{SO}_4$ แบบเข้มข้นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (e) การรีดิวซ์โดย $\text{LiAlH}_4$ เพื่อสร้างแอลกอฮอล์ปฐม

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

A carboxylic acid 羧酸 has the $\text{–COOH}$ (carboxyl) functional group. It is a weak acid.

Making carboxylic acids

  • oxidation 氧化 of a primary alcohol 醇 or an aldehyde 醛 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or $\text{KMnO}_4$, with reflux 回流 (so it is fully oxidised).
  • hydrolysis 水解 of a nitrile 腈 with dilute acid or alkali, then acidifying.
  • hydrolysis of an ester 酯 with dilute acid or alkali and heat, then acidifying.

Reactions of carboxylic acids

These reactions all show that carboxylic acids are acids:

  • with a reactive metal (a redox 氧化还原 reaction): gives a salt 盐 and hydrogen.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • with an alkali (a neutralisation 中和): gives a salt and water.
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • with a carbonate 碳酸盐: gives a salt, water and carbon dioxide. The fizzing of $\text{CO}_2$ is a test for a carboxylic acid.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

Two reactions change the functional group:

  • esterification 酯化 with an alcohol (concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst) gives an ester.
  • reduction 还原 by $\text{LiAlH}_4$ gives a primary alcohol.
ไทย

กรดคาร์บอกซิลิกมีหมู่ฟังก์ชัน $\text{–COOH}$ (คาร์บอกซิล) เป็นกรดอ่อน

ขวดน้ำส้มสายชูบนชั้นวาง
น้ำส้มสายชูคือสารละลายเจือจางของเอทานอยิกแอซิด ซึ่งเป็นกรดคาร์บอกซิลิก

การสังเคราะห์กรดคาร์บอกซิลิก

  • ออกซิเดชัน ของแอลกอฮอล์ первичный หรืออัลดีไฮด์ ด้วยกรดที่มี $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ หรือ $\text{KMnO}_4$ ที่ผสมกับกรด, ภายใต้สภาวะ reflux (เพื่อให้เกิดออกซิเดชันสมบูรณ์)
  • ไฮโดไลซิส ของ ไนไตรล์ ด้วยกรดเจือจางหรือเบส, จากนั้นทำให้เป็นกรด
  • ไฮโดไลซิสของ เอสเทอร์ ด้วยกรดเจือจางหรือเบสและความร้อน, จากนั้นทำให้เป็นกรด

ปฏิกิริยาของกรดคาร์บอกซิลิก

ปฏิกิริยาเหล่านี้ทั้งหมดแสดงว่ากรดคาร์บอกซิลิกเป็นกรด:

  • กับโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง (ปฏิกิริยา redox): ได้ เกลือ และไฮโดรเจน
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • กับเบส (การทำปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส): ได้เกลือและน้ำ
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • กับคาร์บอเนต: ได้เกลือ น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ การฟองอากาศของ $\text{CO}_2$ เป็นการทดสอบกรดคาร์บอกซิลิก
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

แผนภาพแตกแขนงแสดงกรดคาร์บอกซิลิกทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีปฏิกิริยาสูง เบส และคาร์บอเนตเพื่อผลิตภัณฑ์ที่ถูกติดฉลาก กรดคาร์บอกซิลิก behaves เป็นกรด: เกลือกับโลหะ (+ H$_2$), กับเบส (+ น้ำ), หรือกับคาร์บอเนต (+ น้ำ + CO$_2$ — การฟองอากาศเป็นการทดสอบ)

ปฏิกิริยาสองชนิดเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชัน:

  • การทำเอสเทอริฟิเคชัน กับแอลกอฮอล์ (ตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น $\text{H}_2\text{SO}_4$) ได้เอสเทอร์
  • รีดักชัน โดย $\text{LiAlH}_4$ ได้แอลกอฮอล์ primary
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Carboxylic acid reaction map · ⁨แผนภาพปฏิกิริยาสาร羧酸 (Carboxylic acid)⁩

Follow carboxylic acids through neutralisation, esterification and reduction. · ⁨ศึกษาปฏิกิริยาของกรด羧酸 ผ่านการเป็นกลาง การทำเอสเตอร์ และการรีดิวซ์⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ กรดคาร์บอกซิลิก
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ การออกซิเดชัน
alcohol/ˈælkəhɒl/ แอลกอฮอล์
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ อัลดีไฮด์
reflux/ˈriːflʌks/ 回流
redox/rɪˈdɒks/ รีด็อกซ์
salt/sɒlt/ เกลือ
neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ การเป็นกลาง
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ คาร์บอเนต
18.2

Esters · ⁨เอสเทอร์⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. recall the reaction (reagents and conditions) by which esters can be produced: (a) the condensation reaction between an alcohol and a carboxylic acid with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst
  2. describe the hydrolysis of esters by dilute acid and by dilute alkali and heat
ไทย
  1. ทบทวนปฏิกิริยา (สารตั้งต้นและสภาวะ) ที่สามารถผลิตเอสเทอร์ได้: (a) ปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างแอลกอฮอล์กับกรดคาร์บอกซิลิกด้วย $\text{H}_2\text{SO}_4$ แบบเข้มข้นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
  2. อธิบาย การไฮโดรไลซิส ของเอสเตอร์ด้วยกรดเจือจางและด้วยเบสเจือจางพร้อมความร้อน

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

An ester has the $\text{–COO–}$ group. It often smells sweet or fruity.

Making esters

An ester forms in a condensation 缩合 reaction between an alcohol and a carboxylic acid, with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst. A water molecule is lost, and the reaction is reversible:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$

Hydrolysis of esters

Hydrolysis splits the ester back apart. The conditions change the products:

  • dilute acid and heat: reversible. Gives back the carboxylic acid and the alcohol.
  • dilute alkali and heat: not reversible. Gives the alcohol and the salt of the carboxylic acid (the carboxylate ion).

Worked example. Name the ester made from ethanol and propanoic acid, and say which part comes from which. In an ester name the alcohol gives the first word (the alkyl part) and the acid gives the second (the -oate part). Ethanol supplies $\text{C}_2\text{H}_5-$ and propanoic acid supplies $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$, so the ester is ethyl propanoate, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. It is made by refluxing the two with a concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst, and the reaction is reversible, so the yield is never complete. The trap is naming it backwards: propyl ethanoate is a completely different ester (made from propan-1-ol and ethanoic acid). Alcohol first, acid second.

ไทย

เอสเทอร์มีหมู่ $\text{–COO–}$ มักมีกลิ่นหวานหรือหอมผลไม้

ขวดน้ำหอมแก้วแกะสลักตกแต่งสวยงาม
เอสเทอร์ให้กลิ่นหวานแก่ผลไม้และน้ำหอมหลายชนิด

การสังเคราะห์เอสเทอร์

เอสเทอร์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา คอนเดนเซชัน ระหว่างแอลกอฮอล์กับกรดคาร์บอกซิลิก โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น $\text{H}_2\text{SO}_4$ มีโมเลกุลน้ำสูญเสียไป และปฏิกิริยานี้ย้อนกลับได้:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$
สมการเอสเทอริฟิเคชันโดยเน้น OH จากกรดและ H จากแอลกอฮอล์ว่าเป็นอะตอมที่หลุดออกเป็นน้ำ, และการเชื่อมโยงออกซิเจนใหม่ของเอสเทอร์
การเอสเทอริฟิเคชันเป็นคอนเดนเซชัน: –OH จากกรดและ –H จากแอลกอฮอล์หลุดออกเป็นน้ำ สร้างพันธะ C–O–C ของเอสเทอร์

ไฮโดไลซิสของเอสเทอร์

ไฮโดไลซิสจะแตกเอสเทอร์ออก สภาวะที่แตกต่างกันให้ผลิตภัณฑ์ต่างกัน:

  • กรดเจือจาง และความร้อน: ย้อนกลับได้ ให้กลับมาเป็นกรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์
  • เบสเจือจาง และความร้อน: ไม่ย้อนกลับ ได้แอลกอฮอล์และ เกลือ ของกรดคาร์บอกซิลิก (ไอออนคาร์บอกซิเลต)
แผนภาพแตกแขนง: เอสเทอร์ถูกไฮโดไลซ์ด้วยกรดเจือจางจะได้กรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์, ด้วยเบสเจือจางจะได้เกลือคาร์บอกซิเลตและแอลกอฮอล์
การไฮโดไลซ์เอสเทอร์: กรดเจือจาง (ย้อนกลับได้) ให้กรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์; เบสเจือจาง (ไม่ย้อนกลับ) ให้เกลือคาร์บอกซิเลตและแอลกอฮอล์

ตัวอย่างทำโจทย์. ตั้งชื่อเอสเตอร์ที่เกิดจากเอทานอลและกรดโพรพานอยิก และระบุส่วนมาจากสารตั้งต้นใด ในชื่อเอสเตอร์ แอลกอฮอล์จะให้คำแรก (ส่วนอัลคิล) และ กรดจะให้คำหลัง (ส่วน -oate) เอทานอลให้ $\text{C}_2\text{H}_5-$ และกรดโพรพานอยิกให้ $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$ ดังนั้นเอสเตอร์นี้คือ เอทิล โพรพานอยเอต, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$ สร้างได้โดยการ回流ทั้งสองสารด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น $\text{H}_2\text{SO}_4$ และปฏิกิริยานี้ ผันกลับได้ ดังนั้นผลผลิตจึงไม่เคยสมบูรณ์ทั้งหมด ข้อผิดพลาดในการตั้งชื่อนั้นคือสลับลำดับ: โพรพิล เอทานอยเอต เป็นเอสเตอร์คนละชนิด (เกิดจากโพรแพน-1-อล และกรดเอทานอยิก) แอลกอฮอล์มาก่อน กรดตามหลัง

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Ester route lab · ⁨การทดลองเส้นทางเอสเทอร์⁩

Follow ester formation and hydrolysis as reversible paths. · ⁨ติดตามการสร้างและไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์ในฐานะเส้นทางที่ย้อนกลับได้⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ hydrolysis
nitrile/ˈnaɪtraɪl/ ไนไตรล์
ester/ˈestə/ ester
esterification/ˌestəˌrɪfɪˈkeɪʃn/ การเกิดเอสเตอร์
reduction/rɪˈdʌkʃn/ การลดรูป (reduction)
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ การควบแน่น
18.2

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Carboxylic acids react with carbonates to give $\text{CO}_2$ (fizzing) — this distinguishes them from phenols.
  • Explain acid strength via the delocalised carboxylate ion; electron-withdrawing groups (e.g. Cl) increase strength.
  • Esterification (with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$) is reversible; name esters as alkyl alkanoate.
  • Know the products of acid vs alkaline hydrolysis of an ester (they differ).
ไทย
  • กรดคาร์บอกซิลิกทำปฏิกิริยากับคาร์บอเนตให้ $\text{CO}_2$ (ฟองอากาศ) — ซึ่งแตกต่างจากฟีโนล
  • อธิบายความแรงของกรดผ่าน ไอออนคาร์บอกซิเลตที่กระจายประจุ; หมู่ดึงอิเล็กตรอน (เช่น Cl) เพิ่มความแรง
  • การเอสเทอริฟิเคชัน (ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น $\text{H}_2\text{SO}_4$) ย้อนกลับได้; ตั้งชื่อเอสเทอร์เป็น alkyl alkanoate
  • รู้จักผลิตภัณฑ์ของการไฮโดไลซ์แบบ กรด vs เบส ของเอสเทอร์ (ซึ่งแตกต่างกัน)

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP