二元酸
二元酸是指在水溶液中能进行电离,而产生两个水合氢离子H3O+的酸类,例如硫酸H2SO4等。二元酸在有机化学中主要指含有二个羧基—COOH的羧酸。此外,所有的二元酸都是结晶化合物。
二元酸可分无机化合物二元酸、有机二元酸,其中无机化合物二元酸包括含氧酸和氢酸、硫酸、硫化氢等;有机二元酸包括草酸等。在合成丙烯酸甲酯中,常用的二元酸有邻苯二甲酸酐(即邻苯二甲酸酐)、间苯二甲酸等原料。
长链二元酸作为基础原料可生产许多高附加值的高新技术产品,包括高级尼龙热熔胶、高级尼龙工程塑料、高级香料等。此外,截至2022年2月24日,国内外对发酵法生产二元酸的研究已有40多年的历史,有不同的技术路线和方法,但只有中国、日本、美国和德国开展长链二元酸发酵的产业化。
判定
无机化合物无氧二元酸的判定
氢离子()的个数为2。如硫化氢(溶液)、氢酸(溶液)等都是。
无机含氧二元酸的判定
一般可直接看酸分子结构中羟基个数,光看氢原子的个数是不准确的,如是二元酸而不是三元酸(另外1个氢原子并不在羟基上)。不过准确地说,必须是能在水中电离的羟基才算,比如碲酸虽然有6个羟基,但实际上是二元酸而不是六元酸,原因是第3级电离常数小于水,故碲酸最多只能有2个羟基在水中电离。
有机二元酸的判定
对于有机羧酸,直接看羧基()的个数即可,分子中有几个羧基,就是几元羧酸。如草酸、谷氨酸、天门冬氨酸等都含有2个羧基,因此都是二元羧酸。
如果有机化合物含有羟基,还需看羟基个数(但与无机化合物含氧酸一样,必须是能在水中电离的羟基才算)。其实羧基也含有羟基,且能电离,因此这一点同样适用于羧酸。这里要特别注意,如果连接羟基的C(碳)原子另外3个共价键全部以单键形式连接在其它原子上时,这个羟基称为醇羟基,是不能电离的。比如:phenolphthalein的2个羟基由于连在苯环上(苯环的C原子互相之间并不是单键)因此都可以电离,所以酚酞是二元酸;而乙二醇的2个羟基都是醇羟基(连接羟基的C原子另外三个共价键都是单键),因此乙二醇不属于二元酸(它并不属于酸类)。乙醇酸()的2个羟基只有1个能电离(羧基的一部分),另一个是不能电离的醇羟基,因此它是一元酸而不是二元酸。
举例
硫酸
硫酸是一种强酸。易溶于水,能以任意比与水混溶。质量分数以上的浓硫酸,pH值约为负2,酸性很强,同时还具有强氧化性、吸水性和脱水性。硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料,而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。
硫酸的电离分两步,每一步电离出一个氢离子。其中,第一步电离是完全电离(强酸电离),第二步则是不完全的(弱酸电离)。
硒酸
酸是一种强酸,酸性基本和硫酸相当。浓硒酸也有脱水性和吸水性但弱于硫酸,氧化性略强于硝酸,远强于硫酸。
偏硅酸
有软化血管的作用,对心脏病、高血压有一定疗效。
氢硫酸
二元氢酸,是硫化氢气体的水溶液,易挥发,其酸性比碳酸稍弱,除具有酸性以外,还具有强还原性,不能在空气中长期保存,否则会生成硫和水而出现黄白色浑浊物。氢硫酸主要用于制取各种无机化合物硫化物,或者合成小分子的含硫有机化合物。
乙二酸
俗名草酸,分子式,结构式,分子结构为两个羧基直接相连。它在有机酸当中酸性算比较强的,可用来去除铁锈。草酸易与含钙物质形成不溶于水的草酸钙,而草酸钙是最常见的肾结石。
碳酸
分子式,结构式,也有2个羧基(共用一个一水碳酸钠双键),因此它具备二元羧酸的一些性质,被戏称为甲二酸。但由于它不稳定,且在水中不能大量存在(溶于水中的二氧化碳只有一小部分可以转变为碳酸),因此它的酸性比一般的二元羧酸要弱了不少。
谷氨酸
本名是L-2-氨基戊二酸,是一种非必需氨基酸。它被广泛用于食品添加剂,它的钠盐(谷氨酸钠)是味精的主要成分。
虽然从名字上看,只要同时有氨基(属于碱性基团)和羧基(属于酸性基团)的物质就属于氨基酸,但是,生物学上研究的氨基酸都满足这样的结构,因为只有符合这样结构的氨基酸才能组成蛋白质。根据这一点,像谷氨酸这样含有两个羧基的氨基酸,另一个羧基必定是在R基上。
参考资料
二元酸.北京西林布克网络科技有限公司.2024-03-09
【科普】酸.揭阳大南海石化工业区管理委员会.2024-03-09
二元酸.中国大百科全书.2024-03-09
“垄断”中国95%的长链二元酸,凯赛生物何以成为全球合成生物学龙头?| 巨头解码.上海台伦信息科技有限责任公司.2024-03-09
第十二章 羧酸及其衍生物.中国科学技术大学.2024-03-09
醇酸树脂的类型及其应用. 橡塑助剂网.2024-03-09
干货 | 醇酸树脂的生产.方鑫树脂.2024-03-09
2023年中国醇酸树脂行业市场全景分析:行业趋向环保、高性能方向发展,新材料技术领域市场前景巨大[图].智研咨询.2024-03-09
有机酸与微生物工业.中国科学院微生物研究所.2024-03-09