Murakkab efirlar, yog‘lar va sovunlar

Murakkab efirlar — karbon kislota va spirtning o‘zaro reaksiyasi mahsulotlari, ya’ni kislota va spirtning "farzandi". Mevalar va gullarning xushbo‘y hidlari, yog‘lar va o‘simlik moylari, mumlar — barchasi murakkab efirlar. Ular oziq-ovqat sanoatida xushbo‘ylashtiruvchi, laklar va bo‘yoqlar uchun erituvchi, sovun va margarin ishlab chiqarishda xomashyo sifatida ishlatiladi. Yog‘lar esa organizm uchun eng muhim energiya manbai. Bu mavzuda eterifikatsiya reaksiyasi va uning teskarisi — gidroliz (ayniqsa ishqoriy gidroliz, ya’ni sovunlanish) asosiy o‘rinda turadi; hisob masalalarida esa yog‘, ishqor va glitserin mol nisbatlari ko‘p so‘raladi.

§1. Murakkab efirlar: tuzilishi va nomlanishi

Murakkab efir molekulasida kislotaning –OH guruhi spirtning –OR′ guruhiga almashgan. Nomlanishi: spirt radikali nomi + kislota qoldig‘i nomi. CH₃COOC₂H₅ — etil atsetat (etiletanoat), HCOOCH₃ — metil formiat (metilmetanoat), CH₃COOCH₃ — metil atsetat.

Izomeriya: kislota va spirt qismlari o‘rtasida uglerodning taqsimlanishi bo‘yicha (C₃H₆O₂: metil atsetat va etil formiat), radikallar tuzilishi bo‘yicha, hamda karbon kislotalar bilan sinflararo izomeriya (C₂H₄O₂: sirka kislota va metil formiat).

Fizik xossalari: quyi efirlar — uchuvchan, xushbo‘y hidli suyuqliklar, suvda kam eriydi, chunki molekulalari orasida vodorod bog‘ yo‘q; shuning uchun ular izomer kislotalardan ancha past haroratda qaynaydi. Xushbo‘y efirlarga misollar: izoamil atsetat (nok hidi), etil butirat (ananas hidi), izoamil izovalerat (olma hidi). Etil atsetat — lak va yelim erituvchisi.
Oddiy efirlar (R–O–R′, masalan dietil efir C₂H₅–O–C₂H₅) bilan adashtirmang: ular spirtlar degidratlanishidan olinadi va spirtlarga izomer.

§2. Eterifikatsiya

Reaksiya qaytar va sekin; kons. sulfat kislota katalizator va suv tortuvchi vazifasini bajaradi. Nishonlangan kislorod izotopi (¹⁸O) bilan o‘tkazilgan tajriba ko‘rsatadiki, ajralayotgan suvdagi kislorod kislotaning –OH guruhidan, vodorod esa spirtning gidroksil guruhidan keladi; spirt kislorodi efir tarkibida qoladi.
Muvozanatni efir tomonga siljitish yo‘llari (Le Shatelye prinsipi): suvni yutish (kons. H₂SO₄), reagentlardan birini ortiqcha olish, hosil bo‘lgan efirni haydab olish.

Misol

12 g sirka kislota mo‘l etanol bilan qizdirildi, efir unumi 60 %. Necha gramm etil atsetat olindi?

1. n(CH₃COOH) = 12/60 = 0,2 mol → nazariy n(efir) = 0,2 mol.
2. Nazariy massa: 0,2·88 = 17,6 g.
3. Amaliy massa: 17,6·0,6 = 10,56 g.

§3. Murakkab efirlar gidrolizi

Gidroliz — efirning suv ta’sirida kislota va spirtga parchalanishi:

• kislotali muhitda — qaytar (eterifikatsiyaning teskarisi), muvozanat bilan tugaydi;
• ishqoriy muhitda — qaytmas, chunki hosil bo‘lgan kislota darhol tuzga aylanadi va spirt bilan reaksiyaga kirishmaydi. Bu jarayon sovunlanish deyiladi:

Bir asosli kislota va bir atomli spirt efiri uchun n(efir) = n(NaOH). Shu nisbatdan efirning molyar massasini topish qulay.

Misol

7,4 g to‘yingan murakkab efirni sovunlash uchun 0,1 mol NaOH sarflandi. Efir formulasini toping va izomerlarini ayting.

1. n(efir) = n(NaOH) = 0,1 mol → M = 7,4/0,1 = 74 g/mol.
2. CₙH₂ₙO₂: 14n + 32 = 74 → n = 3, C₃H₆O₂.
3. Izomerlar: metil atsetat CH₃COOCH₃ va etil formiat HCOOC₂H₅.

§4. Yog‘lar: tuzilishi va xossalari

Har bir yog‘ molekulasida uchta kislota qoldig‘i bor. Eng muhim yog‘ kislotalari: stearin C₁₇H₃₅COOH va palmitin C₁₅H₃₁COOH (to‘yingan), olein C₁₇H₃₃COOH (bitta qo‘sh bog‘), linol C₁₇H₃₁COOH (ikkita qo‘sh bog‘).

• Qattiq yog‘lar (hayvon yog‘lari) — tarkibida to‘yingan kislotalar ko‘p: tristearin, tripalmitin.
• Suyuq yog‘lar (o‘simlik moylari) — to‘yinmagan kislotalar ko‘p: triolein, trilinolein. Istisnolar: baliq yog‘i suyuq, palma moyi qattiq.

Yog‘lar suvda erimaydi, suvdan yengil, organik erituvchilarda yaxshi eriydi. To‘yinmagan yog‘lar bromli suvni rangsizlantiradi; yod soni — yog‘ning to‘yinmaganlik o‘lchovi.

Gidrogenlash — suyuq moyni qattiq yog‘ga (margarin, salomas) aylantirish: triolein + 3H₂ → tristearin (Ni, qizdirish).
Organizmda yog‘lar ferment (lipaza) ta’sirida gidrolizlanadi; 1 g yog‘ oksidlanganda taxminan 39 kJ energiya ajraladi — oqsil va uglevodlardan ikki baravardan ko‘p.

Yog‘larning organizmdagi vazifalari: energiya zaxirasi, issiqlikni saqlovchi qatlam, ichki a’zolarni himoya qilish, yog‘da eriydigan vitaminlar (A, D, E, K) uchun erituvchi. Linol va linolen kislotalari inson organizmida sintezlanmaydi va ovqat bilan kirishi shart. Mumlar ham murakkab efirlar, lekin ularda yuqori yog‘ kislotasi glitserin bilan emas, uzun zanjirli bir atomli spirt bilan bog‘langan (masalan, asalari mumi). Moylar havoda uzoq turganda oksidlanib, achchiq ta’m va yoqimsiz hid paydo bo‘ladi — bu yog‘ning taxirlanishi.

§5. Yog‘lar gidrolizi va sovun

Yuqori yog‘ kislotalarining natriy tuzlari — qattiq sovun, kaliy tuzlari — suyuq sovun. Sovun molekulasining uzun uglevodorod "dumi" yog‘da, ionli "boshi" esa suvda eriydi, shuning uchun sovun kirni suvga o‘tkazadi. Qattiq suvda sovun Ca²⁺ va Mg²⁺ ionlari bilan erimaydigan kalsiy va magniy stearatlari cho‘kmasini beradi va ko‘pirmaydi. Sintetik yuvish vositalari (sulfonatlar) qattiq suvda ham yaxshi ishlaydi. Sovun ishlab chiqarishda yog‘ ishqor eritmasi bilan qaynatiladi, so‘ng osh tuzi qo‘shilib sovun ajratib olinadi (tuzlash), qolgan eritmadan esa glitserin olinadi.

Misol

89 g tristearin (M = 890) to‘liq sovunlandi. Sovun va glitserin massalarini toping.

1. n(yog‘) = 89/890 = 0,1 mol → NaOH 0,3 mol, glitserin 0,1 mol, m = 0,1·92 = 9,2 g.
2. Natriy stearat C₁₇H₃₅COONa (M = 306): 0,3·306 = 91,8 g.
3. Tekshiruv: 89 + 0,3·40 = 101 = 91,8 + 9,2.

Misol

0,1 mol trioleinni (M = 884) to‘liq gidrogenlash uchun necha litr H₂ (n.sh.) kerak?

1. Har bir olein qoldig‘ida 1 ta qo‘sh bog‘, molekulada jami 3 ta.
2. n(H₂) = 3·0,1 = 0,3 mol.
3. V = 0,3·22,4 = 6,72 l.

O‘zingizni tekshiring

1. Metil atsetat qaysi kislota va spirtdan olinadi?

2. C₄H₈O₂ tarkibli nechta murakkab efir bor?

3. Sovunlanish qaytar reaksiyami?

4. 18,4 g glitserin olish uchun necha gramm tristearin sovunlanishi kerak?

5. Suyuq moyni qattiq yog‘ga qanday aylantirish mumkin?

6. Nima uchun qattiq suvda sovun ko‘pirmaydi?

7. C₃H₆O₂ tarkibli nechta murakkab efir bor?

8. 8,8 g etil atsetatni to‘liq sovunlash uchun necha gramm NaOH kerak?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Sovunlanishni qaytar reaksiya deb yozish.
• Yog‘da bitta kislota qoldig‘i bor deb hisoblash: uchta bor, shuning uchun NaOH uch marta ko‘p sarflanadi.
• Murakkab va oddiy efirlarni adashtirish.
• Eterifikatsiyada suvdagi kislorodni spirtdan keladi deb ko‘rsatish: u kislotadan keladi.
• Olein va stearin kislotalari formulasini chalkashtirish: olein C₁₇H₃₃COOH, stearin C₁₇H₃₅COOH.