Schemat doświadczenia:

Ru22ZA5s4BgBL

Na ilustracji jest sześć probówek. W probówce numer 1 jest kwas octowy, dodano wodę. W probówce numer 2 jest kwas oktanowy, dodano wodę. W probówce numer 3 jest kwas heksadekanowy, dodano wodę. W probówce numer 4 jest kwas heksadekanowy, dodano bezwodny etanol. W probówce numer 5 jest kwas oktanowy, dodano bezwodny etanol. W probówce numer 6 jest kwas octowy, dodano bezwodny etanol.

Sprzęt laboratoryjny:

• statyw na probówki;

• sześć probówek;

• łyżeczkę do odczynników;

• pipety Pasteura.

Odczynniki chemiczne:

• kwas octowy;

• kwas oktanowy;

• kwas heksadekanowy;

• bezwodny etanol;

• woda.

Procedura wykonania doświadczenia:

1. Do dwóch probówek, dodaj tą samą objętość kwasu etanowego. Tak samo przygotuj cztery pozostałe probówki, do dwóch dodając kwasu oktanowego i  kwasu heksadekanowego.

2. Probówki podziel na dwie grupy, tak aby w każdej grupie znajdował się każdy kwas karboksylowy.

3. Do pierwszej grupy probówek dodaj porównywalną ilość wody po ściankach probówki i zapisz obserwacje, następnie mocno zamieszaj zawartością probówek i ponownie zapisz obserwacje.

4. Do drugiej grupy dodaj podobną ilość etanolu po ściankach probówki, zapisz obserwacje, następnie wymieszaj i ponownie zapisz obserwacje.

Obserwacje:

1. Obserwacja próbek kwasów pod kątem stanu skupienia:

• kwas octowy – bezbarwna ciecz;

• kwas oktanowy – jasnożółta oleista ciecz;

• kwas heksadekanowy – białe lub prawie białe krystaliczne łuski (ciało stałe).

2. Badanie rozpuszczalności w rozpuszczalnikach polarnych i apolarnych:

Probówki z wodą:

• po dodaniu wody do kwasu octowego, substancje mieszają się; brak zmian po zmieszaniu zawartości probówki;

• po dodaniu wody do kwasu oktanowego, tworzy się warstwa na powierzchni wody; po zmieszaniu zawartości probówki, powstaje mieszanina, która po pewnym czasie ulega rozdzieleniu na dwie fazy – wodną i organiczną;

• po dodaniu wody nie ma żadnych zmian, także po zmieszaniu.

Probówki z etanolem:

• po dodaniu etanolu do kwasu octowego, roztwory mieszają się; brak zmian po zmieszaniu zawartości probówki;

• po dodaniu etanolu do kwasu oktanowego, tworzy się warstwa na dnie probówki; po zmieszaniu – jednorodna ciecz, brak warstw;

• po dodaniu etanolu do kwasu heksadekanowego nie ma zmian, zaś po zmieszaniu kwas się rozpuszcza.

Wnioski:

Wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego w kwasach karboksylowych, zmienia się ich stan skupienia – od cieczy poprzez oleistą ciecz do ciała stałego. Ze wzrostem liczby atomów węgla zmniejsza się również rozpuszczalność  w wodzie kwasów karboksylowych. Zwiększenie ilości atomów węgla w łańcuchu skutkuje zmniejszeniem oddziaływań polarnej grupy karboksylowej, odpowiedzialnej za wiązania wodorowe z cząsteczkami wody. Wzrasta natomiast oddziaływanie węglowodorowej grupy, którą cechuje niska polarność, a więc nie jest możliwe utworzenie wiązania wodorowego z wodą. Kwasy karboksylowe dobrze rozpuszczają się w etanolu.

Schemat doświadczenia:

Ra1M4uHU8kUdq

Na ilustracji na stole laboratoryjnym są cztery zlewki. Znajdują się w nich kolejno: kwas butanowy, kwas 2‑chlorobutanowy, kwas 3‑chlorobutanowy, kwas 4‑chlorobutanowy.

Rr6NISBMqupqr

Na ilustracji są obok siebie dwa etapy doświadczenia. Po lewej stronie na wadze stoi zlewka z roztworem. Na ilustracji obok do zlewki z roztworem stojącej na wadze włożono urządzenie do badania pH i mierzenia temperatury.

Sprzęt laboratoryjny:

• cztery zlewki;

• cylinder miarowy;

• pH‑metr;

• mieszadło magnetyczne.

Odczynniki chemiczne:

• kwas butanowy;

• kwas 2‑chlorobutanowy;

• kwas 3‑chlorobutanowy;

• kwas 4‑chlorobutanowy.

Procedura wykonania doświadczenia:

1. Do osobnych zlewek nalej po 50 ${\mathrm{cm}}^3$ każdego z kwasów. Do każdej dodaj rotor magnetyczny i umieść na mieszadle magnetycznym. Powoli mieszaj zawartość zlewek.

2. Opłucz elektrodę pH‑metryczną i zanurz na 1 min w każdej zlewce z kwasem w celu zmierzenia pH. Zapisz wyniki w zeszycie. Przed każdym pomiarem przepłucz elektrodę wodą destylowaną.

Obserwacje:

pH roztworów wzrasta w kolejności: kwas 2‑chlorobutanowy, kwas 3‑chlorobutanowy, kwas 4‑chlorobutanowy, kwas butanowy.

Wnioski:

Zwiększoną moc kwasu w przypadku występujących dodatkowo atomów fluorowca można wytłumaczyć efektem indukcyjnym. Efekt ten polega na „przyciąganiu” przez elektroujemny atom (w tym przypadku fluorowca) elektronów z grupy karbonylowej. W wyniku tego przyciągania jon $\mathrm{R}-{\mathrm{COO}}^{-}$jest stabilizowany, przez co w roztworze powstaje więcej jonów ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$. Efekt jest tym silniejszy, im elektroujemny atom znajduje się bliżej grupy karboksylowej. Jeżeli w cząsteczce kwasu występuje więcej niż jeden atom elektroujemny, działają one na kwas synergistycznie. Oznacza to, że ich działanie się sumuje, co za tym idzie, jeszcze bardziej zwiększają moc kwasu.

Atom chloru wpływa na moc kwasów, powodując, że mają one niższe pH niż sam kwas butanowy. Im elektroujemny atom znajduje się bliżej grupy karboksylowej, tym kwas jest mocniejszy.