Ester, Lemak dan Minyak

Halaman ini merangkumi standard kandungan 10.8 bab Sebatian Karbon Tingkatan 5: ester, lemak dan minyak. Di sinilah alkohol dan asid karboksilik yang baru anda pelajari bertemu dalam satu tindak balas, dan di sinilah kimia organik berhubung dengan makanan dan bahan harian. Pelajari tindak balas pengesteran, cara menamakan ester, dan perbezaan tepu-lawan-tak tepu antara lemak dan minyak, maka anda telah menguasai standard ini.

Apakah ester?

Ester ialah sebatian organik yang mengandungi rangkai ester –COO– sebagai kumpulan berfungsinya. Ester dihasilkan dengan menindakbalaskan asid karboksilik dengan alkohol. Kebanyakan ester mempunyai bau manis dan berbuah, itulah sebab ia digunakan sebagai perisa dalam makanan dan sebagai bau wangi dalam minyak wangi.

Pengesteran. Asid karboksilik + alkohol → ester + air, menggunakan mangkin asid sulfurik pekat dan pemanasan lembut. Tindak balas ini berbalik.

Menggunakan asid etanoik dan etanol sebagai contoh klasik:

CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

Hasilnya, etil etanoat, ialah cecair tidak berwarna dengan bau manis. Asid sulfurik pekat bertindak sebagai mangkin (dan membantu menyingkirkan air supaya lebih banyak ester terbentuk).

Menamakan ester

Nama ester mempunyai dua bahagian, dan urutannya adalah bertentangan dengan cara ia dibuat:

1. Bahagian pertama (alkil) datang daripada alkohol, etanol memberi etil, metanol memberi metil.
2. Bahagian kedua (-oat) datang daripada asid karboksilik, asid etanoik memberi etanoat, asid propanoik memberi propanoat.

Jadi etanol + asid etanoik → etil etanoat; metanol + asid propanoik → metil propanoat. Meletakkan dua bahagian dalam urutan yang betul ialah markah peperiksaan yang sangat lazim.

Lemak dan minyak

Lemak dan minyak ialah ester semula jadi. Ia ialah ester gliserol (propana-1,2,3-triol, satu alkohol dengan tiga kumpulan –OH) dan asid lemak (asid karboksilik rantai panjang). Perbezaan utama yang diminta sukatan pelajaran ialah ketepuan:

• Lemak mengandungi kebanyakannya asid lemak tepu (tiada ikatan ganda dua C=C). Ia biasanya pepejal pada suhu bilik, contohnya, lemak haiwan seperti mentega.
• Minyak mengandungi asid lemak tak tepu (dengan ikatan ganda dua C=C). Ia biasanya cecair pada suhu bilik, contohnya, minyak sayuran seperti minyak sawit.

Kerana minyak adalah tak tepu, ia menyahwarnakan air bromin, manakala lemak tepu tidak, ujian ketaktepuan yang sama yang anda temui dengan alkena. Mengeraskan minyak cecair menjadi lemak pepejal (seperti dalam membuat marjerin) dilakukan dengan menambah hidrogen merentasi ikatan C=C dengan mangkin nikel (penghidrogenan).

Contoh penyelesaian

Soalan. Metanol bertindak balas dengan asid propanoik dengan kehadiran mangkin asid sulfurik pekat. Namakan ester yang terbentuk dan tulis persamaannya.

Langkah 1, Kenal pasti dua bahagian. Alkohol ialah metanol (CH₃OH), yang memberi bahagian metil. Asid ialah asid propanoik (C₂H₅COOH), yang memberi bahagian propanoat.

Langkah 2, Gabungkan dalam urutan yang betul. Alkil (daripada alkohol) dahulu, kemudian -oat (daripada asid): esternya ialah metil propanoat.

Langkah 3, Tulis persamaan. Pengesteran memberi ester dan air:

C₂H₅COOH + CH₃OH → C₂H₅COOCH₃ + H₂O

Langkah 4, Perhatikan syarat. Campuran dipanaskan dengan mangkin asid sulfurik pekat, dan tindak balas itu berbalik.

Jawapan. Esternya ialah metil propanoat, terbentuk melalui C₂H₅COOH + CH₃OH → C₂H₅COOCH₃ + H₂O, dipanaskan dengan mangkin asid sulfurik pekat.

Soalan latihan

Soalan. Etanol dan asid etanoik dipanaskan bersama dengan beberapa titis asid sulfurik pekat. Namakan hasil organik, nyatakan peranan asid sulfurik pekat, dan huraikan satu pemerhatian.

Jawapan. Hasil organiknya ialah etil etanoat (CH₃COOC₂H₅), terbentuk melalui persamaan CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O. Asid sulfurik pekat bertindak sebagai mangkin (ia mempercepatkan tindak balas dan membantu menyingkirkan air). Satu pemerhatian ialah bau manis dan berbuah, yang menunjukkan bahawa ester telah terhasil.

Petua peperiksaan

Silap paling lazim ialah menamakan ester dalam urutan yang salah. Ingat: bahagian alkil (daripada alkohol) dahulu, bahagian -oat (daripada asid) kemudian, walaupun asid ditulis dahulu dalam persamaan. Sentiasa nyatakan asid sulfurik pekat sebagai mangkin dan perhatikan bahawa pengesteran itu berbalik. Untuk lemak dan minyak, kaitkan keadaan fizik dengan ketepuan: lemak adalah tepu dan pepejal, minyak adalah tak tepu dan cecair, dan minyak menyahwarnakan air bromin. Jika soalan bertanya cara menukar minyak kepada lemak, jawapannya ialah penghidrogenan, menambah hidrogen dengan mangkin nikel, tepat seperti dalam topik alkena.

Kegunaan ester dan kaitan harian

Kerana kebanyakan ester berbau manis dan berbuah, ia digunakan secara meluas sebagai perisa tiruan dalam gula-gula dan minuman serta sebagai bau wangi dalam minyak wangi, sabun dan penyegar udara. Banyak ester juga pelarut yang baik, etil etanoat, contohnya, digunakan dalam sesetengah gam dan penyah cat kuku. Dalam alam, ester memberi banyak buah bau ciri mereka. Lemak dan minyak, ester semula jadi, ialah bahagian penting dalam diet dan simpanan tenaga dalam benda hidup; secara perindustrian ia ditukar menjadi sabun melalui tindak balas dengan natrium hidroksida panas (penyabunan) dan dikeraskan menjadi marjerin melalui penghidrogenan. Berupaya memberi satu kegunaan sebenar untuk ester dan satu untuk lemak atau minyak menunjukkan pemeriksa bahawa anda boleh mengaitkan kimia dengan dunia sebenar.

Di mana ia terletak

Ini standard kandungan 10.8 bab Sebatian Karbon, dan ia ialah penamat semula jadi: ia menggabungkan alkohol (10.6) dan asid karboksilik (10.7) yang baru anda pelajari, dan ia menggunakan semula ujian air bromin untuk ketaktepuan daripada alkena (10.4). Berlatih menulis dan menamakan ester dalam contoh penyelesaian bab, dan semak urutan penamaan dan perbandingan lemak/minyak pada halaman kesilapan lazim. Dalam kelas Kimia SPM 1-ke-1 dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda boleh menamakan mana-mana ester dan menerangkan perbezaan lemak-lawan-minyak dengan yakin. Kerana pengesteran dan perbandingan lemak/minyak berulang merentasi Kimia SPM, standard penutup ini berbaloi dengan latihan tambahan.

Imbas semula pantas

• Ester mempunyai rangkai –COO–; dihasilkan melalui pengesteran: asid + alkohol → ester + air (mangkin H₂SO₄ pekat, berbalik).
• Ester mempunyai bau manis dan berbuah; digunakan sebagai perisa dan minyak wangi.
• Penamaan: alkil (daripada alkohol) dahulu, -oat (daripada asid) kemudian, cth. etil etanoat.
• Lemak dan minyak ialah ester gliserol + asid lemak.
• Lemak = tepu, pepejal; minyak = tak tepu, cecair dan menyahwarnakan air bromin.