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Sales de los ácidos carboxílicos

Aunque mucho más débiles que los ácidos minerales fuertes (sulfúrico, clorhídrico, nítrico), los ácidos carboxílicos son sustancialmente más ácidos que los orgánicos muy débiles estudiados hasta el momento (alcoholes, acetileno); son mucho más ácidos que el agua, por lo que los hidróxidos acuosos los convierten en sus sales con facilidad, y los ácidos minerales acuosos reconvierten las sales en los ácidos carboxílicos correspondientes. Como es poco lo que podemos hacer con ácidos carboxílicos sin tropezar con esta conversión en sus sales, y viceversa, vale la pena examinar las propiedades de estas últimas.

Al igual que todas las sales, las de los ácidos carboxílicos con sólidos cristalinos no volátiles, constituidas por iones positivos y negativos, y sus propiedades corresponden a dichas estructuras. Las considerables fuerzas electrostáticas que mantienen a los iones en el retículo cristalino, sólo pueden superarse por un calentamiento a temperatura elevada o por medio de un disolvente muy polar. La temperatura requerida para fundirlas es tan alta que antes de lograrla se rompen los enlace carbono-carbono y se descompone la molécula, generalmente entre los 300-400 ºC. Raras veces es útil un punto de descomposición para la identificación de una sustancia, pues normalmente sólo refleja la velocidad de calentamiento y no la identidad del compuesto.

Las sales de metales alcalinos de los ácidos carboxílicos (sodio, potasio, amonio) son solubles en agua, pero no en disolventes no polares; la mayoría de las sales de metales pesados (hierro, plata, cobre, etc.) son insolubles en agua.

Podemos apreciar así que, salvo en el caso de ácidos de cuatro carbonos o menos, solubles tanto en agua como en disolventes orgánicos, los ácidos carboxílicos y sus sales de metales alcalinos exhiben un comportamiento de solubilidad exactamente opuesto. Debido a la fácil interconversión de ácido y sus sales, este comportamiento se puede utilizar de dos formas importantes: para la identificación y para la separación.

Un compuesto orgánico insoluble en agua que se disuelve en hidróxido de sodio acuoso, diluido y frío, debe ser un ácido carboxílico o uno de los pocos otros tipos de compuestos orgánicos más ácidos que el agua. Que es efectivamente un ácido carboxílico puede demostrarse de otras maneras.

En lugar de hidróxido de sodio podemos usar bicarbonato de sodio acuoso. Aunque la sustancia desconocida sea soluble en agua, queda comprobada su acidez por el burbujeo de CO2.

Podemos separar un ácido carboxílico de compuestos no ácidos aprovechando su solubilidad y la insolubilidad en base acuosa. Una vez lograda la separación, regeneramos el ácido por acidulación de la solución acuosa. Si trabajamos con sólidos, simplemente agitamos la mezcla con base acuosa y luego filtramos la solución para separar las sustancias no ácidas insolubles. La adición de ácido al filtrado precipita el ácido carboxílico, el cual puede recogerse por filtración. Si estamos trabajando con líquidos, agitando la mezcla con base acuosa en un embudo de decantación y separamos luego la capa acuosa de la orgánica insoluble. La acidificación de la fase acuosa nuevamente libera al ácido carboxílico, que puede separarse del agua. Para que la separación sea completa y de fácil manipulación, a menudo agregamos un disolvente insoluble en agua, como éter, a la mezcla acidificada. El ácido carboxílico es extraído del agua por el éter, en el que es más soluble. El éter volátil se separa con facilidad por destilación, ya que el ácido hierve a temperatura relativamente elevada.

Así, por ejemplo, un aldehído que se prepara por oxidación de un alcohol primario, es posible que esté contaminando con el ácido carboxílico correspondiente, el cual puede eliminarse por simple lavado con una base acuosa diluida. El ácido carboxílico, preparado por oxidación de un alquilbenceno, es posible que esté contaminando con material original no reaccionado: el ácido carboxílico puede extraerse con base acuosa, quedando separado del hidrocarburo insoluble, y luego se regenera por adición de ácido mineral.

Por ser las separaciones de este tipo más definidas y producir menor pérdida de material, siempre que sea posible son preferidas a la recristalización o destilación.