Gli acidi carbossilici sono un ampio gruppo di composti chimici che hanno tutti una certa struttura in comune, composta dai tre elementi più importanti sulla terra: carbonio, ossigeno e idrogeno. Questi vari composti costituiscono gli acidi organici più abbondanti e presenti in natura. L’acidità leggermente pungente degli agrumi, come i limoni, deriva da un esempio chiamato acido citrico. La maggior parte dei composti è relativamente semplice dal punto di vista chimico e, come acido, piuttosto debole. Gli acidi carbossilici da soli hanno usi vitali, ma, cosa più importante, sono abbastanza facili da rompere e ricombinare con altri composti chimici per creare sostanze più complesse.
Gli acidi hanno sempre una sottostruttura chimica costituita da un atomo di carbonio e un atomo di idrogeno e due atomi di ossigeno chiamati gruppo carbossilico. All’atomo di carbonio è attaccata anche un’ampia varietà di molecole organiche, alcune piuttosto complesse. Ci può essere anche più di un gruppo carbossilico. Gli acidi dicarbossilici ne hanno due mentre un acido tricarbossilico ne ha tre e alcuni acidi possono avere fino a 20 gruppi carbossilici.
Una delle caratteristiche degli acidi carbossilici che li rende così utili alla vita organica è che si dissolvono facilmente in singole molecole nei solventi, compresa l’acqua. Anche i più complessi e ostinati sono solitamente solubili in una soluzione alcolica. L’acido citrico tricarbossilico è un ingrediente comune nelle bevande gassate e in altri alimenti trasformati.
Un altro additivo alimentare comune è l’acido acetico nell’aceto. Viene anche usato commercialmente per fermare le reazioni chimiche durante la lavorazione della pellicola fotografica. Quasi la metà della fornitura mondiale di acido acetico, tuttavia, viene convertita chimicamente in acetato di vinile, uno degli ingredienti essenziali di colle e vernici. Analogamente ad altri composti come l’acido acrilico, l’acetato di vinile può essere ulteriormente trasformato chimicamente in plastica.
Questa versatilità degli acidi carbossilici deriva dalla facilità di rompere i loro legami chimici. Una dimostrazione di ciò è il modello di vulcano di un bambino contenente una bottiglia di aceto. Quando si aggiunge un cucchiaino di bicarbonato di sodio, o bicarbonato di sodio, la bottiglia ribolle violentemente in una schiuma di acqua, anidride carbonica e acetato di sodio. Gli esseri umani e la maggior parte degli altri animali traggono la maggior parte della loro energia dal cibo digerito attraverso una serie di reazioni chimiche chiamate “ciclo dell’acido citrico”.
Gli amminoacidi sono anche tra gli acidi carbossilici più importanti in natura. Sono soprannominate “i mattoni delle proteine”. Le proteine, a loro volta, creano la diversità quasi infinita dei tessuti organici, dai capelli, dalla pelle, dal cuore alla corteccia degli alberi. Gli scienziati hanno preso spunto da questo, per utilizzare gli acidi o trasformarli chimicamente in una vasta gamma di applicazioni. Profumi, candeggine industriali, conservanti alimentari e farmaci sono solo alcuni altri esempi.