Лекция 3 Кислотность и основность

Для характеристики кислотности и основности органических соединений применяют теорию Бренстеда. Основные положения этой теории:

1. Кислота – это частица, отдающая протон (донор Н⁺); основание – это частица, принимающая протон (акцептор Н⁺).

2. Кислотность всегда характеризуется в присутствии оснований и наоборот.Примеры:

А – Н + : В  А^– + В – Н⁺

К-та Осн-ие Сопряженное Сопряженная

осн-ие к-та

СН₃СООН + НОН ↔ СН₃СОО^– + Н₃О⁺

К-та Осн-ие Сопряженное Сопряженная

осн-ие к-та

Кислоты Бренстеда

К-ты Бренстеда делятся на 4 вида в зависимости от кислотного центра:

SН к-ты (тиолы),

 ОН к-ты (спирты, фенолы, карбоновые к-ты),

 NН к-ты (амины, амиды),

 СН к-ты (УВ).

В этом ряду сверху вниз кислотность уменьшается.

Сила к-ты определяется стабильностью образующегося аниона. Чем стабильнее анион, тем сильнее к-та. Стабильность аниона зависит от делокализации (распределения) «» заряда по всей частице (аниону). Чем больше делокализован «» заряд, тем стабильнее анион и сильнее к-та.

Делокализация заряда зависит:

1. от электроотрицательности (ЭО) гетероатома. Чем больше ЭО гетероатома, тем сильнее соответствующая к-та.

Например: R – ОН и R – NН₂

Спирты более сильные к-ты, чем амины, т.к. ЭО (О) > ЭО (N).

б) от поляризуемости гетероатома. Чем больше поляризуемость гетероатома, тем сильнее соответствующая к-та.

Например: R – SН и R – ОН

Тиолы более сильные к-ты, чем спирты, т.к. атом S более поляризован, чем атом О.

в) от характера заместителя R (длины его, наличие сопряженной системы, делокализации электронной плотности).

Например: СН₃ – ОН, СН₃ – СН₂ – ОН, СН₃ – СН₂ – СН₂ – ОН

Кислотность <, т.к. увеличивается длина радикала

При одинаковом кислотном центре сила спиртов, фенолов и карбоновых к-т не одинакова. Например,

СН₃ – ОН, С₆Н₅ – ОН,

Сила к-ты увеличивается

Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты за счет р, π-сопряжения группы ОН, которая оказывает +М эффект. Связь О→Н сильнее поляризуется в фенолах. Фенолы могут взаимодействовать даже с солями, например с FeCl₃ – эта реакция является качественной на фенолы. Карбоновые кислоты по сравнению со спиртами, содержащими одинаковый радикал, являются более сильными кислотами, т.к., связь О→Н значительно поляризована за счет –М эффекта группы > С=О

г) от характера растворителя.

Если растворитель является хорошим акцептором протонов Н⁺, то сила к-ты увеличивается и наоборот.

Основания Бренстеда

Они делятся на:

а) -основания (соединения с кратными связями);

б) n-основания (аммониевые, содержащие атом ,

в) оксониевые, содержащие атом ,

г) сульфониевые, содержащие атом )

Сила основания определяется стабильностью образующегося катиона. Чем стабильнее катион, тем сильнее основание..

Стабильность катиона зависит от тех же факторов, что и стабильность аниона, но с обратным действием. Все факторы, усиливающие кислотность, уменьшают основность.

Самыми сильными основаниями являются амины, т.к. атом азота имеет меньшую ЭО по сравнению с О. При этом вторичные амины более сильные основания, чем первичные, третичные амины слабее вторичных за счет стерического фактора, затрудняющего доступ протона к N.

Ароматические амины более слабые основания, чем алифатические, что объясняется +М группы –NН₂. Электронная пара азота, участвуя в сопряжении, становится малоподвижной.

Стабильность сопряженной системы затрудняет присоединение Н⁺.

Т.о., чем сильнее к-та, тем слабее образуемое ею основание и наоборот.

Контрольные вопросы к теме: «Кислотность и основность»

1. Что называется кислотой и основанием по теории Бренстеда?

2. Классификация кислот Бренстеда.

3. Чем определяется сила кислоты?

4. Чем определяется стабильность аниона?

5. От каких факторов зависит делокализация заряда аниона?

6. Какие амины проявляют более выраженные основные свойства?

Упражнения и ситуационные задачи

1. Какое соединение имеет более сильные кислотные свойства и почему?

а) CH₃ -SH, б) CH₃-NH₂, в) CH₃-OH.

2. Какая кислота является более сильной и почему?

а) СH₃COOH, б) Сl-CH₂COOH, в) Cl₂- CH – COOH.

3. Сравните кислотность пропанола, пропантриола и фенола.

4. Обьясните, почему анилин проявляет более слабые основные свойства, по сравнению с этилламином.

5. Какое из соединений является более сильной кислотой:

а) пропанол-1; б) пропандиол-1,2; в) пропиламин; г) пропантиол-1. Напишите его реакцию с NaOH.

6. Какое из соединений является самым слабым основанием?

а) С₂Н₅–NH₂; б) (С₂Н₅)₂–NH; в) С₆Н₅–NH₂; г) NO₂–C₆H₄–NH₂. Ответ поясните.

7. Напишите какая из реакций доказывает более сильные кислотные свойства фенола по сравнению со спиртами:

8. Объясните, почему 1-амино-2-метилбензол по сравнению с анилином проявляет более сильные свойства.

9. В качестве антидота при отравлении солями мышьяка был предложен 2,3-димеркаптопропанол. Объясните, чем определяется его большая кислотность в сравнении с пропантриолом.

Л и т е р а т у р а:

1. Тюкавкина С. 100-101, 108-109.