II. Кислотность и основность органических соединений
Классическая теория кислот и оснований Аррениуса, которая связана с процессами диссоциации в водных растворах, не имеет широкого применения в органической химии, т.к. здесь диссоциируют по Аррениусу только карбоновые кислоты и их соли.
В органической химии существует несколько подходов к определению таких понятий, как кислотность и основность.
1. Протолитическая теория кислотно-основных превращений Бренстеда
Согласно Бренстеду, кислота – любое вещество (молекула или ион), способное отдавать протон. При этом кислота переходит в сопряжённое основание.
Кислота
сопряжённое
основание + Н
кислота сопряженное
основание
Хотя определение кислот по Бренстеду весьма сходно с классическим определением Аррениуса, однако, среди кислот Бренстеда имеется большое число таких, которые не являются кислотами в классическом смысле, например:
кислота сопряжённое
основание
кислота сопряжённое
основание
Диссоциации такого рода, однако, идут не самопроизвольно, а под влиянием оснований.
Основание Бренстеда – любое вещество (молекула или ион), способное присоединять протон. В результате основание переходит в сопряжённую кислоту.
основание + Н сопряжённая кислота
основание сопряжённая кислота
основание сопряжённая кислота
основание сопряженная кислота
Кислотно-основное превращение по Бренстеду есть перенос протона от кислоты к основанию.
основание кислота сопряжённая сопряженное
Бренстеда Бренстеда кислота основание
Классические кислоты Аррениуса тоже могут быть рассмотрены в терминах Бренстеда.
кислота Аррениуса основание сопряженная сопряженное
кислота Бренстеда Бренстеда кислота основание
Одно и то же соединение, в зависимости от условий реакции, может быть и кислотой и основанием.
а)
кислота основание сопряженное сопряженная
Бренстеда основание кислота
б)
основание кислота сопряженная сопряженное
Бренстеда Бренстеда кислота основание
Согласно теории Бренстеда, сила кислоты зависит от её стремления отдать протон, а сила основания - от его стремления присоединить протон.
В реакции (а) уксусная кислота отдаёт протон легче, чем вода, так как является более сильным электролитом. Молекула воды в этом случае присоединяет протон и, следовательно, является основанием.
В реакции (б) легко отдаёт протон серная кислота, т.к. это очень сильная кислота. В этих условиях молекула уксусной кислоты присоединяет протон к кислороду карбонильной группы, т.к. на этом атоме есть некоторый избыток электронной плотности, и, следовательно, в сильнокислой среде уксусная кислота является основанием. Таким образом, кислотность и основность есть не абсолютные, а относительные свойства соединений, зависящие от природы другого компонента реакции
Во всех кислотно- основных превращениях по Бренстеду сильная кислота, т.е. соединение, легко отдающее протон, переходит в слабое сопряжённое основание; сильное основание, т.е. соединение, жадно присоединяющее протон, переходит в слабую сопряжённую кислоту.
сильное π-основание слабая сопряженная кислота
тринитрометан тринитрометиланион
сильная кислота слабое сопряженное основание