Кислотні властивості
Залежно від природи елемента, з яким пов’язаний протон, розрізняють такі кислоти Бренстеда (табл. 4.5):
– OH-кислоти (спирти, феноли, карбонові кислоти); – SH-кислоти (Меркаптани, тіофеноли); – NH-кислоти (аміни); – CH-кислоти (вуглеводні і їх похідні).
* Цей термін не має нічого спільного з поняттям “сполучення”, яке було введено раніше (див. 2.3). “Сполучений” означає тут “доповнюючий”.
Елемент і пов’язаний з ним потенційно здатний до відщеплення атом водню називають кислотним центром.
Більшість органічних сполук, за винятком карбонових кислот, проявляють надзвичайно низьку кислотність, яку не можна виявити за допомогою індикаторів.
Для прогнозування кислотних властивостей використовують якісний підхід, заснований на оцінці можливості відщеплення протона, яка зростає зі збільшенням електронегативності елемента в кислотному центрі. Так, за силою кислотності однотипні з’єднання розміщуються в наступний ряд: OH-кислоти> NH-кисло – лоти> CH-кислоти.
Іншим, часто більш важливим критерієм, що дозволяє оцінювати кислотні властивості близьких за будовою сполук, є стабільність аніону, що утворюється при іонізації кислоти.
Чим стабільніша аніон, тим сильніше сполучена кислота.
Стабільність аніону визначається ступенем делокализации в ньому негативного заряду. У загальному випадку вона залежить від:
– природи атома у вихідному кислотному центрі; – можливості стабілізації аніону шляхом сполучення; – характеру органічного радикала, пов’язаного з вихідним кислотним центром.
Ці фактори можуть діяти в однаковому або протилежному напрямку, і в кожному випадку їх потрібно розглядати в сукупності.
Одноатомні спирти є нейтральними речовинами. Вони практично не взаємодіють з лугами, але вступають в реакцію з лужними металами, утворюючи солі – алкоксиди металів.
Феноли в порівнянні зі спиртами виявляють більш помітні кислотні властивості (див. Табл. 4.5). Так, 0,1 М водний розчин фенолу має рН 5,4. Підвищена кислотність фенолів зумовлена кращої делокализацией заряду в феноксид-йоні, ніж в алкоксид-іонах, завдяки р, л-сполученню (в дужках наведені pKa відповідних нейтральних з’єднань).
Таким чином, різниця в кислотних властивостях спиртів і фенолів визначається типом радикала, зв’язаного з гідроксильною групою.
Володіючи відносно невисокою кислотністю, феноли утворюють солі тільки з сильними основами, наприклад гідроксидом натрію, а зі слабкими підставами, наприклад гідрокарбонатом натрію NaHCO3, в реакцію не вступають.
Меркаптани володіють більшою кислотністю, ніж відповідні спирти (див. Табл. 4.5), оскільки тіолами-іони стабільніше алкоксідіонов внаслідок більшого атомного радіусу сірки в порівнянні з радіусом кисню (фактор поляризуемости) і, отже, більш ефективної делокалізації негативного заряду на атомі сірки.
Відповідно з досить високою кислотністю Меркаптани при обробці водним розчином лугу перетворюються в солі.
При дії солей важких металів, зокрема ртуті або свинцю, Меркаптани утворюють важкорозчинні солі.
Кислотність амінів і тим більше вуглеводнів значно нижче кислотності спиртів (див. Табл. 4.5). Причиною цього є менша електронегативність атомів азоту та вуглецю в порівнянні з атомом кисню. Це знижує можливість відщеплення протона і в той же час призводить до меншої стабільності аніонів (пов’язаних підстав) із зарядом на атомах азоту та вуглецю.
Сукупність усіх перерахованих факторів визначає силу кислоти в кожному конкретному випадку. З деяким припущенням можна сказати, що кислотність органічних сполук зростає в ряду: CH-кислоти <NH-кислоти <ОН-кислоти <SH-кислоти.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)