Conform teoriei proto-teoretice a lui Bronsted-Lowry, acizii sunt substanțe capabile să dea înapoi protonii (H +), donatorii de protoni. Bazele sunt substanțe care pot atașa un proton, - acceptori de protoni. Interacțiunea acid-bază a două molecule este transferul protonului de la acid la bază, cu formarea unei baze conjugate și a unui acid conjugat. Cu cât este mai puternic acidul sau baza, cu atât este mai slabă baza și acidul în care sunt conjugate. Și invers. În cadrul teoriei Bronsted-Lowry, orice reacție acido-bazică poate fi descrisă prin următoarea ecuație:
Hidroxilii derivați ai hidrocarburilor (alcooli și fenoli) conțin o grupare OH, care poate fi atât donor cât și acceptor de protoni.
Proprietățile acide ale derivatului hidroxilului, adică ușurința ruperii legăturii O-H, vor fi determinate de polaritatea și energia de disociere a acestei legături. Cu cât polaritatea legăturii O-H este mai mare și cu cât este mai redusă energia de disociere, cu atât mai ușor se rupe legătura, cu atât este mai mare aciditatea.
Componentele de îndepărtare a electronilor (EA) asociate cu gruparea OH, cresc polaritatea legăturii O-H, reduc energia disocierii sale și, în general, măresc aciditatea compusului. Substituenții donatorilor electronici (ED), dimpotrivă, reduc polaritatea, măresc energia de disociere a legăturii O-H și reduc proprietățile acide ale compusului.
Principalele proprietăți ale compușilor care conțin hidroxil se datorează prezenței unei perechi de electroni neparticipați pe un atom de oxigen. Cu cât densitatea electronului este mai mare pe atomul de oxigen, cu atât este mai ușor să atașați un proton, cu atât mai mare este bazicitatea compusului. Prin urmare, substituenții care dau electroni, crescând densitatea electronului cu 0, măresc proprietățile de bază ale compusului, în timp ce substituenții de îndepărtare a electronilor sunt scăzuți.
Plecând de la cele de mai sus, vom prezenta un număr de proprietăți ale acidului bazice ale derivaților hidroxil:
Reacții care ilustrează proprietățile de aciditate
Alcoolii sunt acizi mai slabi decât apa, și detecta aciditatea lor în soluții apoase este imposibilă, soluție apoasă de alcool pH este 7. Pentru a confirma alcooli aciditate poate doar reacții cu metale active, sau baze puternice, în absența apei:
Reacțiile cu metale active și amidele lor sunt calitative pentru grupul OH, deoarece sunt însoțite de o eliberare rapidă de gaze.
În alcoolii polihidrici, aciditatea în comparație cu alcoolii monohidrici crește, în special în cazul diolilor și poliolilor vicinali. Spre deosebire de alcoolii monohidrici, aceștia pot prezenta proprietăți acide nu numai în reacțiile cu metale active și baze puternice, ci și în reacțiile cu hidroxizi de metale grele. În particular, cu hidroxid de cupru (II) într-un mediu alcalin, alcoolii polihidrici vicinali formează o sare complexă solubilă în apă, colorată într-o culoare albastru închis. Aceasta este o reacție calitativă față de grupul diol vicinal:
Fenoli. Datorită prezenței fenolilor + efectului M în molecule, densitatea electronilor de pe atomul de oxigen scade, polaritatea legăturii O-H crește și energia disocierii sale scade. Prin urmare, fenolii, spre deosebire de alcooli, sunt acizi suficient de puternici și sunt capabili să formeze săruri chiar și cu soluții apoase de alcalii:
Dacă există doi sau mai mulți substituenți de eliberare a electronilor în inelul benzenic, aciditatea hidroxilului fenolic crește atât de mult încât reacțiile cu sărurile acidului carbonic devin posibile:
Proprietățile acide ale fenolilor se manifestă și în reacția cu clorura de fier (III). Când interacționează cu ioni de Fe 3+, se formează o sare fenol complexă, care este colorată într-o culoare violetă intensă. Prin urmare, reacția fenolilor cu FeCl3 este calitativă și este utilizată pentru a detecta hidroxilul fenolic.
Bazicitatea este capacitatea de a atașa un proton sau acizi Lewis. În seria de derivați hidroxilici, alcoolii terțiari au cele mai pronunțate proprietăți de bază. Totuși, datorită electronegativității ridicate a atomului de oxigen și, în consecință, a polarizabilității scăzute a electronilor săi, alcoolii pot reacționa cu răcirea numai cu acizi minerali puternici pentru a forma săruri de oxoniu. Principalele proprietăți sunt, de asemenea, dialchil eteri, care formează de asemenea săruri de oxoniu cu acizi concentrați. Dizolvarea în acizi concentrați rece cu formarea unui sistem monofazat (săruri de oxoniu) este o reacție calitativă la alcooli și dialchil eteri. În fenoli, datorită conjugării unei perechi electronice de oxigen împărțită în comun cu un inel benzenic (efect + M), proprietățile de bază sunt foarte slab exprimate. Prin urmare, fenolii sărurilor de oxoniu nu se formează și nu atașează acizii Lewis.
1. Avem pentan-2,3-diol; metanol; 2,4-dibromfenol; 2-metil-fenol, în scopul creșterii proprietăților lor de aciditate.
2. Dăm ecuațiile de reacție care ilustrează proprietățile acide ale acestor substanțe:
Pentru cea mai puternică bază, dăm ecuația reacției de formare a unei sări de oxoniu cu H2S04.
Cea mai puternică bază din această serie va fi cel mai slab acid, metanol.
Exemplu de soluție a problemei 23
Pentru a rezolva această sarcină, este necesar să se studieze proprietățile chimice de bază ale alcoolilor, fenolilor și eterilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: