من اكثر حمضيه : الأحماض الكاربوكسيلية , الفينولات , الكحولات

مقارنة نقاط القوة للأحماض الضعيفة

يتم قياس نقاط القوة للأحماض الضعيفة على مقياس pKa. كلما كان الرقم أصغر في هذا المقياس ، كلما كان الحامض أقوى.

ثلاثة من المركبات التي سنتطرق إليها ، مع قيم pKa الخاصة بها هي:

الأحماض الكاربوكسيلية , الفينولات , الكحولات

لماذا هذه الأحماض حمضية؟


في كل حالة عند تفاعل هذة الأحماض مع الماء حسب المعادله الأتية :

يتم كسر الرابطه بين الهيدروجين والأوكسجين حيث تفقد جزيئه الحامض البروتون

وبالتالي . . .
إذا تم كسر الرابطة نفسها في كل حالة للمركبات الثلاثة ، فلماذا هذه المركبات الثلاثة لديها نقاط قوة حمضية مختلفة إلى حد كبير؟

الاختلافات في القوة الحمضية بين الأحماض الكربوكسيلية والفينول والكحول


اثنان من العوامل التي تؤثر على تأين الحمض هي:

قوة الروابط التي تم كسرها ،

استقرار الأيونات التي يجري تشكيلها.

في هذه الحالات ، يبدو أنك تكسر رابطة الأكسجين الهيدروجين في كل مرة ، وبالتالي قد تتوقع أن تكون نقاط القوة متشابهة.

العامل الأكثر أهمية في تحديد نقاط القوة الحمضية النسبية لهذه الجزيئات هو طبيعة الأيونات المشكلة. دائمًا ما تحصل على أيون الهيدروكسونيوم - وهذا ثابت - ولكن طبيعة الأنيون (الأيون السالب) تختلف بشكل ملحوظ من حالة إلى أخرى.


حمض الايثانويك

يحتوي حمض الإيثانويك على البنية:



الهيدروجين الحمضي هو المرفق بالأكسجين. عندما يتأين حمض إيثانيك يتشكل أيون الإيثانويت ، -CH3COO.

قد تفترض بشكل معقول أن بنية أيون الإيثانويت كانت على النحو التالي ، لكن قياسات أطوال الرابطة تظهر أن الروابط الكربون-الأكسجين متطابقة وفي مكان ما في الطول بين رابطة مفردة ومزدوجة.



مثل أي رابطة مزدوجة أخرى ، تتكون الرابطة المزدوجة للكربون والأكسجين من جزأين مختلفين. يوجد زوج إلكترون واحد على الخط الفاصل بين النواتين - وهذا ما يعرف باسم رابطة سيجما. يوجد زوج الإلكترون الآخر فوق وتحت مستوى الجزيء في رابطة pi.

تصنع روابط Pi من خلال التداخل الجانبي بين p المدارات على الكربون والأكسجين.

في أيون ethanoate ، واحد من أزواج وحيد على الأكسجين السلبي ينتهي بالتوازي مع هذه المدارات p ، ويتداخل معها.


ولأن الأكسجين أكثر كهربائية سالبية من الكربون ، فإن النظام الذي يتم تحديده يتم تشويهه بشكل كبير بحيث تقضي الإلكترونات وقتًا أطول في منطقة ذرات الأكسجين.

فأين الشحنة السالبة في كل هذا؟ وقد انتشر في جميع أنحاء -COO- المجموعة ، ولكن مع فرصة أكبر للعثور عليه في منطقة ذرتي الأكسجين.


يمكن رسم أيونات الإيثانويت ببساطة على النحو التالي:


الخط المنقط يمثل عدم ألأنتظام . تتم كتابة الشحنة السالبة مركزياً في نهاية ذلك الجزيء لإظهار أنها غير موضعية على إحدى ذرات الأكسجين.


كلما زاد انتشار الشحن ، كلما أصبح أيون أكثر ثباتًا. في هذه الحالة ، إذا قمت بترسيم الشحنة السالبة على عدة ذرات ، فإنها ستكون أقل جاذبية لأيونات الهيدروجين - وبالتالي ستكون أقل احتمالية لإعادة تشكيل حمض الإيثانويك.


الفينول

الفينول لديها مجموعة -OH تعلق مباشرة على حلقة البنزين.




عندما تنكسر رابطة الهيدروجين والأكسجين في الفينول ، تحصل على أيون فينوكسيد ، -C6H5O.
عدم ألأنتظام يحدث أيضا في هذا الأيون. في هذه المرة ، يتداخل أحد الأزواج الوحيدين في ذرة الأكسجين مع الإلكترونات غير المحددة في حلقة البنزين.



هذا التداخل يؤدي إلى إزالة الحواف التي تمتد على ذرة الأكسجين. ونتيجة لذلك ، لم تعد الشحنة السالبة موضعية بالكامل على الأكسجين ، ولكنها منتشرة حول الأيون بأكمله.

فلماذا يكون الفينول حمض أضعف بكثير من حمض إيثانويك؟

فكر في ايون الايثانوات مرة أخرى. إذا لم يكن هناك أي حذف ، فستكون الشحنة كلها على واحدة من ذرات الأكسجين ، على النحو التالي:

لكن عدم ألأنتظام يؤدي إلى توزيع هذه الأشارة على مجموعة COO بالكامل. لأن الأكسجين هو كهربي أكثر من الكربون ، يمكنك التفكير في معظم الشحنة التي يتم مشاركتها بين الأكسجين (الموضح من خلال التظليل الأحمر الثقيل في هذا الرسم البياني).



إذا لم يكن هناك أي حذف ، فإن أحد الأكسجين سيكون له شحنة كاملة والتي ستكون جذابة للغاية تجاه أيونات الهيدروجين. مع التحديد ، يتم توزيع هذه الشحنة على ذرتين من الأكسجين ، ولن تكون جذابة لأيون الهيدروجين كما لو كان أحد الأكسجين يحمل الشحنة بأكملها.

وهذا يعني أن أيون الإيثانوات لن يستهلك أيون الهيدروجين بسهولة كما لو لم يكن هناك أي تحديد. لأن بعضه يبقى متأينًا ، فإن تكوين أيونات الهيدروجين يعني أنه حامض.

في أيون فينوكسيد ، لا تزال ذرة الأكسجين المفردة هي الشيء الأكثر إلكترونًا ، وسيتم تشويه النظام الذي يتم تحديده بشكل دقيق تجاهه.  ذرة الأوكسجين مع معظم شحنتها السالبة.

إن ما يعيق ذلك هو جعل أيون الفينوكسيد أكثر ثباتًا مما كان عليه ، وبالتالي فإن الفينول حمضي إلى حدٍ ما.

ومع ذلك ، لم يتشارك الترسيم مع الشحنة بشكل فعال للغاية. لا يزال هناك الكثير من الشحنة السالبة حول الأكسجين الذي ستنجذب إليه أيونات الهيدروجين - وبالتالي فإن الفينول سوف يعاد تشكيله بسهولة. الفينول لذلك هو ضعيف جدا الحمضية.


الإيثانول

أما الإيثانول ، CH3CH2OH ، فهو ضعيف الحموضة لدرجة أنك لن تعده كحامض على الإطلاق. إذا انكسر رابطة الهيدروجين والأكسجين لإطلاق أيون الهيدروجين ، يتم تشكيل أيون إيثوكسيد:



هذا لا شيء على الاطلاق لذلك. لا توجد طريقة لتحديد الشحنة السلبية ، والتي تظل ثابتة على ذرة الأكسجين. هذه الشحنة السلبية الشديدة ستكون جذابة للغاية تجاه أيونات الهيدروجين ، وبالتالي فإن الإيثانول سيعاد تشكيله على الفور.

بما أن الإيثانول ضعيف للغاية في فقدان أيونات الهيدروجين ، فإنه لا يكاد يكون حامضيًا على الإطلاق.




شاهد مقالات اخرى :

- 5 عوامل تؤثر على الحامضية