Tính axit của axit cacboxylic
Axit cacboxylic yếu hơn axit khoáng nhưng mạnh nhất trong số các hợp chất hữu cơ. Tính axit của axit cacboxylic cao hơn ancol và cả phenol.
Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ chứa nhóm cacboxyl (COOH) gắn với nhóm ankyl hoặc aryl. Chúng phản ứng với kim loại và kiềm để tạo ra các ion cacboxylat. Những phản ứng này của axit cacboxylic cho thấy bản chất axit của chúng.
2R-COOH + 2Na → 2R-COŌNa+ + H2
R-COOH + 2NaOH → R-COŌNa+ + H2O
R-COOH + 2NaHCO3 → R-COŌNa+ + H2O + CO2
- Nguyên nhân làm tăng tính axit của nhóm cacboxylic là do tính ổn định của ion cacboxylat được hình thành khi mất một proton.
- Bazơ liên hợp của axit cacboxylic, một ion cacboxylat, được ổn định bởi hai cấu trúc cộng hưởng tương đương trong đó điện tích âm ở nguyên tử oxy có độ âm điện lớn hơn.
Bài viết liên quan:
#1 Axit cacboxylic là gì? Cách đọc tên danh pháp IUPAC của axit cacboxylic
#2 Tính chất của axit cacboxylic | Mùi đặc trưng & Độ hòa tan của axit cacboxylic
Độ axit của axit cacboxylic
Độ axit của axit cacboxylic còn phụ thuộc vào bản chất của nhóm thế alkyl hoặc aryl được gắn vào nhóm cacboxyl. Một nhóm hút electron đảm bảo định vị hiệu quả điện tích âm thông qua cộng hưởng hoặc hiệu ứng quy nạp.
Do đó, các nhóm hút electron làm tăng tính ổn định của bazơ liên hợp được hình thành và do đó làm tăng tính axit của axit cacboxylic. Mặt khác, các nhóm nhường điện tử làm mất ổn định bazơ liên hợp được hình thành và do đó làm giảm tính axit của axit cacboxylic.
Một xu hướng chung có thể được nhìn thấy như:
-C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2 -CH3 > -CH3 > -H tính đẩy e giảm dần;
-NH2 > -CHO > -F > -Cl > -Br > -I > -COOH > -OH > -NR2 > -H tính hút e giảm dần;
Ngoài ra, trong hiệu ứng bazơ liên hợp thì:
-F > -Cl > -Br > -I > -OH > -NH2 tính đẩy e giảm dần;
-NO2 > -CHO > -COR > -COOH > CONH2 tính hút e giảm dần;
Các vòng thơm benzen, các gốc có liên kết pi, các nguyên tố halogen, các gốc như NO2, COOH, HSO3,… có tính hút e. Còn lại một số các gốc đẩy e như OH, NH2, các gốc ankyl và một số gốc no khác
Do hiệu ứng cộng hưởng, nhóm phenyl hoặc vinyl làm tăng tính axit của axit cacboxylic chiếm ưu thế so với tính axit giảm dần do hiệu ứng cảm ứng.
Giải thích: Phương pháp làm tăng tính axit
Cách đơn giản nhất để hiểu các nhóm cacboxyl chỉ đơn giản là hiểu rằng việc hút electron dẫn đến tăng tính axit của các nhóm cacboxyl, trong khi việc cho một điện tử dẫn đến giảm tính axit trong các nhóm cacboxyl.
Các nhóm hút electron làm tăng cường độ axit của axit cacboxylic bằng cách ổn định bazơ liên hợp. Nguồn gốc phương pháp ổn định bazơ liên hợp bằng cách định vị điện tích âm bằng hiệu ứng cảm ứng hoặc cộng hưởng.
Giải thích: Phương pháp làm giảm tính axit
Các nhóm nhận electron làm giảm tính axit bằng cách làm mất ổn định bazơ liên hợp. Việc gắn trực tiếp các nhóm như phenyl hoặc vinyl làm tăng tính axit của axit cacboxylic tương ứng, do cộng hưởng như minh họa bên dưới:
Tính axit của axit cacboxylic cao hơn so với phenol đơn giản vì chúng phản ứng với các bazơ yếu như cacbonat và bicacbonat để giải phóng khí carbon dioxide. Các axit cacboxylic có tính chất axit vì hydro trong nhóm -COOH có thể được tạo thành ion cacboxylat.
Giải thích: Axit Cacboxylic có tính axit hơn phenol
ion carboxylate thể hiện tính ổn định cao hơn so với ion phenoxide
Axit cacboxylic phân ly trong nước để tạo thành các ion cacboxylat và ion hydronium. Ion cacboxylat hình thành được ổn định thông qua cộng hưởng bằng cách định vị hiệu quả điện tích âm.
Ion cacboxylat, bazơ liên hợp của axit cacboxylic được ổn định bởi hai cấu trúc cộng hưởng tương đương. Trong đó, điện tích âm được định vị trên nguyên tử oxy có độ âm điện lớn hơn.
Mặt khác, bazơ liên hợp của phenol (ion phenoxide) có cấu trúc cộng hưởng không tương đương. Trong đó điện tích âm nằm ở nguyên tử cacbon có độ âm điện nhỏ hơn, điện tích âm ít được định vị hiệu quả hơn trên một nguyên tử oxy, và ít nguyên tử carbon có độ âm điện hơn trong ion phenoxide.
Vì vậy, sự cộng hưởng trong ion phenoxide kém hiệu quả hơn so với ion carboxylate, làm cho axit cacboxylic có tính axit hơn phenol.
Ví dụ 3: Tìm hiểu sự khác biệt về tính axit giữa rượu và axit cacboxylic. Câu nào sau đây so sánh đúng axit cacboxylic với ancol?
- Rượu có tính axit mạnh hơn axit cacboxylic vì rượu có thể tạo thành dime giữa các phân tử của chúng.
- Axit cacboxylic có tính axit mạnh hơn rượu vì các anion cacboxylat được ổn định bằng cộng hưởng, trong khi các ancoxit thì không.
- Axit cacboxylic có tính axit mạnh hơn rượu vì axit cacboxylic có thể tạo thành dime giữa các phân tử của chúng.
- Rượu có tính axit mạnh hơn axit cacboxylic vì các ankoxit được ổn định bằng cộng hưởng, trong khi các anion cacboxylat thì không.
Câu trả lời
Các phương án A và C gợi ý rằng các chất có tính axit hơn nếu chúng có các phân tử tạo thành dime (Dimer hoặc dime, chất nhị trùng). Những tuyên bố này là sai. Tuyên bố đúng phải là:
Các chất có xu hướng có điểm sôi cao hơn nếu chúng có các phân tử có thể tạo thành dime. Các chất không còn có tính axit nếu chúng có các phân tử có thể tạo thành dime.
Chúng ta có thể sử dụng dòng lý luận này để loại bỏ các lựa chọn A và C.
Tùy chọn B và D gợi ý rằng tính axit của một phân tử hữu cơ được liên kết với sự ổn định của bazơ liên hợp của nó. Tùy chọn B gợi ý rằng axit cacboxylic có giá trị pH tương đối thấp vì các anion cacboxylat được ổn định bằng cộng hưởng. Tùy chọn D gợi ý rằng rượu có giá trị pH tương đối thấp vì các anion alkoxide được ổn định bằng cộng hưởng.
Cả hai câu đều chính xác rằng các hợp chất hữu cơ là axit mạnh hơn nếu chúng thể hiện sự cộng hưởng. Nhưng tùy chọn D nói sai rằng các ankoxit thể hiện sự cộng hưởng và các ion carboxylate thì không. Điều này thực tế là không chính xác. Định nghĩa đúng phải là:
Các anion cacboxylat luôn thể hiện sự cộng hưởng vì chúng chứa ít nhất một nhóm cacboxylat tích điện âm (COO–).
Alkoxides không có xu hướng thể hiện sự cộng hưởng vì chúng có cấu trúc, đâu là nhóm hữu cơ. Chúng ta có thể sử dụng tất cả các câu này để xác định rằng Đáp án B là câu trả lời đúng cho câu hỏi này. RO-R
Cùng theo dõi chủ đề acid và bazơ tại https://diendan.hocmai.vn/threads/bazo-va-axit-lien-hop.834791/
