Hlavní obsah
Organická chemie
Kurz: Organická chemie > Kapitola 2
Lekce 3: Acidobazické reakce v organické chemii- Teorie kyselin a zásad
- Mechanismy acidobazických reakcí v organické chemii
- Ka a síla kyselin
- Přehled hodnot Ka and pKa
- Tabulka pKa hodnot
- Zjišťování chemické rovnováhy pomocí pKa
- Stabilizace konjugované báze: elektronegativita
- Síla kyselin, velikost aniontů a vazebná energie
- Stabilizace konjugované báze: rezonance
- Stabilizace konjugované báze: indukce
- Stabilizace konjugované báze: hybridizace
- Stabilizace konjugované báze: solvatace
Stabilizace konjugované báze: solvatace
Jak vlastnosti roztoku ovlivňují stabilitu konjugované báze?
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Solvatace může mít stabilizační
efekt na konjugovanou zásadu. Vezmeme si nejdřív vodu,
tedy tuto molekulu. Pokud voda daruje tento proton, zůstanou
tyto vazebné fialové elektrony na kyslíku. Tím kyslík získává formální náboj −1
a vznikne nám konjugovaná zásada vody, tedy hydroxidový anion. Hydroxidový anion může být
stabilizován rozpouštědlem, Pokud je tímto
rozpouštědlem voda... Nakreslím tady kolem
pár molekul vody. Víme, že voda je polární rozpouštědlo,
jelikož je polární molekulou. Kyslík má částečně
záporný náboj a vodíky mají částečně
kladný náboj. Je to proto, že kyslík je
elektronegativnější než vodík. Víme, že opačné
náboje se přitahují. Částečně kladný vodík vody je přitahován
k záporně nabitému kyslíku hydroxidu, Mezi těmito opačnými náboji
tedy existuje přitažlivá síla.. Tato přitažlivá síla pomáhá stabilizovat
záporný náboj na hydroxidovém aniontu. Tady máme další
molekulu vody. Takže zase částečně záporný a částečně
kladný náboj a máme tu další stabilizační sílu. Další sílu, která nám pomáhá stabilizovat
záporný náboj na hydroxidovém aniontu. Čím více molekul vody máte kolem, čím více
molekul máte pro solvataci aniontu, tím stabilnější máte
konjugovanou zásadu. Porovnáme si teď
tyto čtyři sloučeniny. U vody má tento proton
hodnotu pKa zhruba 15,7. U ethanolu má tento proton
hodnotu pKa asi 16. U isopropanolu má tento
proton hodnotu pKa asi 17 a pro terc-butanol má tento
proton hodnotu pKa asi 18. Platí pravidlo, že je čím nižší hodnota
pKa, tím je daná kyselina silnější. Voda je tedy nejsilnější kyselinou
z těchto čtyř molekul, protože má nejnižší
hodnotu pKa. Pokud je voda nejsilnější
kyselinou, znamená to, že její konjugovaná zásada
musí být nejstabilnější. Hydroxidový aniont je nejstabilnějším
z těchto konjugovaných zásad. To proto, že můžeme vměstnat více molekul
vody okolo hydroxidového aniontu. Hydroxidový aniont umí zůstat
stabilizovaný, je v tom nejlepší. Je to kvůli něčemu, čemu se
říká stérická zábrana. Víme, že tu ke kyslíku máme
navázaný jen malinký vodík. Pojďme to porovnat s dalšími
konjugovanými zásadami. Toto je ethoxidový anion, což je
konjugovaná zásada ethanolu. Máme tady CH2 skupinu
a potom CH3. CH2 a CH3 zabírají více prostoru
než tento vodík. Jak jdeme po tomto seznamu dolů,
vidíme ještě více stérické zábrany. Tento uhlík je
navázán na tento vodík. Je také navázán na dvě skupiny CH3,
takže máme ještě více zavazejícíh atomů. Naše poslední konjugová zásada
se nazývá terc-butoxidový anion. Máme uhlík navázaný hned na tři skupiny
CH3, takže máme ještě více věcí v cestě. Stérická zábrana nám zde brání v interakci
molekul s konjugovanou zásadou. Takže pokud nakreslím molekulu vody sem
bude tam nezanedbatelná stabilizace, že? Víme, že kyslík je
částečně záporný. Víme, že vodíky
jsou částečně kladné. Takže je tu přitažlivá síla
mezi opačnými náboji, A to by nám mohlo stabilizovat
konjugovanou zásadu. Problémem jsou
ale tyto CH3 skupiny, které zabraňují molekulám vody
tuto konjugovanou zásadu stabilizovat. To znamená, že tento terc-butoxidový anion
je nejméně stabilní konjugovanou zásadou. Čím více jdeme nahoru
stérická zábrana se nám snižuje. Přesouváme se od třech skupin methylu
přes dvě a jednu až nám zbyde jen vodík. Snižuje se nám
stérická zábrana, a tím zvyšujeme schopnost
rozpuštědla stabilizovat náš anion. Proto je hydroxidový anion.
nejstabilnějším v našem rozpouštědle. Tento anion je nejstabilnější, čímž pádem
voda nejpravděpodobněji odštěpí proton, a proto má také
nejnižší hodnotu pKa.