تويت
حامضية الأحماض الكربوكسيلية - توجد الأحماض الكربوكسيلية في حالة اتزان مع أيون الكربوكسيلات (القاعدة المرافقة) وأيون الهيدروجين (البروتون +H) في المحاليل المائية.
+RCOOH + H2O ↔ RCOO- + H3O
- ويمكن حساب ثابت الحموضة (Ka) من العلاقة التالية:
ولكل حمض كربوكسيلي ثابت حموضة Ka مميز يقيس قوة حموضته حيث أنه كلما زادت قيمة Ka لمركب ما كلما زادت حمضيته.
- والأحماض الكربوكسيلية أحماض ضعيفة إلا أنها أقوى حموضة من الكحولات والفينولات نظراً لثبات التأرجح الخاص بأيون الكربوكسيلات (القاعدة المرافقة).
فانتشار الشحنة على ذرتي الأكسجين يزيد من ثبات القاعدة المرافقة وهذا يسهل فقدان أيون الهيدروجين من مجموعة الكربوكسيل.
- وكلا شكلي التأرجح أعلاه لهما طاقة متساوية ويؤديان إلى إسهام متساو من هجين التأرجح أي أن الشحنة السالبة لا موضعية delocalized بين كلتي ذرتي الأكسجين وتخص كل ذرة أكسجين شحنة جزئية سالبة.
تأثير وجود المجموعات المعطية للألكترونات على حامضية الأحماض الكربوكسيلية
- سبق وأن رأينا أن المجموعات الألكيلية هي سبب الاختلاف البسيط في حمضية كل من الماء والكحولات وعلى ضوء ذلك فإن تنوع المجموعات البديلة في الحمض حتماً سيغير من حمضية المادة.
- إن أبسط حمض كربوكسيلي هو حمض فورميك، الذي فيه ذرة هيدروجين مرتبطة مباشرة بذرة كربون مجموعة الكربوكسيل ، والفرد الثاني من هذه الطائفة هو حمض الخل (حمض أسيتيك) وفيه مجموعة الميثل مرتبطة بالمجموعة الكربوكسيلية ومجموعة الميثل هي مجموعة مانحة للالكترونات بالمقارنة لذرة الهيدروجين.
- وتأثير تنفير الالكترونات لهذه المجموعة يضعف حمضية حمض الخل، ويرجع ذلك إلى أن المجموعات الألكيلية (مجموعات مانحة سوف تقلل من ثبات القاعدة المرافقة مما يقلل تركيزها وبالتالي يكون تركيز البروتون قليلا وهذا يعني أن المركب أقل حمضية.
أقل ثبات (بسبب مجموعة CH3 المانحة الكترونات للأيون المتخم بالالكترونات (أقل تركيز) وهذا يعني أن تركيز +H أقل
تأثير وجود حلقة بنزين على حامضية الأحماض الكربوكسيلية
- ولكن حلقة البنزين أكثر سالبية كهربية من مجموعة الألكيل لأنها تتألف من ذرات كربون من النوع sp2 ولهذا فإن حمض بنزويك أقوى حموضة من حمض الخل بسبب التأثير التحريضي لمجموعة الفينل الساحبة.
- كما أن استبدال ذرة هيدروجين أو أكثر من حلقة البنزين بمجموعة مانحة للالكترونات يؤدي إلى ضعف الحموضة في المركبات الناتجة من هذا الاستبدال، ويعزى ذلك لنفس الأسباب السابقة وهو مدى ثبات القاعدة المرافقة، كما يتضح من الأمثلة التالية :
+RCOOH + H2O ↔ RCOO- + H3O
- ويمكن حساب ثابت الحموضة (Ka) من العلاقة التالية:
ولكل حمض كربوكسيلي ثابت حموضة Ka مميز يقيس قوة حموضته حيث أنه كلما زادت قيمة Ka لمركب ما كلما زادت حمضيته.
- والأحماض الكربوكسيلية أحماض ضعيفة إلا أنها أقوى حموضة من الكحولات والفينولات نظراً لثبات التأرجح الخاص بأيون الكربوكسيلات (القاعدة المرافقة).
فانتشار الشحنة على ذرتي الأكسجين يزيد من ثبات القاعدة المرافقة وهذا يسهل فقدان أيون الهيدروجين من مجموعة الكربوكسيل.
- وكلا شكلي التأرجح أعلاه لهما طاقة متساوية ويؤديان إلى إسهام متساو من هجين التأرجح أي أن الشحنة السالبة لا موضعية delocalized بين كلتي ذرتي الأكسجين وتخص كل ذرة أكسجين شحنة جزئية سالبة.
تأثير وجود المجموعات المعطية للألكترونات على حامضية الأحماض الكربوكسيلية
- سبق وأن رأينا أن المجموعات الألكيلية هي سبب الاختلاف البسيط في حمضية كل من الماء والكحولات وعلى ضوء ذلك فإن تنوع المجموعات البديلة في الحمض حتماً سيغير من حمضية المادة.
- إن أبسط حمض كربوكسيلي هو حمض فورميك، الذي فيه ذرة هيدروجين مرتبطة مباشرة بذرة كربون مجموعة الكربوكسيل ، والفرد الثاني من هذه الطائفة هو حمض الخل (حمض أسيتيك) وفيه مجموعة الميثل مرتبطة بالمجموعة الكربوكسيلية ومجموعة الميثل هي مجموعة مانحة للالكترونات بالمقارنة لذرة الهيدروجين.
- وتأثير تنفير الالكترونات لهذه المجموعة يضعف حمضية حمض الخل، ويرجع ذلك إلى أن المجموعات الألكيلية (مجموعات مانحة سوف تقلل من ثبات القاعدة المرافقة مما يقلل تركيزها وبالتالي يكون تركيز البروتون قليلا وهذا يعني أن المركب أقل حمضية.
أقل ثبات (بسبب مجموعة CH3 المانحة الكترونات للأيون المتخم بالالكترونات (أقل تركيز) وهذا يعني أن تركيز +H أقل
تأثير وجود حلقة بنزين على حامضية الأحماض الكربوكسيلية
- ولكن حلقة البنزين أكثر سالبية كهربية من مجموعة الألكيل لأنها تتألف من ذرات كربون من النوع sp2 ولهذا فإن حمض بنزويك أقوى حموضة من حمض الخل بسبب التأثير التحريضي لمجموعة الفينل الساحبة.
- كما أن استبدال ذرة هيدروجين أو أكثر من حلقة البنزين بمجموعة مانحة للالكترونات يؤدي إلى ضعف الحموضة في المركبات الناتجة من هذا الاستبدال، ويعزى ذلك لنفس الأسباب السابقة وهو مدى ثبات القاعدة المرافقة، كما يتضح من الأمثلة التالية :
تعليق