Chemia organiczna

Jacek Młynarski

Zakład Chemii Organicznej

fenoloftaleina

lakmus

Lakmus (E121)

– wskaźnik pH, produkt naturalny występujący w wielu gatunkach porostów, m.in. Roccella fuciformis,

występujących u wybrzeży Morza Śródziemnego i Oceanu Atlantyckiego.

Mieszanina rozpuszczalnych w wodzie

barwników (w tym azolitminy), Składniki odpowiedzialne za zmiany barwy

lakmusu

zawierają chromofor 7-hydroksyfenoksazonowy

konserwanty

E260

E280

E210

kwasy i zasady

kwas Brønsteda

(kwas protonowy, np. HCl)

proton

pusty orbital p

kation hydroniowy

(czasem: jon oksoniowy)

kwas Brønsteda – skłonność do utraty protonu

zasada Brønsteda – skłonność do przyłączenia protonu

sprzężone kwasy i zasady

kwas

kwas

zasada

zasada

kwas

kwas

zasada

zasada

kwas vs. zasada

związki amfoteryczne

kwas

kwas

kwas octowy

zasada

zasada

wzrost mocy kwasu

stężenie jonów hydroniowych w roztworze

mocne i słabe kwasy

pH wyższe (ca. 1)

pH niższe (ca. 3.5)

woda po dodaniu mocnego kwasu

zachowuje się jak zasada

mocne i słabe kwasy

im mniejsze jest pK

a

, tym większa jest stała K

a

, a więc tym

mocniejszy kwas

pK

a

kwasu jest równe jego pH, gdy jest on dokładnie w połowie zdysocjowany

gdy pH jest większe of pK

a

, kwas HA występuje w wodzie w postaci A



mocne i słabe kwasy

moc kwasu zależy od trwałości sprzężonej zasady

im mocniejszy kwas tym słabsza sprzężona z nim zasada

im mocniejszy kwas tym słabsza

sprzężona z nim zasada

mocne i słabe kwasy

rozpuszczalność w wodzie

związki nierozpuszczalne w wodzie

mocne i słabe kwasy

protonowanie i deprotonowanie – wybór rozpuszczalnika

pK

a

wody 15.74

pK

a

amoniaku 33

najsilniejszy kwas

w wodzie

najsilniejsza zasada

w wodzie

mocne i słabe kwasy

im trwalsza sprzężona zasada tym mocniejszy kwas

ujemny ładunek na

elektroujemnym atomie

stabilizuje sprzężoną zasadę

słabsze wiązania A-H czynią

kwasy mocniejszymi

mocne i słabe kwasy

im trwalsza sprzężona zasada tym mocniejszy kwas

delokalizacja ładunku ujemnego w

kwasie nadchlorowym stabilizuje

sprzężoną zasadę

HClO

7.5

HClO

2

2

HClO

3

-1

HClO

4

-10

delokalizacja ładunku ujemnego

etanol pK

a

15.9

kwas octowy pK

a

4.8

kwas metanosulfonowy pK

a

-1.9

delokalizacja ładunku ujemnego

cyklohksanol pK

a

16

fenol pK

a

10

nakładanie z układem
elektronów

p

delokalizacja ładunku ujemnego

dla C-H kwasów

ładunek zlokalizowany na jednym atomie węgla, niekorzystnie z powodu

niewielkiej elektroujemności węgla

delokalizacja na układzie

p

i

elektroujemnych atomach tlenu

efekt grup elektronoakceptorowych

rozproszenie ładunku bez sprzężenia

efekt grup elektronoakceptorowych

efekt indukcyjny

polaryzacja wiązania

s

wpływ hybrydyzacji

w im większym stopniu orbital ma charakter orbitalu s, tym bardziej utrzymuje

na sobie elektrony – atom o hybrydyzacji sp jest mniej elektronodonorowy

wpływ hybrydyzacji

H

C

C

H

C

C

H

H

H

H

H

C

C

H

H

H

H

H

pK

a

= 25

pK

a

= 44

pK

a

= 50

silniejszy

kwas

słabszy

kwas

kwas

sprzężona zasada

udział orbitalu s

pK

a

sprzężone C-H kwasy

fluoren pK

a

22.8

9-fenylofluoren pK

a

18.5

fluoraden pK

a

11

efekt grup elektronodonorowych

grupy alkilowe uwalniają elektrony

N-H kwasy

grupa amidowa

ftalimid

amidy – protonowanie na tlenie

protonowanie na atomie tlenu

zasadowość

amoniak jest słabszą zasadą od jonu

wodorotlenowego

zasadowość amin – efekty zwiększające gęstość elektronową na azocie

używamy pK

aH

w znaczeniu pK

a

sprzężonego kwasu

większa stabilizacja ładunku dodatniego

przez grupy alkilowe

większa stabilizacja ładunku dodatniego

przez wiązania wodorowe z rozpuszczalnikiem

amoniak pK

aH

9.2

zasady silniejsze od amoniaku

zasadowość amin – efekty zmniejszające gęstość elektronową na azocie

w im większym stopniu orbital ma charakter orbitalu s, tym bardziej utrzymuje

na sobie elektrony – wolna para trudniej dostępna

zasadowość amin – efekty zmniejszające gęstość elektronową na azocie

cykloheksyloamina pK

aH

10.7

anilina pK

aH

4.6

amidyny

amidyna pK

aH

12.4

kation amidyniowy

1,8-diazabicyklo[5.4.0]undec-7-ene

zasadowość amin

imidazol pK

aH

7.1

pirydyna pK

aH

5.2

uczestniczy w rezonansie

wolna para

pirol pK

aH

-4

uczestniczy w rezonansie

niearomatyczny kation

protonowanie nie zmienia charakteru aromatycznego imidazolu i pirydyny