Органические кислоты Бренстеда.

Для качественной оценки силы кислоты в качестве важнейшего критерия используется стабильность аниона. Сила кислоты определяется стабильностью аниона (сопряженного основания), образующегося в результате отрыва протона. Чем стабильней анион, тем сильнее кислота. Стабильность аниона, в свою очередь, определяется степенью делокализации заряда, т.е. рассредоточения его по всей частице.

Обычно при обсуждении стабильности аниона учитываются следующие факторы:

1. электроотрицательность элемента, отдающего протон;
2. поляризуемость атома, отдающего протон; электронные эффекты углеводородных радикалов и заместителей в них;
3. электронные эффекты углеводородных радикалов и заместителей в них;
4. способность аниона к сольватации, т. е. взаимодействию с молекулами растворителя.

Электроотрицательность элемента. Чем больше электроотрицательность элемента в кислотном центре, тем сильнее он притягивает к себе общую пару электронов и тем сильнее поляризована его связь с атомом водорода. В связи с этим возрастает вероятность гетеролитического разрыва этой связи с образованием протона Н⁺.

Поляризуемость элемента. Поляризуемость элемента кислотного центра имеет даже большее значение, чем его электроотрицательность. Так, атом серы, обладающий меньшей электроотрицательностью по сравнению с атомом кислорода, за счет большей по объёму электронной оболочки (большей поляризуемости) легче распределяет (делокализует) заряд, чем атом кислорода. Поэтому тиолы как SH-кислоты более сильные, чем спирты, являющиеся ОН-кислотами.

Электронные эффекты радикала. Углеводородные радикалы, связанные с кислотным центром, будут способствовать делокализации отрицательного заряда, если они обладают электроноакцепторным действием. И, наоборот, электронодонорное влияние будет снижать стабильность аниона, а следовательно, и кислотные свойства. Например, в нитроуксусной кислоте за счёт электроноакцепторной нитрогруппы происходит частичное оттягивание радикалом электронной плотности, что повышает делокализацию заряда и тем самым повышает кислотность. По этой причине нитроуксусная кислота является более сильной кислотой, чем уксусная:

Способность аниона к сольвации. Влияние растворителя на кислотность вещества может быть очень значительным. Кислотно-основные свойства соединений оценивают в растворах. Очень часто в качестве растворителя используется вода (если исследуемое вещество в ней растворимо). В процессе растворения происходит взаимодействие между молекулами растворителя и растворенного вещества. Наиболее ярко этот процесс проявляется при растворении ионных соединений в полярных растворителях. Например, при растворении хлорида натрия в воде полярные молекулы воды способствуют диссоциации хлорида натрия на ионы, «окружая «катион и анион своеобразной оболочкой. Взаимодействие молекул или ионов растворенного вещества с растворителем называют процессом сольватации (от англ.SOLVENT- растворитель). Частным случаем сольватации является гидратация, т. е. взаимодействие растворенного вещества с молекулами воды. Чем эффективней сольватируется анион, тем он более устойчив. Небольшие по размеру анионы сольватируются лучше, чем анионы с разветвленными углеводородными радикалами.

Совокупность всех этих факторов и определяет силу кислоты в каждом конкретном случае. С некоторым упрощением можно сказать, что кислотность органических соединений падает в ряду: SH-кислоты > ОН-кислоты > NH-кислоты > СН-кислоты. В этом ряду не учитываются карбоновые кислоты, проявляющие самые сильные кислотные свойства (см. табл. выше).

Основания.

Органические соединения, в состав молекулы которых входят атомы азота, серы и кислорода, могут выступать в роли оснований, присоединяя протон за счет неподеленной пары электронов на внешней оболочке гетероатомов. Гетероатом в молекуле органического вещества, присоединяющий протон, называется центром основности.