المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

Borrow
12-11-2019
خصائص الأنواع المناخية في تقسيم كوبن وتوزيعها الجغرافي- المناخ البارد
8-7-2019
Monohybrid Crosses
19-10-2016
الشباب الرذيل
2023-04-27
السبور الهاجع Resting Spore
27-11-2019
في الدنيا حسنة وفي الاخرة حسنة
24-11-2014

Acidity of Carboxylic Acids  
  
1470   04:34 مساءً   date: 12-7-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............


Read More
Date: 28-6-2016 2130
Date: 24-11-2019 999
Date: 22-9-2020 1027

Acidity of Carboxylic Acids

The pKa's of some typical carboxylic acids are listed in the following table. When we compare these values with those of comparable alcohols, such as ethanol (pKa = 16) and 2-methyl-2-propanol (pKa = 19), it is clear that carboxylic acids are stronger acids by over ten powers of ten! Furthermore, electronegative substituents near the carboxyl group act to increase the acidity.

Compound

pKa

 

Compound

pKa

HCO2H

3.75

 

CH3CH2CH2CO2H

4.82

CH3CO2H

4.74

 

ClCH2CH2CH2CO2H

4.53

FCH2CO2H

2.65

 

CH3CHClCH2CO2H

4.05

ClCH2CO2H

2.85

 

CH3CH2CHClCO2H

2.89

BrCH2CO2H

2.90

 

C6H5CO2H

4.20

ICH2CO2H

3.10

 

p-O2NC6H4CO2H

3.45

Cl3CCO2H

0.77

 

p-CH3OC6H4CO2H

4.45

 

Why should the presence of a carbonyl group adjacent to a hydroxyl group have such a profound effect on the acidity of the hydroxyl proton? To answer this question we must return to the nature of acid-base equilibria and the definition of pKa , illustrated by the general equations given below. These relationships were described in an previous section of this text.

We know that an equilibrium favors the thermodynamically more stable side, and that the magnitude of the equilibrium constant reflects the energy difference between the components of each side. In an acid base equilibrium the equilibrium always favors the weaker acid and base (these are the more stable components). Water is the standard base used for pKa measurements; consequently, anything that stabilizes the conjugate base (A:(–)) of an acid will necessarily make that acid (H–A) stronger and shift the equilibrium to the right. Both the carboxyl group and the carboxylate anion are stabilized by resonance, but the stabilization of the anion is much greater than that of the neutral function, as shown in the following diagram. In the carboxylate anion the two contributing structures have equal weight in the hybrid, and the C–O bonds are of equal length (between a double and a single bond). This stabilization leads to a markedly increased acidity.

  The resonance effect described here is undoubtedly the major contributor to the exceptional acidity of carboxylic acids. However, inductive effects also play a role. For example, alcohols have pKa's of 16 or greater but their acidity is increased by electron withdrawing substituents on the alkyl group. The following diagram illustrates this factor for several simple inorganic and organic compounds (row #1), and shows how inductive electron withdrawal may also increase the acidity of carboxylic acids (rows #2 & 3). The acidic hydrogen is colored red in all examples.

Water is less acidic than hydrogen peroxide because hydrogen is less electronegative than oxygen, and the covalent bond joining these atoms is polarized in the manner shown. Alcohols are slightly less acidic than water, due to the poor electronegativity of carbon, but chloral hydrate, Cl3CCH(OH)2, and 2,2,2,-trifluoroethanol are significantly more acidic than water, due to inductive electron withdrawal by the electronegative halogens (and the second oxygen in chloral hydrate). In the case of carboxylic acids, if the electrophilic character of the carbonyl carbon is decreased the acidity of the carboxylic acid will also decrease. Similarly, an increase in its electrophilicity will increase the acidity of the acid. Acetic acid is ten times weaker an acid than formic acid (first two entries in the second row), confirming the electron donating character of an alkyl group relative to hydrogen, as noted earlier in a discussion of carbocation stability. Electronegative substituents increase acidity by inductive electron withdrawal. As expected, the higher the electronegativity of the substituent the greater the increase in acidity (F > Cl > Br > I), and the closer the substituent is to the carboxyl group the greater is its effect (isomers in the 3rd row). Substituents also influence the acidity of benzoic acid derivatives, but resonance effects compete with inductive effects. The methoxy group is electron donating and the nitro group is electron withdrawing (last three entries in the table of pKa values).




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .