范文一:取代羧酸酸性强弱比较
z。?年,月 舢。sc*。i盘烹嘉态差盏嚣 6U慧苎盖竖:一。;。。。d
取代羧酸酸性强弱比较’
戚月明
(河北沧州师专化学系,河北沧州061001)
脂肪族拨酸和芳香族拨酸酸性强弱比较,在基础有机化学教学中是个难点,由于各种教材缺乏全 面、合理的解释,造成学生在学习上的困难,笔者根据多年的教学,对各种取代基对羧酸酸性的影响作 一讨论(
1脂肪族羧酸酸性
1(1饱和脂肪族羧酸
实验测得“’,
CH{COOH CH3CH2COOH(CHa)2CHCOOH(CH{)3CCOOH
4(76 4(87 4(86 5(05‘ pKa
如何解释上述饱和直链羧酸的酸性强弱(烃基是如何影响酸性的?我们知道任何能使羧酸根负离子比 酸更加稳定的因素应使酸性增大,任何能使羧酸根负离子不稳定的因素应减弱酸性(从电子效应分 析,当烷基与不饱和体系--COOH相连时,表现为给电子的+I诱导效应,上述取代酸的酸性顺序
为: 应
> O--H --C--O —H> C >CH3a七一c一 舻。!。,删,m一篇,H3一mc一、 O--Hc jCH H3一)C--
C--户O--H
一 CH3, CH3,
0
( 同时由于烷基与不饱和基团:山)超共轭效应,从超共轭效 H相连,具有给电子的+c(。一。
应看上述取代搜酸的酸性顺序应为t
:矜c--,--?OH。c?隼 CH肾cs,名。 c一熊cm伞篇
H“ j 。CI-b,
在一般情况下超共轭效应大于诱导效应,综合诱导效应和超共轭效应,上述取代酸酸性顺序应
CH3COOH<><><(chl)3ccooh>(chl)3ccooh>
理论解释似乎和实验测定相矛盾,但在水溶液中羧酸的酸性大小除了和电子效应有关,还和水的溶剂 化效应有关,羧酸在水溶液中的电离如下,
?收稿日期lZ001—05—10
戚月明取代按艘酸性强弱比较
RCOOH+H:O;=一RcoO一十H}O 由于(CH:),C一体积大,空间障碍较大使
水的溶剂化效应减弱,即使(CH。)。C一在水中存在的稳定
性减小,所以(CHa)a CCOOH的酸性就较弱(上述饱和直链羧酸的pKa值是电子效应和溶剂化效应 的综合结果(
嘲^9
CH3一C—C00’o CH3一0000
。@@
』H;?
1(2不饱和脂肪酸
实验测得:
K×i05(经典)‘”
COOH1(5 CH{CHzCH2CH2CH2
1(98 CH=CHCOOHCH,cH。CH2
2(41CH CH2CH=CH 3 CHlCOOH
CH 1(91sCH=CH CH:CH:COOH
1(9l CH2=CHCH2CHiCH:COOH
从上面数据得出:
1)不饱和脂肪酸酸性大于饱和脂肪酸(因为在上述不饱和脂肪酸中与双键所连的碳为SP2杂化( 具有一I效应(碳原子所处的杂化状态中s成分愈多,吸电子能力愈强(不同杂化状态的碳原
性为:CsP>暌P>罐P( 子电负
2)在上述羧酸中通常为B、T不饱和酸的酸性最强(这可能由于a、B不饱和酸的双链虽然距离羧 基最近,应当一I效应最大,但在n、B不饱和羧酸分子中的双键和羰基共轭,为给电子的+C(“-“)共 轭效应,这两种因素相矛盾,一般情况为共轭效应大于诱导效应,但在不饱和羧酸中吸电子的诱导效 应占主导地位,其主要原因是由援基的特殊结构决定的,在a、p不饱和酸中双键和靛基的共轭为非线 型共轭。是三岔共轭体系01,即由两个线型的“一“或p-=通过一个共同的中心原子或基团结合而成的 具有三个末端基团或分岔的分子(在上述简单的”n与p-x三岔体系中,两个分岔基团的共轭效应是 互相竞争的,每一个分支与共同联系的部分问的共轭效应均较相应的线型体系弱,该
共轭体系(而在月、T不饱和酸中不存在这种共轭效应,所以表现为酸性最强( 体系又称为交叉
2芳香族羧酸酸性
芳香族羧酸的酸性因苯环上取代基的影响而不同,当苯环上带有吸电子基团时酸性增强,当苯环
上带有给电子基团时酸性减弱(
取代幕甲酸的pKa”芳香酸的酸性大小是由诱导效应和共轭效应两种
基团因素决定的(
一4H 一 4一 t2(1当取代基在对位上
3 4 4 CHl
2(1(1 当取代基为--OH,一OCHs时,诱导效应是 F 3 3 4
3a 2 3吸电子的一I,可使羧酸的酸性增强。而共轭效应是给
3 3Br 2 电子的+c(p,?),可使羧酸的酸性减弱,由于+c效应 4I 2 3
4 4OH 2 太于一I效应,净的电子效应为供电子效应,所以使取
44 4OCHa
代苯甲酸的酸性减弱(
3 ,一舫鲳?g;卯姑钉盯蛆,一?;:扑姑踮,驰?虬 3 。一曲盯:窨瞄龇,??姻 2 N0|
2(1(2当取代基为--CI,--Br,一I时,诱导效应一I
2001枉内蒙古大学学报(自然科学版)
应大于共轭效应+c(p-”),净的电子效应为吸电子效
应,所以使取代苯甲酸的酸性增强( 2(1(3当取代基为一cH;时,诱导效应是给电子的+I,超共轭效应也是给电
致(所以使取代苯甲酸的酸性减弱( 2(1(4当取代基为一NO:时,诱导效应和共轭效应都为吸子的+c,二者方向一
电子,所以使取代苯甲酸的酸性大大增强(
2(2当取代基在问位上
共轭效应受到阻碍,起主导作用的是诱导效应,上述取代基除--CHa外都为吸电子基,都使取代 苯甲酸的酸性增强(
2(3当取代基在邻位上 由于受邻位效应的影响情况复杂,这里的邻位效应包括电子效应及空间效应
由于邻位取代基的空间位阻使羧基不易和苯环共平面,因此苯环难与羧基产综合影响的结果(
生共轭效应(在苯甲
酸中苯环为给电子的共轭效应)从而增强了酸性(所以当邻位上无论是吸电子基团(--CI,--OH,一 NO。)或给电子基团(一CH。),都使取代苯甲酸的酸性增强(有的邻位基团的影响还表现为空间的诱 导效应——场效应,如邻硝基苯甲酸I以及氢键的影响,如邻羟基苯甲酸中羟基氢原子与羰基氧原子
可形成氢键而使羰基碳原子的正电荷集中,使羧基中的氢原子易成质子释出(
参考文献:
[1]邢其毅(徐瑞秋,周政编(基础有机化学(上册)[M](北京t人民教育出版社,1981-421,424( [2]俞凌羽中(基础理论有机化学
[3]蕺萃辰。蒋明谦(兰州太学学报(自然科学收),1982,3:57( EM3(北京t人民教育出版社?1981(122(
(上接317页)
?】rH?一E(1?一H)一E(H—Br)一43(89kJ?tool-1
?rH拿=E(2?一H)一E(H—Br)=25(08kJ?mol叫
可见,2。H比rH的反应活性要高(可根据不同分子中C--H键的平均键能能确定各类氢的反应 活性:
衰3不同分子中C--H键平均镀能[E(c—H,kJ?tool叫]
可见,各类氢的反应活性顺序为:
C6H5CH2一H;CH2=CH-CH2-H>NC—CH2一H>(CH3)3C—H>CCH,),CH—H>CH3CH,一H>CH3一H?
进入二十一世纪,师范院校的有机化学教学面临着打破传统,进行定性与定量、宏观与微观、理论 和实际相融合,采用多样化教学手段、全面提高学生分析问题、解央问题和思维能力(本文试图重视定
量化因素融入有机化学课堂教学,以丰富有机物性质的内涵,以全面提高学生的思维素质-参考文献
7j handbook of EM]-1978(chemistt,y John A(Dean(Langt E13
Ez3邢其毅(等(基础有机化学[M](北京t人民教育出敝杜,1980(
范文二:试论碳酸与羧酸酸性的强弱
实验教学与教具研制 试论碳酸与羧酸酸性的强弱
樊正林
( )保定师范专科学校化学系 河北 071051
摘要 根据碳酸与甲酸 、乙酸结构式和碳酸的实际电离常数 ,比较它们酸性的强弱 ,其强弱次
+序是 :碳酸 > 甲酸 > 乙酸 。实验中用甲酸或乙酸作用于碳酸盐 ,能生成羧酸盐和 CO,是由于 H 2
反极化作用的结果 。
关键词 碳酸 甲酸 乙酸 电离常数
- 7 ,在讲述羧酸的酸 我们使用的有机化学教材中 碳酸的电离常数 K= 4 . 2 ×10 ,甲酸 K= 1 . 77 a1 a 性时 ,均定义为“羧酸的酸性比碳酸的酸性强 ,羧酸 - 4 - 5 ×10 ,乙酸 K= 1 . 76 ×10 。从 3 种酸的电离常 数a 可与碳酸盐作用生成羧酸盐并放出 CO。”对于教材 2 看 ,似乎是碳酸的酸性比甲酸和乙酸弱 。 中的这一结论 ,笔者持有不同的见解 。现以甲酸和
但是 ,我们必须清楚 ,电离常数 K值是温度的 乙酸为例与碳酸比较 ,从几个方面进行剖析 。 a
函数 ,与溶液的浓度无关 。有关碳酸的 K= 4 . 2 × a 1 - 7 10 ,是根据在 298 K 时 ,1 L 水能溶解 0 . 9 L CO, 2 根据结构式进行推理1 并且假定二氧化碳全部转变成碳酸时计算出来的 。 在有机化学中 ,所谈物质的酸性是基于电离理 即 :
论而言的 。是指物质电离出氢离子的性质 ,而不是 + - H HCO ] 3 - 7 12 ×10= 4K=a 指该物质的分析浓度 。所以 ,从结构上分析氢离子 1 ] HCO+ CO 2 3 2 离解的程度 ,也就等于判断该物质酸性的强弱 。 实际上 ,在二氧化碳的饱和溶液中 ,大部分二氧
在结构上 ,3 种酸的相同部分是羧基 ,不同部分 化碳是以结合微弱的水合分子的形式存在的 ,只有
1是各自的羧基所连的基团 。 1/ 600 转变成为碳酸 ,所以 ,碳酸的实际电离常数甲酸 乙酸 碳酸 + - H HCO ] 3 - 4O O O = 2 ×10 K= a 1 H CO] 2 3 CH H C O H C O H HO C O H 2K a 这样 ,把 3 种酸的 K值及 P 列表 1 比较 a 甲酸连的是 —H ,乙酸连的是 —CH,碳酸连的是 — 3 表 1 O H 。对于这 3 个不同的基团在分子中的电子效应 ,( )碳酸 K a 比较项目 甲酸 乙酸 1 当以 H 做标准时 ,甲基是供电子基 ,使羧基上的氢 - 4- 4- 5K a2 ×10 ×10 ×10 1 . 77 1 . 76 解离困难 ,所以 ,甲酸的酸性强于乙酸的酸性 。 Ka 3 . 70 3 . 75 4 . 75 P 现在我们再来分析碳酸 ,我们把碳酸看成是羟 酸性比较 强 略弱 最弱 2 基甲酸 ,实际上 ,也是羰基碳以 s p杂化的形态连接
着 2 个羟基 。在羟基中 ,由于氧上有孤对电子 ,与羧 3 试验现象析疑
π 基形成 p - 供电子共轭体系 ,然而由于氧的电负
由结构式和电离常数的推论 ,得出了一致的结 性大于碳的电负性 , 所以 , 又具有吸电子的诱导效
论 ,3 种酸的酸性强弱次序都是碳酸 > 甲酸 > 乙酸 。 应 ,2 种电子效应相比较 ,诱导效应占优势 , 使羧基
然而 ,在实验操作中 ,用高浓度的甲酸或乙酸跟碳酸 内羟基上的 O —H 键电子云密度降低 ,极性增强 ,氢
盐作用 ,的确能得到羧酸盐和二氧化碳 ,而且在水溶 原子比甲酸中的容易电离 。这样 ,上述 3 种酸酸性
液中 ,反应进行的更剧烈 。 的强弱次序应排列为 :碳酸 > 甲酸 > 乙酸 。2 对于这一实验现象 , 据 有 关 资 料 表 明: 在 碳
2 - 用电离常数分析2 酸盐的水溶液中 ,CO离子呈一等边三角形 ,氧化3 ()下转第 38 页 关于上述 3 种酸的电离常数 ,诸多教材均公布
2002 年第 6 期 化 学 教 育 ?38 ?
对“碱金属演示实验的改”进
周燕梅 ( )江苏宜兴市铜峰中学 214205
高一化学新教材和旧教材相比 ,广泛吸收了国 ,一方面使过氧化钠充分反应 ,另一方面 里加适量水
内外的实验资料和好经验 ,加强了实验教学 ,补充了 起稀释作用 。然后滴加几滴酚酞来检验另一产物氢 好几个演示实验和家庭小实验 。注意使实验贯穿于 氧化钠 。如果在检验氧气后不加适量水而立即滴加 教学的各个环节 ,充分发挥了实验教学的综合效益 。 酚酞 ,往往溶液不出现红色或者一出现红色稍一振 不过“碱金属”这一章的几个演示实验本人认为仍 荡就立即消失 。这是因为酚酞在碱性极强或有过氧
有诸多方面值得研讨 。化钠的情况下都不显红色 。另外还可以再增加一个
教材 P29 页 [ 实验 2 - 4 , 本人认为图 2 - 4 的 演示实验 :把品红溶液滴入盛有少量过氧化钠固体 第四张图有欠妥之处 ,因为钠的密度比水小 ,大头针 的试管 。从品红溶液褪色的现象来说明过氧化钠有 上的钠一旦与水接触 ,就会马上窜到瓶底浮于水面 强氧化性而具有漂白作用 。
教材 [ 实验 2 - 6 没有指明应把石棉网置于铁反应 。如果说课本上的第四张图表示的是把塑料瓶
倒置的一瞬间 ,那么最好再补充一个图示说明一下 架台上 ,若直接在桌子上完成这个实验 ,很可能因棉
花燃烧而损坏桌面 。另外最好再补充一个过氧化钠 反应情况 。实验改进见图 1 :
教材 P32 页 [ 实验 2 - 5 最好用大试管 ,取 0 . 3g 与二氧化碳的反应 :铁架台上放一石棉网 ,用棉花包 过氧化钠 ,滴管滴加 5 至 8 滴水就可用带火星的木 住约 0 . 3g 过氧化钠粉末 ,然后置于石棉网 ,再用一 条伸入试管检验产生的气体 ,一般情况下都能复燃 , 根长约 20 cm,30 cm 的玻璃管向棉花吹气 。需要
注意的是吹气时不宜用力过猛 ,同时玻璃管与桌面 从而证明产生的气体是氧气 。如果过氧化钠用量
的角度要大于 45?, 以防把质轻的棉花吹离石棉网 少 ,产生的氧气就少 ,用图 2 - 6 所示操作通常情况
下木条不能复燃 。本人还建议在验证氧气后往试管 而发生意外 。现象 :棉花都燃烧起来 。
图 1
()上接第 36 页
+ 4 数为 + 4 的碳原子位于中间 ,3 个氧原子被 C 所极 强 。碳酸盐之所以能被甲酸 、乙酸作用生成羧酸盐
2 - + 2 - CO,是由于 H 对 CO反极化作用的结果 。和 化的情况相同 ,所以 , CO处于相对稳定状态 。但 3 2 3
参 考 文 献 是 ,当加入酸以后 ,离解出的氢离子是一个光核 ,正
北京师范大学等三院校无机化学教研室主编. 无机化学. 北京 : 1 电荷密度大 ,体积小 ,因而 ,不受碳酸根电场的排斥 , 高等教育出版社 ,1981 - 可以直 接 钻 入 氧 的 电 子 云 与 氧 结 合 形 成 HCO。 3 河北师范大学化学系编. 中学化学问题解答. 石家庄 :河北人民 2 + 出版社 ,1981 当有 2 个 H 离子钻入 ,即形成 HCO,因为 HCO 2 3 2 3东北师范大学等五院校合编. 曾昭琼主编. 有机化学. 北京 : 高 很不稳定 ,所以马上分解出 CO和 HO 。 3 2 2 等教育出版社 ,1998
谷亨杰主编. 有机化学. 北京 :高等教育出版社 ,1999 综上所述 ,碳酸的酸性比一元饱和羧酸的酸性
4
范文三:常见酸的酸性强弱的比较
常见酸的酸性强弱的比较
首先要看你是哪种酸碱理论
如果是电离理论。 则 Ka 越大, 越易电离, 酸性越强。 如果是质子理论。 则越容易给出质子, 酸性越强 含氧酸的酸性强弱的判据:
在有氧酸根中,主元素的非金属性越强, 与氧的结合能力就越强, 于是与氢之间的键的键 能就越小,氢就越容易游离出来。
①不同元素的最高价含氧酸,成酸元素的非金属性越强,则酸性越强。如非金属性 Cl>S>P>C>Si则酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3
②同种元素的不同价态含氧酸, 元素的化合价越高, 酸性越强。有些高价酸在通常情况下 氧化性强于酸性, 就是说通常这些酸都显氧化性而不显酸性, 比如高锰酸和高氯酸。 在书写 方程式的时候要注意不要忽略了酸的强氧化性。
酸性 HClO4>HClO3>HClO2>HClO(氧化性 HClO>HClO2>HClO3>HClO4) H2SO4>H2SO3, HNO3>HNO2, H3PO4>H3PO3>H3PO2
无氧酸(气态氢化物的水溶液)酸性强弱的判据:对于无氧酸来说,在元素周期表中,卤素 的无氧酸是同周期中最强的,例如 HCl > H2S。
在氢硫酸溶液里, 硫化氢分子内存在着氢键, 这个氢键使硫化氢的结构更加稳定, 所以氢在 水中更加不容易电离出来,所以硫化氢的酸性弱于盐酸的酸性。
①同一主族元素, 核电荷数越多, 原子半径越大, 氢化物酸性越强。 如酸性:HI>HBr>HCl>HF(弱 酸 )
②非同一主族元素的无氧酸酸性,需靠记忆。如酸性:HCl>HF>H2S
由反应方向判据:
范文四:【常见酸的酸性强弱的比较】
编辑:汤颢
常见酸的酸性强弱的比较
含氧酸的酸性强弱的判据:
①不同元素的最高价含氧酸,成酸元素的非金属性越强,则酸性越强。如非金属性Cl>S>P>C>Si则酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3
②同种元素的不同价态含氧酸,元素的化合价越高,酸性越强。如酸性HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3,HNO3>HNO2,H3PO4>H3PO3>H3PO2
无氧酸(气态氢化物的水溶液)酸性强弱的判据:
①同一主族元素,核电荷数越多,原子半径越大,氢化物酸性越强,如酸性:HI>HBr>HCl>HF(弱酸) ②非同一主族元素的无氧酸酸性,需靠记忆。如酸性:HCl>HF>H2S
由反应方向判据:
酸A+盐B→盐A’+酸B’ 则酸性 A>B’如:
CO2+2H2O+NaBO2=H3BO3+NaHCO3,H3BO3+Na2CO3=NaBO2+NaHCO3+H2O,
则酸性:H2CO3>H3BO3>HCO3-
由R-O-H模型来判据:
R元素的价态越来越高,半径越小,则R-OH的酸性越强,R元素的价态越低,半径越大,则R-O-H的碱性越强,如第三周期元素的最高价氧化物对应水化物:NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4。自左至右,碱性减弱,酸性增强。
由电子效应来比较:
羧酸酸性强弱跟烃基和羧基的相互影响有一定的关系,这种相互影响常用诱导效应来加以解释。且有Cl3CCOOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH3COOH
碱的碱性强弱的比较
总原则:根据碱的电离常数的大小:碱的电离常数越大,该碱的碱性越强。
推论:金属阳离子的水解常数越大,由该金属原子在该价态组成的氢氧化物的碱性越弱。
1、金属元素的电负性越小,该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越强。
A)一般金属活动性越大(即金属活动性顺序表中排位越靠前),该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越强。
B)元素周期表中,同周期的金属{主族}元素随着原子序数的递增,该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越弱;同周期的金属{副族}元素随着原子序数的递增,该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越弱;同周期的金属主族与副族元素之间不能应用此规律。
C)元素周期表中,同族的金属{主族}元素随着原子序数的递增,该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越强;一般同族的金属{副族}元素随着原子序数的递增,该金属的最高价氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性越弱。
2、同种金属元素不同价态的氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性的判断方法可根据盐类水解的规律:盐中有弱(酸或碱根)就水解,越弱越水解,水解产物越稳定,判断而得:同种金属元素低价态的氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性比其高价态的氧化物对应的水化物(即氢氧化物)的碱性。 其实氧化物对应水化物的酸碱性可用离子键理论解释
R离子和氢离子中,谁对氧离子的吸引力若,就在谁处电离;在A处电离,该氢氧化物显碱
性,在B处电离,该氢氧化物显酸性。
随着同主族的R的原子序数的增大,R的半径也递增,对氧离子的引力自然减弱,越显碱性(如:碱性:LiOH<><><> 一、三个概念 1.微粒的酸(碱)性:指微粒在一定条件下电离出H+(OH-)的难易。易电离出H+(OH-)的微粒的酸(碱)性较强。 2.溶液的酸(碱)性:指溶液中c(H+)[c(OH-)]的大小。相同条件下c(H+)[c(OH-)]大的溶液的酸(碱)性较强。 3.酸碱质子理论:在一定条件下,凡能给出质子的物质都叫做酸,凡能接收质子的物质都叫做碱。 二、定性比较 1.比较微粒提供或给出质子的难易次序 2.比较微粒结合或接收质子的难易次序 三、 定量比较(比物质浓度或离子数目) 【记忆口诀】亚硫磷酸氢氟酸,亚硝酸 ,甲酸苯甲冰醋酸,碳酸氢硫次氯酸,氰氢后面是苯酚。即H2SO3>H3PO4>HF>HNO2>HCOOH>苯甲酸>CH3COOH>H2CO3>H2S>次氯酸>HCN >苯酚,其他常见酸如HClO4, H2SO4,HNO3,HI,HBr都是强酸,强酸在水里视作酸性等同。????????????????????????????????? 【简化常用】? 酸性:三大强酸>亚硫酸>醋酸>碳酸>石碳酸和次氯酸。 碱性:Fe(OH)2>Fe(OH)3>Cu(OH)2 ????NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 转载请注明出处范文大全网 » 取代羧酸酸性强弱比较范文五:微粒酸性强弱次序的比较