Chimica organica/Proprieta Acido Base: differenze tra le versioni

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{{Chimica organica}}
===Alcuni concetti utili===
Il confronto tra le costanti di acidità di due sostanze può essere impostato delineando una reazione nella quale ciascuna sia impiegata come acido e osservando la stabilità relativa delle due specie indissociate o delle loro basi coniugate. Detta papale, date due reazioni
;<math> AH + H_2O \rightarrow A^- + H_3O^+</math>
;<math> BH + H_2O \rightarrow B^- + H_3O^+</math>
AH è più acido di BH se AH è meno stabile di BH oppure se A<sup>-</sup> è più stabile di B<sup>-</sup>.<br />
La stabilità di una molecola può essere intepretata sulla base degli effetti induttivi o coniugativi esercitato dai gruppi che la compongono.
L<nowiki>'</nowiki>'''effetto induttivo''' (o ''effetto di campo induttivo'') in chimica è la capacità che un atomo o un gruppo funzionale ha di stabilizzare o destabilizzare una molecola, un radicale o uno ione tramite la propria '''elettronegatività'''.<br />
Si parla di '''effetto coniugativo''' di fronte ad elettroni ospitati in orbitali π o a coppie di elettroni non impegnate in legami. Tali interazioni sono razionalizzate applicando i principi della risonanza.<br />
La verifica del contributo della base coniugata alla stabilità per effetto induttivo è piuttosto facile:<br />
; più elettronegativo = più stabilizzante
Ad esempio il trifluoro etanolo (CF<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>OH) è più acido dell'etanolo poiché i tre fluori sono più elettronegativi dei tre idrogeni e dunque stabilizzano di più la carica negativa sull'ossigeno della base coniugata.<br />
L'effetto coniugativo è un pò più spinoso, perché è necessario disegnare le formule di risonanza per comprendere se la carica negativa possa essere delocalizzata. Per l'effetto coniugativo vale la considerazione:
; più delocalizzazione = più stabilità
Ad esempio il 2-propenolo è più acido del propanolo grazie alla possibilità di delocalizzazione offerta dal doppio legame. <br />
Un ulteriore elemento di difficoltà è dato dal caso nel quale gli effetti siano attivi contemporaneamente, ma in senso opposto. Molti dei casi citati dai libri di testo a questo proposito riguardano molecole aromatiche. Si rimanda pertanto a [[Chimica_organica/Aromatici_Proprieta | questa]] sezione.
 
===Acidità degli acidi carbossilici===
{|
|style="vertical-align:top"|Tra tutte le molecole organiche gli acidi carbossilici sono i più acidi. Questo dato può essere interpretato osservando la stabilità della sua base coniugata. La sua carica negativa è stabilizzata per '''effetto coniugativo''', così come si può evincere dalle due formule di risonanza di pari stabilità, che mostrano come la carica negativa sia delocalizzata equamente tra i due ossigeni.
|
{|{{Tabella_Ch_Org}}
|{{Col2_Ch_Org}}| Gruppo carbossilico
|-
|[[image:Resonance stabilization of carboxylic acids.png|250px|Stabilizzazione per risonanza del gruppo carbossilico]]
|-
|{{Did1_Ch_Org}}|Stabilizzazione per risonanza del gruppo carbossilico
|}
|}
 
=== <span ID=Acid_alcani_alcheni_alchini> Acidità relativa di alcani, alcheni e alchini </span>===
{|{{Tabella_Ch_Org}} width=100px align="right"
!{{Col2_Ch_Org}}| Base coniugata di un alchino
|-
|[[image:Alchilacetiluro.jpg|100px|Base coniugata di un alchino]]
|}
L'acidità relativa di un alcano, un alchene ed un alchino di pari carboni può essere interpretata sulla base della stabilità delle rispettive basi coniugate. La carica negativa nella base coniugata all'alcano è retta da un carbonio ibridato sp<sup>3</sup>, in quella coniugata all'alchene è retta da un carbonio ibridato sp<sup>2</sup>, sp per un alchino. Come già visto in [[Chimica_organica/Alcheni#Stab_alcheni | questa]] sezione, un orbitale p può essere figurato come maggiormente proteso in direzione opposta al nucleo rispetto ad un orbitale s. Una coppia di elettroni ospitata in un orbitale sp può essere pensata più vicina al nucleo rispetto ad una ospitata in un oritale sp<sup>2</sup> e sp<sup>3</sup> rispettivamente. Nel caso della base coniugata di un alcano la carica negativa è lenita poco dalla vicinanza al nucleo di carbonio. Le cose migliorano per la base coniugata ad un alchene, di più per la base coniugata ad un alchino. Un '''alchino''' (<span {{Dato_Ch_Org}}> K<sub>a</sub>≈10<sup>-25</sup></span>) è dunque un acido più forte di un '''alchene''' (<span {{Dato_Ch_Org}}> K<sub>a</sub>≈10<sup>-44</sup></span>) e questo è un acido più forte di un '''alcano''' (<span {{Dato_Ch_Org}}> K<sub>a</sub>≈10<sup>-50</sup></span>). Nei tre casi si tratta comunque di acidi debolissimi.
 
=== Acidità degli alcoli ===
Un alcol presenta una costante di acidità inferiore a quella dell'acqua (<span {{Dato_Ch_Org}}> pKa ≅ 18 </span>). Tuttavia la base coniugata di un alcol può essere stabilizzata da '''gruppi ad attrazione elettronica per effetto induttivo''', o destabilizzata per lo stesso effetto da gruppi a '''rilascio elettronico'''. Il metanolo è più acido dell'etanolo dato che il gruppo metilico in più che caratterizza il secondo è a rilascio elettronico. D'altro canto il trifluoro metanolo è più acido del metanolo, poiché il fluoro è più elettronegativo dell'idrogeno.
 
===Basicità delle ammine===
Le ammine, come l'ammoniaca, sono caratterizzate da una coppia di elettroni di non legame, e sono in grado di comportarsi da basi ragionevolmente forti. La disponibilità di tale coppia di elettroni dipende principalmente da:
* elettronegatività dei gruppi legati all'azoto (gruppi alchilici a rilascio elettronico)
* grado di solvatazione delle ammine protonate, che dipende fortemente dal solvente usato
 
* effetto induttivo dei gruppi alchilici
{| {{Tabella_Ch_Org}}
! {{Col2_Ch_Org}} colspan=2| Specie chimica
! {{Col1_Ch_Org}} | K<sub>b</sub>
|-
| ammoniaca || NH<sub>3</sub>
| 1.8&middot;10<sup>-5</sup> M
|-
| metilammina || CH<sub>3</sub>NH<sub>2</sub>
| 4.4&middot;10<sup>-4</sup> M
|-
| propilammina || CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>NH<sub>2</sub>
| 4.7&middot;10<sup>-4</sup> M
|-
| 2-propilammina || (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>CHNH<sub>2</sub>
| 5.3&middot;10<sup>-4</sup> M
|-
| dietilammina || (CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>NH<sub>2</sub>
| 9.6&middot;10<sup>-4</sup> M
|}
''I gruppi alchilici rendono più disponibile la coppia di elettroni dell'azoto, elevando la basicità della molecola''
 
[[Categoria:Chimica organica|Proprieta Acido Base]]
{{Avanzamento|25%|18 marzo 2008}}
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