ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG CẤU TRÚC ĐẾN TÍNH AXIT, BAZƠ

Chia sẻ: binbon249

- Biết thế nào là axit , bazơ theo thuyết Arêniut và Bronsted . - Biết viết phương trình điện li của các axit, bazơ và muối trong nước. - Biết hằng số phân li axít, hằng số phân li bazơ và sử dụng chúng để giải các bài tập đơn giản. 2. Kỹ năng : - Vân dụng lý thuyết axit , bazơ của Arêniut và Bronsted để phân biệt được axi, bazơ, lưỡng tính và trung tính . - Biết viết phương trình điện li của các muối . - Dựa vào hằng số phân li axit ,...

Nội dung Text: ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG CẤU TRÚC ĐẾN TÍNH AXIT, BAZƠ

ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG CẤU TRÚC ĐẾN
TÍNH AXIT, BAZƠ
I. Các loại hiệu ứng
STT HIỆU ỨNG CẢM ỨNG (I) HIỆU ỨNG LIÊN HỢP (C)
CH2 = CH2 (µ = 0)


1 Ví dụ
CH3 – CH2 – CH3 (µ = 0) CH2 = CH - CH = O (π - π )
CH3 – CH2 – CH2 – Cl (µ = 1,8D)
CH2 = CH - Cl (p - π)
Bản Sự phân cực lan truyền dọc theo trục liên Sự phân cực của liên kết π do 1 nguyên tử hoặc 1
2
chất kết σ nhóm nguyên tử trong hệ liên hợp
Có 2 loại: + C; – C
Có 2 loại ( đẩy e : + I; hút e: – I)
R C X - C = C
+I +C
(R: gốc ankyl)
Phân (X: Cl, F, –OH, –NH2…: có cặp e tự do)
3
loại

C X C = C - C = Z
- I (X: Hal, NO2,…) -C
C=Z có thể là C=O, NO2, COOH, COOR...
Hiệu ứng I giảm nhanh theo mạch C
CH3 – CH2 – CH2 – COOH
Ka = 1,5.10-5
CH3 – CH2 – CHCl – COOH Hiệu ứng C ít thay đổi khi mạch C kéo dài.
Đặc
4 K a = 139.10-5
điểm
CH3 – CHCl – CH2 – COOH
K a = 8,9.10-5
CH2Cl – CH2 – CH2 – COOH
Ka = 3,0.10-5
• Hiệu ứng – I của X tăng theo độ âm điện • Hiệu ứng –C của Z tăng theo độ phân cực
– F > – Cl > – Br O
– F > –OH > – NH2 N > C O > C NH > C CH2
– C ≡ CH > – C6H5 > – CH = CH2 O
Quy
5 • Hiệu ứng +C của X giảm theo chiều tăng của
luật • Hiệu ứng + I của R tăng theo bậc của R
kích thước của nguyên tử và giảm theo chiều tăng
–C(CH3)3 > –CH(CH3)2 > –C2H5 > –CH3
của độ âm điện nếu kích thước nguyên tử như
nhau:
– F > – Cl > – Br > – I
Chú ý:
- Nhóm có –C thường đi với –I. Ví dụ CH=O, NO2, CH=O, COOH, COOR, NO2, SO3H...
- Nguyên tử có cặp e tự do có hiệu ứng +C thường có –I thi tùy trường hợp mà hiệu ứng nào mạnh hơn
Ví dụ: X là Halogen




1
X là OH, NH2, OCH3 thì + C > -I




II. Ảnh hưởng của cấu trúc đến tính axit, bazơ
1. Tính axit.
- Axit lµ chÊt cho proton.
- Đặc điểm: Có nguyên tử H linh động (có liên kết A-H phân cực, A có ĐAĐ lớn)




- Mäi yÕu tè lµm t¨ng sù ph©n cùc cña liªn kÕt O – H vµ lµm t¨ng ®é bÒn cña anion sinh ra
®Òu lµm t¨ng tÝnh axit, tøc lµ lµm t¨ng Ka hay lµm gi¶m pKa (pKa = – lg Ka )
1.1. Với các hợp chất có chứa chức phenol
- Nhóm có khả năng hút e (-I hoặc -C): làm tăng sự phân cực của liên kết O-H sẽ làm tăng tính axit.
- Nhóm có khả năng đẩy e (+ I hoặc + C): làm giảm sự phân cực của liên kết O-H sẽ làm tăng tính axit.
Chú ý:
- Nhóm ở vị trí octo tạo được liên kết Hidro với nhóm OH có thể làm giảm tính axit do làm H khó phân ly ra.
- Nhóm ở vị trí meta không có hiệu ứng C do không phải hệ liên hợp (liên kết đơn, đôi không xen kẽ).
OH



CH=O
- Nếu trạng thái tĩnh không đủ để kết luận được tính axit thì bắt buộc phải xét trạng thái động tức là xét độ bền của
anion sinh ra.

Ví dụ 1.
Sắp xếp theo trình tự giảm dần tính axit của các chất sau. Giải thích.

OH OH
O
O OH O
; ;
(B) (C) (D)
Giải.
Tính axit thứ tự giảm dần: (C) > (D) > (B).
- Chất (C): nhóm CH3CO- ở vị trí para, gây ra hiệu ứng –C và –I làm tăng tính phân cực của - OH.
O
OH

-Chất (D): nhóm CH3CO- ở vị trí meta, gây ra hiệu ứng –I, không có –C nên OH của D phân cực kém OH của C.

2
-Chất (B): nhóm CH3CO- ở vị trí octo tạo liên kết H với H trong nhóm –OH nên H khó phân ly ra H+ hơn, tính axit sẽ
giảm.


O
H
O

Ví dụ 2. Cho pKa của phenol là 9,98 và bảng giá trị pKa của các chất sau đây
Trường hợp Chất O m p
1 NO2 – C6H4 – OH 7,23 8,4 7,15
2 Cl – C6H4 – OH 8,48 9,02 9,38
3 CH3 – C6H4 – OH 10,28 10,08 10,14
Giải thích các giá trị pKa.
a. Trường hợp 1. nhóm NO2 có cả –C và –I.
- nhóm NO2 ở vị trí para, gây ra hiệu ứng –C và –I , độ phân cực của – OH lớn nhất  tính axit lớn nhất.
- nhóm NO2 ở vị trí meta , chỉ có –I tính axit yếu nhất.
- nhóm NO2 ở vị trí octo : xuất hiện liên kết Hidro nội phân tử nên làm cho tính axit bé hơn đồng phân para nhưng ở trạng
thái động , aninon sinh ra lại bền do NO2 có hiệu ứng –C và –I đặc biệt là –I rất mạnh do ở gần hơn. (Càng nhiều nhóm
hút e, điện tích âm càng được giải tỏa, anion càng bến). Nên tính axit của đồng phân octo vẫn lớn hơn đồng phân meta.




b.Trường hợp 2. Halogen có –I > +C
- I giảm dần theo mạch C nên tính axit giảm dần theo thứ tự: đồng phân octo>meta>para.
.Trường hợp 3. CH3 có hiệu ứng +I ,và là nhóm định hướng octo para trong phản ứng thế SE  Đẩy e vào vị trí octo và
para mạnh hơn meta tính axit của đồng phân meta là lớn nhất.
CH3 . (Hoặc chính xác hơn CH3 ở vị trí o,p có hiệu ứng +I, +H còn ở vị trí m chỉ có +I)
1.2. Với các hợp chất có chứa chức COOH
- Nhóm có khả năng hút e làm tăng sự phân cực của liên kết O-H sẽ làm tăng tính axit.
- Nhóm có khả năng đẩy e làm giảm sự phân cực của liên kết O-H sẽ làm tăng tính axit.
a. Với dãy axit béo no R-COOH
Bậc của R càng lớn, + I càng mạnh, tính axit càng giảm
HCOOH > CH3-COOH> CH3CH2-COOH>CH3CH2CH2-COOH> (CH3)2CH-COOH > (CH3)3C-COOH
+ I =O Gốc bậc 0 Gốc bậc 1 Gốc bậc 1 Gốc bậc 2 Gốc bậc 3
Nếu có nhóm thế có –I, tính axit sẽ tăng
STT Axit Pka
1 CH3-CH2-COOH 4,87
2 CH3-COOH 4,76
3 CH3O-CH2-COOH 3,53
4 Cl-CH2-COOH 2,87
5 F-CH2-COOH 2,57
+I1 > +I2  tính axit của 2>1.
ĐAĐ của F> O>Cl  -I5 > -I4 > -I3  tính axit của 5>4>3
STT Axit Pka
3
1 Cl-CH2-COOH 2,87
2 Cl2CH-COOH 1,25
3 CCl3-COOH 0,66

STT Axit Pka
1 CF3-CH2-CH2-COOH 4,16
2 CF3-CH2-COOH 3,02
3 CF3-COOH 0,23
b. Với dãy axit béo không no R-COOH
Axit không no thường có tính axit mạnh hơn axit no (vì ĐAĐ của Csp>Csp2>Csp3), nhất là axit β, γ do vị trí này chỉ có –I,
không +C (vị trí α vừa –I và +C).
STT Axit Pka
1 CH3-CH2-COOH 4,87
2 CH2=CH-COOH 4,26
3 H-C C- COOH 1,84
Giữa 2 đồng phân cis và trans của axit α –không no, đồng phân cis có tính axit mạnh hơn (do hiệu ứng không gian làm
giảm ảnh hưởng +C của nối đôi.). Ví dụ.
STT Axit Pka
1 Cis- CH3-CH=CH-COOH 4,38
2 Trans - CH3-CH=CH-COOH 4,68
c. Với axit thơm:
STT Axit Pka
1 H-COOH 3,75
2 C6H5-COOH 4,18
3 CH3-COOH 4,76
1< 2 do H không có hiệu ứng còn C6H5 có –I 3 do trạng thái động thì
CH3-COO- CH3 có +I làm mật độ điện tích âm tăng lên, anion không
bền.
C6H5 có –I,-C làm mật độ điện tích được giải tỏa , anion
bền




Với dẫn xuất của axit Benzoic X-C6H4-COOH, thì ùy thuộc vào bản chất X và vị trí của X mà tính axit có thể tăng hay
giảm.
Quy luật: Dù X đẩy e hay hút e nhưng X ở vị trí octo thì luôn làm tăng tính axit (đồng phân octo luôn có tính axit lớn hơn
axit Benzoic và lớn hơn các đồng phân còn lại), do hiệu ứng octo ( tổng hợp của nhiều yếu tố như –I, hiệu ứng không
gian, liên kết Hidro nội phân tử.....).
C6H5-COOH có Pka = 4,18 và bảng sau đây:
STT X p m o
1 NO2 3,43 3,49 2,17
2 F 4,14 3,87 3,27
3 OH 4,54 4,08 2,98
4 CH3 4,37 4.27 3,91
2. Tính bazơ
- Bazơ lµ chÊt nhận proton H+.
- Đặc điểm: Có nguyên tử Z có cặp e tự do

4
Thường gặp: - Nhóm 1: Anion của các axit yếu như C2H5O-, OH-, C6H5COO-, CH3COO-...
- Nhóm 2: Amin, ancol, phenol.
2.1. Nhóm 1.
Anion của các axit yếu được coi la bazơ liên hợp của axit HA
HA  H+ + A-
Axit Bazơ liên hợp
Axit càng yếu thì Bazơ liên hợp có tính bazơ càng mạnh.
Tính axit: C2H5OH < H-OH < C6H5OH < CH3COOH
Tính bazơ: C2H5ONa> NaOH > C6H5ONa > CH3COONa
2.2. Nhóm 2
Amin cã tÝnh baz¬ m¹nh h¬n ancol vµ phenol, nhng l¹i yÕu h¬n c¸c ancolat vµ phenolat:
CH3O(–) > HO(–) > C6H5O(–) > CH3NH2 > CH3OH > C6H5OH
Xét riêng trường hợp amin
- Tính bazơ của các amin dãy béo > NH3 > Amin thơm



NH3
-I2 + I3
ion lìng cùc
- I1 > - I2 do độ âm điện của Csp > Csp2
Bài tập 3. So sánh tính axit của các chất trong các dãy sau (có giải thích):
a. CH3COOH, CH2=CH-COOH; C6H5-OH, p-CH3-C6H4-OH , p-CH3-CO-C6H4-OH
b. Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic, xiclohexyletanoic,
1-metylxiclohexan-cacboxylic
Giải
a. Tính axit tăng dần theo thứ tự:
p-CH3-C6H4-OH < C6H5-OH < p-CH3-CO-C6H4-OH < CH3COOH < CH2=CH-CH2-COOH
+I, -I,-C +I -I
- Nhóm OH của phenol có tính axit yếu hơn nhóm OH của nhóm caboxylic.
+2
I
H3C COOH CH2COOH CH2COOH COOH
+1
I -I1 2CH2COOH
CH -I 2 -I 3
< < <
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản