2. Szerves vegyületek savassága és bázikussága

Question 1

Brönsted-Lowry elmélet

Answer 1

• savak: azok a vegyületek, melyek proton átadására képesek (protondonor)
• bázisok: azok a vegyületek, melyek proton felvételére képesek (protonakceptor)
• egyensúlyi reakció megy végbe
• termodinamikai sajátosság
• savak és bázisok erősségét a vizes oldatban mért Ka és Kb disszociációs állandóval jellemezzük (vagy ezek negatív logaritmusával)
• erősségük függ a közegtől is (ún. valódi aciditás és bázicitás gázfázisban érvényes)

Question 2

induktív effektus hatása

Answer 2

• (-I) effektussal rendelkező szubsztituensek növelik az aciditást
• pl. ecetsav és nitroecetsav
• elektronszívó szubsztituens stabilizálja az aniont és elősegíti a savból a proton leválását
• minél távolabb van az elektronszívó szubsztituens a konjugált bázis negatív töltésétől, a hatás annál kevésbé érvényesül (pl. klórecetsav és 3-klórpropionsav)

Question 3

mezomer effektus hatása

Answer 3

• (-M) effektussal rendelkező szubsztituensek növelik az acitiditást

Question 4

elektronegativitás hatása

Answer 4

• PR egy sorában balról jobbra haladva az elektronegativitás növekedésével nő a savasság is (CH4 < NH3 < H20 < HF)
• PR VI.A és VII.A oszlopaiban fentről lefele haladva a kisebb elektronegativitású atomot tartalmazó hidrogénvegyület aciditása a nagyobb (HF < HCl < HBr < HI) -> magyarázat: kisebb méretű, de nagyobb töltéssűrűségű atom jobban köti a protont

Question 5

hidrogénkötés hatása

Answer 5

• vegyük példának a a 2-hidroxibenzoesavat (szalicilsav) és 4-hidroxibenzoesavat: szalicilsav aciditása kb. harmincszorosa izomerjének, mivel intramolekuláris hidrogénkötés alakult ki
• jelenség oka: hidrogénkötés jobban stabilizálja az aniont, mint magát a karbonsavat

Question 6

hibridizáció hatása

Answer 6

• hidrogént viselő atom hibridállapota befolyásolja a savasságot
• konjugált bázis nemkötő elektronpárja annál stabilisabb, minél nagyobb az elektronpár pályájának s-hányada
• sp, sp2, sp3 sorban csökken az anionok stabilitása és növekszik a bázicitás (pl. etin > etén > etán)
• hasonló a magyarázat ketonoknál és aldehideknél is

Question 7

Lewis-elmélet

Answer 7

• bázis olyan vegyület, amely egy reaktív elektronpárral rendelkezik (elektronpár donor) -> minden nemkötő vagy pi-elektronpárral rendelkező molekula bázisként viselkedik
• ezért a Lewis- és Brönsted bázisok megegyeznek
• savak azok a vegyületek (elektronpár akceptorok), melyek Lewis-bázisokkal reagálni képesek (pl. AlCl3, BF3, ZnCl2)
• sok Lewis-sav katalizátor szerepét tölti be az elektrofil szubsztitúciókban
• ezeknek erőssége reagens függő, ezért csupán kvalitatív sorrendet szokás megadni

Question 8

Oláh-féle elmélet

Answer 8

• Oláh György bevezette a szupersavakat (Lewis-féle sav-bázis elméletet fejlesztette tovább)
• protonsavak (pl. HF, H2SO4, HClO4, FSO3, stb.) savassága Lewis-savakkal számottevően megnövelhető
• ezeket a felerősített savakat nevezzük szupersavaknak
• bázisokat aszerint osztályozzuk, hogy milyen állapotú az az elektronpár, amely a proton/Lewis-sav megkötésére alkalmas

Question 9

szupersavak

Answer 9

• Lewis savval felerősített protonsav
• pl. óleum (100%-os kénsavban kén-trioxidot oldunk, ezzel fokozzuk a kénsav protonátadó képességét)
• óleum kb. 10x erősebb sav, mint a kénsav
• szupersavak jelenlétében még az alkánok is protonálhatók