请解释下列现象(1)为什么一氯乙酸的酸性强于乙酸的酸性
氯原子的电负性大于碳原子,致使亚甲基的电子云偏向于氯原子,由于共轭效应,氯甲基吸引羧基上的电子云,致使羟基上的氢原子与氧原子之间的作用力减小,氢原子更易失电子电离,所以宏观表现为一氯乙酸的酸性强;氢原子电负性小,所以对于羧基而言,甲基是供电子基团,致使羧基上的氢更难电离,所以乙酸酸性弱。
酸性排序为 三氟乙酸>一氯乙酸>乙酸>苯酚>乙醇
首先按照常识,脂肪酸的酸性比普通的酚和醇要强。
对于同类物质,只需比较电离出H+后剩下的负离子的稳定性,负离子越稳定,酸性越强。
三氟甲基是强吸电子基,因此CF3COO-离子中,羧基的负电荷密度比CH3COO-中的羧基低,因此稳定性CF3COO->CH3COO-,故酸性CF3COOH>CH3COOH。
和-CH3相比,-CH2Cl是吸电子基,且吸电子能力比-CF3弱,所以酸性三氟乙酸>一氯乙酸>乙酸。
对于苯酚和乙醇,由于苯氧基负离子中,氧可与苯环形成p-π共轭,这在一定程度上分散了氧上的负电荷,所以苯氧基是比较稳定的。显然,乙醇电离后剩下的乙氧基没有p-π共轭,负电荷得不到分散,稳定性比苯氧基差,所以酸性苯酚>乙醇。
综上:酸性 三氟乙酸>一氯乙酸>乙酸>苯酚>乙醇
Cl-C键的吸电子诱导效应,通过C-C键传导到羧基C上,降低了羧基C上的电子云密度
使得COOH中两个氧的σ键电子云和大∏键电子云都偏向于羧基C,O-H键更容易解离,酸性更强
用←表示吸电子诱导效应的话,就是:Cl←CH2←COO-H
大学阶段主要是依靠诱导效应和共轭效应来判断
比如所诱导效应
三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸大于一氯乙酸大于乙酸
共轭效应
苯甲酸的酸性大于乙酸
酸的定义是一个物质把H(proton)给另一个物质,所以酸性的强弱通常是通过生成的碱(A-)的稳定性来判断的,对应的碱越稳定,酸性越强
1. 丙酸 和 乙酸相比COO-连的碳链比乙酸要长,所以生成的碱更加不稳定,CH3是EDG(electron donating group)所以碳链越长,生成的碱越不稳定,酸性越低
2. 一氯乙酸和一溴乙酸相比,Cl的吸电能力比Br强(more electronegative)所以一氯乙酸生成的碱更稳定,酸性更强。这二者都是EWG(electron withdrawing group),所以可以稳定生成的碱的negative charge,因此它们俩都比甲酸乙酸的酸性强。
3. 所以酸性比较,一氯乙酸>一溴乙酸>乙酸>丙酸
常见的有机酸,例如题主列出的这几种,可以通过在化学手册(或大学分析化学教材的附录)中查得pKa值,用pKa值衡量其酸性。pKa越小,酸性越强。
不常见的有机酸,例如实验室自行合成的有机酸,就需要自行测定pKa值。方法见相关文献。
首先,羧基上的那个氧原子(羰基)电负性大,碳氧之间电子云偏向氧,羧基碳带部分正电荷,而且碳氧(羟基)之间电子云密度减小,而且偏向碳,不稳定,由于诱导效应,导致羟基部分电子云密度变小,极性增强且偏向氧,容易断键,这是羧酸酸性的原理。
氯原子溴原子电负性大,电子云更多偏向氯原子或者溴原子,羧基上氧氢键极性进一步增加,氧氢键更容易断。氯的吸电子能力比溴强,所以氯乙酸大于溴乙酸。
然后甲基乙基相对于羧基是推电子基团,能够增加羧基的电子云密度,减小氧氢键极性,导致氢氧键不易断键,酸性减弱,这两者之间乙基推电子能力大于甲基,所以丙酸酸性弱于乙酸。
二氯乙酸和一氯乙酸两者中,二氯乙酸的酸性强。因为Cl吸引电子,会使得酸性增强,所以二氯乙酸的酸性强与一氯乙酸。
氯乙酸,别名一氯乙酸,是一种有机化合物,有α、β、γ三种存在形式,是一种重要的有机化工原料。密度为1.58g/cm3,熔点为63℃(α型)、55~56℃(β型)、50℃(γ型),沸点为189℃,闪点为71.5℃,折射率为1.438,临界压力为5.78MPa。
二氯乙酸是一种有机化合物,无色液体。有刺激性气味。低温时为结晶,有两种结晶形态。能与水、乙醇、乙醚混溶。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与氧化剂、碱类、还原剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。用作有机合成中间体,用于制二氯乙酸甲酯(氯霉素中间体)和医药尿囊素及阳离子染料等。也用作腐蚀剂。也用于有机合成和药物制造。
以上内容参考:百度百科-二氯乙酸
即H2SO3>H3PO4>HF>HNO2>HCOOH>CH3COOH>H2CO3>H2S>HCN
有机酸(没有包括醇等中性物质)强弱大体遵循规则:
磺酸(强酸)>全卤代羧酸(强酸)>草酸(中强酸)>二卤乙酸(中强酸)>丙二酸>一卤乙酸(中强酸)>甲酸>醇酸(弱酸)>芳香酸(弱酸)>烯酸(不饱和脂肪酸)(弱酸)>饱和脂肪酸(弱酸)>酚(很弱的酸)
1.磺酸。一般所有的磺酸都是强酸,三氟甲磺酸是最强的有机酸,F3C-SO3H,比硫酸还强的多呢!另外苯磺酸,甲基磺酸,十二烷基苯磺酸等都是强酸。
2.全卤代羧酸。这类酸一般都是强酸,但稍弱于磺酸。
如:三氯乙酸,三氟乙酸(这两个酸,由于F的电负性强于Cl,所以对羧基的吸电子诱导效应更强,因此三氟乙酸酸性稍强些)。除此以外,还有全氟丁酸,全氟辛酸等等
3.二卤乙酸。一般为中强酸,如二氯乙酸酸性比磷酸强些,接近于亚硫酸和草酸。
4.卤乙酸。一般为中强酸,一氯乙酸酸性稍弱于磷酸但比亚硝酸稍强。
5.醇酸。如乙醇酸,乳酸(丙醇酸)都是稍弱的酸,比一般饱和脂肪酸强,接近于甲酸。
6.芳香酸。如苯甲酸,苯乙酸都是弱酸,弱于醇酸和甲酸,强于饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。
7.烯酸。强于饱和脂肪酸,如丙烯酸,丁烯酸等强于乙酸,丙酸和丁酸等,油酸强于硬脂酸。
8.饱和脂肪酸。这一大类脂肪酸是有机酸中弱酸的一大类,仅仅强于碳酸和酚类。除了甲酸以外的饱和一元脂肪酸,酸性大小都差别不大。大体上随着溶解度降低,酸性略减。
9.酚类。有机酸中很弱的酸。
氯为强吸电子团使三氯乙酸中的H,容易在水中解离酸性最强,乙酸次之;
乙酸可以制备碳酸(初中实验将食用醋(主要含乙酸)加入到食用碱中(主要为碳酸钠)有气体放出,说明乙酸酸性强于碳酸;同理高中实验苯酚只能制备碳氢酸钠NaHCO3不能制备碳酸钠,说明碳酸酸性强于苯酚;
乙醇是中性,酸性最小。
一氯乙酸是弱酸。
氯乙酸,别名一氯乙酸,是一种有机化合物,化学式为ClCH2COOH,有α、β、γ三种存在形式,是一种重要的有机化工原料。
氯乙酸包装采用聚丙烯编织袋内衬双层塑料袋包装。在运输过程应防止阳光直射、受潮、包装破损。应储存在阴凉、通风干燥处,远离火种、热源,应与氧化物、碱类、易燃物等物品分开存放。常温下保质期为一年,夏季气温较高下不宜长期存放。
吸入高浓度该品蒸气或皮肤接触其溶液后,可迅速大量吸收,造成急性中毒。吸入初期为上呼吸道刺激症状。中毒后数小时即可出现心、肺、肝、肾及中枢神经损害,重者呈现严重酸中毒。
患者可有抽搐、昏迷、休克、血尿和肾功能衰竭。酸雾可致眼部刺激症状和角膜灼伤。皮肤灼伤可出现水疱,1~2周后水疱吸收。慢性影响:经常接触低浓度该品酸雾,可有头痛、头晕现象。
以上内容参考:百度百科——一氯乙酸