Structure moléculaire et acidité

La force d’un acide dépend de la stabilité de son anion conjugué. Un anion stable est une base faible, tandis que son acide correspondant est fort.

Plusieurs facteurs influencent la stabilité des anions.

Considérons deux anions contenant des atomes de la même colonne. Le plus gros atome répartit la charge négative sur un plus grand volume spatial, ce qui rend son anion plus stable et l’acide correspondant plus fort.

Lorsque l’on compare les anions contenant des atomes de la même rangée, l’électronégativité de l’atome porteur de la charge domine la stabilité de l’anion.

Plus l’atome électronégatif est élevé, plus la charge négative est stabilisée, ce qui donne une base stable et, par conséquent, un acide fort.

Si l’on compare des anions de charge négative sur le même atome, leur stabilité dépend des structures de résonance.

Par exemple, l’ion éthoxyde n’a pas de structure de résonance, mais l’ion méthanesulfonate en a trois dans lesquels la charge est délocalisée sur trois atomes.

En tant que tel, l’acide méthanesulfonique – avec une base conjuguée stabilisée par résonance – est un acide plus fort que l’éthanol.

Un substituant électronégatif, lorsqu’il est placé à côté de la région chargée négativement, retire la densité électronique de cette région par induction, stabilisant ainsi la charge négative sur l’anion.

Au fur et à mesure que le point de substitution s’éloigne de la région négative, la stabilité de l’anion diminue. Par conséquent, l’acide 4-chlorobutanoïque est plus faible que l’acide 2-chlorobutanoïque.

Supposons maintenant que l’on compare les alcynes, les alcènes et les alcanes. L’acidité relative de leurs protons dépend de l’hybridation de l’atome de carbone qui porte la charge négative dans leurs bases conjuguées correspondantes.

Les électrons d’un carbone hybridé sp sont beaucoup plus proches du noyau que les électrons d’un atome de carbone hybridé sp² ou sp³.

Par conséquent, la charge sur un carbone sp est la plus stable, ce qui rend l’anion alcyne plus stable qu’un anion alcène, qui est plus stable qu’un anion alcane.

En conclusion, les alcynes sont les acides les plus forts d’une série donnée, les alcanes sont les acides les plus faibles et les alcènes sont entre les deux.