Efekty solwatujące

Moce kwasów i względną stabilność odpowiadających im sprzężonych zasad można oszacować na podstawie wartości pK_a kwasów. Niższe wartościp K_a wskazują na silniejsze kwasy i stabilne odpowiadające im sprzężone zasady.

Można to wyjaśnić na podstawie zdolności cząsteczek kwasu polarnego do stabilizowania sprzężonych anionów zasad w roztworach poprzez solwatację.

Rozważmy na przykład roztwór etanolu i jego sprzężonego jonu etoksydowego. Podczas solwatacji dodatni koniec dipola rozpuszczalnika oddziałuje z anionem etoksydowym.

To przyciąganie ładunkowo-dipolowe silnie solwatuje sterycznie niezakłócony jon etoksydowy i skutecznie go stabilizuje. W związku z tym faworyzowana jest reakcja deprotonacji etanolu na jon etoksykowy, a etanol ma wartość pK_a 15,5.

Następnie rozważ roztwór izopropanolu i jego sprzężonego jonu izoproptlenkowego.

W porównaniu z jonem etoksydowym, jon izopropoksydowy ma dodatkową grupę metylową przy węglu alfa, co czyni go sterycznie bardziej utrudnionym.

Ponieważ mniej cząsteczek rozpuszczalnika oddziałuje z jonem umiarkowanie utrudnionym, anion izopropoksydu jest mniej stabilny niż jon etoksydowy, a zatem izopropanol jest słabszym kwasem niż etanol.

Na koniec zbadaj roztwór tert-butanolu i jego sprzężonego jonu tert-butotlenku na zasadzie.

W porównaniu z jonem izoproptlenowym, jon tert-butotlenku ma trzy duże grupy metylowe, co czyni go słabo dostępnym do interakcji z rozpuszczalnikiem.

Słaba stabilizacja sprzężonej zasady sprawia, że jon tert-butoksydu jest mniej stabilną zasadą niż jon izoproptlenowy. W związku z tym tert-butanol jest słabszym kwasem niż izopropanol.

Podsumowując, wzrost przeszkody sterycznej sprzężonych anionów zasad zmniejsza ich stopień solwatacji, co niezmiennie sprawia, że jony są mniej stabilne, a odpowiadające im kwasy słabsze.