Сольватирующие эффекты

Сила кислот и относительная стабильность соответствующих им сопряженных оснований могут быть оценены по значениям pK_a кислот. Более низкие значения pK_a указывают на более сильные кислоты и стабильные соответствующие сопряженные основания.

Это можно объяснить способностью молекул полярных кислот стабилизировать свои сопряженные анионы основания в своих растворах путем сольватации.

Для примера рассмотрим раствор этанола и его сопряженного основания этоксида иона. Во время сольватации положительный конец диполя растворителя взаимодействует с анионом этоксида.

Это заряд-дипольное притяжение сильно растворяет стерически беспрепятственный ион этоксида и эффективно стабилизирует его. Следовательно, благоприятствует реакции депротонирования этанола в ион этоксида, и этанол имеет значение pK_15,5.

Далее рассмотрим раствор изопропанола и его сопряженное основание изопропоксид-ион.

По сравнению с ионом этоксида, изопропоксид-ион имеет дополнительную метильную группу у альфа-углерода, что делает его стерически более затрудненным.

Поскольку меньшее количество молекул растворителя взаимодействует с умеренно затрудненным ионом, анион изопропоксида менее стабилен, чем ион этоксида, и, таким образом, изопропанол является более слабой кислотой, чем этанол.

Наконец, исследуйте раствор трет-бутанола и его сопряженное основание ион трет-бутоксида.

По сравнению с изопропоксид-ионом, ион трет-бутоксида имеет три объемные метильные группы, что делает его труднодоступным для взаимодействия растворителя.

Плохая стабилизация сопряженного основания делает ион трет-бутоксида менее стабильным основанием, чем изопропоксид-ион. Следовательно, трет-бутанол является более слабой кислотой, чем изопропанол.

Подводя итог, можно сказать, что увеличение стерического препятствия анионов сопряженных оснований снижает степень их сольватации, что неизменно делает ионы менее стабильными, а соответствующие им кислоты более слабыми.