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Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ciencias Químicas
Nombre:
María Isabel Silva
ACIDEZ EN ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Los ácidos pueden ser clasificados de acuerdo a su fuerza relativa, que no es sino la
capacidad de transferir sus protones al agua.
Los ácidos fuertes transfieren rápidamente su protón al agua, el ácido más fuerte que
puede existir de manera estable en soluciones acuosas es H3O+. De la misma forma, en
solución acuosa no existe una base más fuerte que OH-.
La fuerza de un ácido es la expresión que describe el grado de ionización de un ácido, a
mayor grado de disociación, más iones hidrógeno se forman y más fuerte es el ácido. La
fuerza de un ácido se expresa por su K a o su pKa.
Por definición, la constante de disociación de H3O+ en agua es igual a la unidad, los
ácidos que tienen constantes de disociación menores a este valor
(K< 1), solo estarán
parcialmente ionizados en soluciones acuosas y se denominan ácidos débiles. Por el
contrario, los ácidos que tienen una constante de disociación mayor a la unidad (K > 1),
se denominan ácidos fuertes y estarán totalmente ionizados en soluciones acuosas.
Un ácido carboxílico es un compuesto orgánico polar y no impedido son más ácidos que
los alcoholes y fenoles, aunque comparados con otros ácidos minerales son ácidos
débiles.
Debido a que es más ácidos que el ácido carbónico, los ácidos carboxílicos experimentan
una reacción ácido-base con el bicarbonato de sodio como con bases más fuertes como
NaOH.
1. Estructura
La reacción de un ácido débil con el agua es reversible. El equilibrio se deslaza hacia el
lado de la ecuación de más baja energía. Cualquier característica estructural que
estabilice el anión con respecto a su ácido conjugado, incrementa la fuerza ácida,
desplazando el equilibrio hacia el lado de H3O+ y del anión A En el caso de los ácidos carboxílicos, generando un ión carboxilato, en este caso, la carga
negativa de este ión está igualmente compartida por los dos oxígenos.
El par solitario de electrones que confiere la caga negativa existe en un orbital p que se
traslapa con los orbitales p del enlace π adyacente, lo cual permite que la carga se
disperse en todo el sistema triatómico.
Como átomo electronegativo, el oxígeno es especialmente capaz de alojar carga
negativa, y dos de ellos lo hacen en el ión carboxilato.
La solvatación del anión puede jugar un papel importante en la acidez de un compuesto.
Por asociación del anión, las moléculas del disolvente estabilizan al anión, ayudándole a
dispersar la carga negativa a través de interacciones dipolo-dipolo. Cualquier factor que
incremente el grado de solvatación del anión, incrementa la acidez del compuesto en
disolución.
2. Electronegatividad
Un átomo más electronegativo retiene sus electrones de enlace con mucha más fuerza
que un átomo menos electronegativo. Comparando, el anión con un átomo más
electronegativo que llega la carga iónica negativa es generalmente el anión más estable.
Teniendo en cuenta la electronegatividad creciente en la tabla periodica, encontramos
elementos que forman aniones progresivamente más estables, por lo tanto, se tienen
ácidos conjugados son ácidos progresivamente más fuertes.
Fuerza ácida creciente
R3C-
R2N-H
RO-H
F-H
3. Tamaño
Un átomo de mayor tamaño es más capaz de dispersar una carga negativa que un átomo
de menor tamaño. La dispersión de una carga resulta en la estabilización. Por lo tanto, a
medida que aumenta el tamaño de un átomo unido al H a través de una serie de
compuestos en cualquier grupo de la tabla periódica, aumenta la estabilidad del anión y
también aumenta la fuerza de la acidez. Debido al tamaño pequeño del átomo de flúor, el
HF es un ácido más débil que lo otros ácidos halogenados, incluso aunque el fluoruro es
más electronegativo que los otros halógenos.
Radio iónico creciente
F
Cl
Br
I
Fuerza iónica creciente
HF pKa 3.45
HCl pKa
-7
HBr pKa
-9
HI pKa 9.5
4. Hibridación
El creciente carácter s de los orbitales híbridos del carbono de la serie sp3-sp2-sp
significa electronegatividad creciente del carbono, y por consiguiente, polaridad creciente
del enlace C-H y fuerza ácida creciente. Una mayor electronegatividad del átomo unido al
H aumenta también la estabilidad del anión y, por lo tanto, la ácidez del compuesto. Por
esta razón, el protón de un alquino es más ácido que el de un alquieno que a su vez es
más ácido que el de un alcano.
El átomo de carbono y los dos átomos de oxígeno tienen hibridación sp2 y cada uno de
ellos tiene un orbital p sin hibridar. El solapamiento de estos tres orbitales p da lugar a un
orbital molecular π de tres centros, por lo tanto la mitad de enlaces π se queda en el
átomo de carbono y cada uno de los átomos de oxígeno, y la mitad de carga negativa en
cada átomo de oxígeno.
5. Efecto inductivo
Las otras partes de la molécula, además del átomo de hidrógeno pueden también afectar
la fuerza ácida.
Como ácido, el ácido cloroacético es cien veces más fuerte que el ácido acético. Esta
mayor acidez surge del efecto inductivo del cloro electronegativo. En el ácido carboxílico
no ionizado, el cloro, que sustrae electrones, disminuye la densidad electrónica del
carbono α. El resultado es una estructura de energía relativamente alta con cargas
positivas adyacentes.
La presencia del cloro reduce, sin embargo, la energía del anión. En este caso, la carga
negativa del grupo carboxilato está parcialmente dispersada por la carga positiva,
El efecto de un grupo electronegativo próximo al carboxilo es reforzar la fuerza del ácido
por desestabilización del ácido y estabilización del anión en relación mutua
Mientras más grupos atractores de electrones, mayor será el efecto inductivo. El ácido
dicloroacético es más fuerte que el ácido cloroacético, y el ácido tricloroacético es el más
fuerte de los tres.
La influencia del efecto inductivo sobre la fuerza del ácido disminuye a medida que
aumenta el número de átomos entre el grupo carboxilo y el grupo electronegativo. La
fuerza ácida creciente a medida que disminuye la distancia entre el cloro y el grupo
carboxilo
6. Efecto de resonancia
Un sustituyente que estabilice al ión carboxilato , con carga negativa, aumenta la
disociación y produce un ácido más fuerte. De este modo los átomos
electronegativos aumentan la fuerza de un ácido. Este efecto inductivo puede ser
muy grande si están presentes uno o más grupos que atraen electrones en el
átomo de carbono alfa.
La magnitud del efecto de un sustituyente depende de su distancia al grupo
carboxilo. Los sustituyentes en el átomo de carbono alfa son los más eficaces
para aumentar la fuerza de un ácido. Los sustituyentes más distantes tienen
efectos mucho más pequeños sobre la acidez, mostrando que los efectos
inductivos decrecen rápidamente con la distancia.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros: BREWTER, Ray, Curso Práctico de Química Orgánica, Tercera Edición
FESSENDEN, Ralph, Química Orgánica, Primera Edición
WADE, L.G, Química Orgánica, Quinta Edición
LINSTROMBERG, William, Curso breve de química Orgánica, pag 242, 243
Páginas:
Buscador GOOGLE:http://www.ugr.es/~quiored/doc/p4.pdf, 3005-2011
Buscador GOOGLE:
http://www.grupoprevenir.es/fichasseguridad-sustancias-quimicas/0833.htm 30-05-11
Buscador GOOGLE:
30-05-2011
http://milksci.unizar.es/adit/conser.html
Buscador
GOOGLE:
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:oSd7
V7dyz1MJ:www.monografias.com/trabajos5/acicar/acicar.shtml
+acidez+de+acidos+carboxilicos+estructura&cd=1&hl=es419&ct=clnk&gl=ec&source=www.google.com.ec