Кислотность карбоновых кислот — Органическая химия для олимпиад

Кислотность карбоновых кислот

8 заданий

Почему кислота

linkОпора

В уроке 26 мы объяснили кислотность карбоновых кислот делокализацией заряда. Отрицательный заряд карбоксилат-иона поровну распределён между двумя атомами кислорода, поэтому ион устойчив, и кислота легко отдаёт протон. Теперь мы сравним карбоновые кислоты со спиртами и фенолами и научимся отличать их по реакциям.

Как объяснить кислотность карбоновой кислоты

  1. Значения \(pK_a\) карбоновых кислот лежат около 5, поэтому они примерно в \(10^{11}\) раз сильнее спиртов: заряд карбоксилат-иона делокализован между двумя атомами кислорода.
  2. Карбоновые кислоты реагируют с гидрокарбонатом натрия и выделяют \(\ce{CO2}\), а фенолы и спирты для этого слишком слабы.
  3. Карбоксилат-ион симметричен: обе связи C–O в нём одинаковы по длине.
  4. Муравьиная кислота (\(pK_a\) 3,75) сильнее уксусной (\(pK_a\) 4,76): метильная группа уксусной кислоты отдаёт электроны и дестабилизирует анион.
Заряд ацетат-иона распределён между двумя атомами кислорода, а заряд этилат-иона сосредоточен на одном
Заряд ацетат-иона распределён между двумя атомами кислорода, а заряд этилат-иона сосредоточен на одном

Примеры

1. Реакция с содой. Уксусная кислота сильнее угольной и вытесняет её из гидрокарбоната натрия, а угольная кислота разлагается на воду и углекислый газ: \(\ce{CH3COOH + NaHCO3 -> CH3COONa + CO2 ^ + H2O}\).

2. Кислота и спирт. Гексановая кислота с раствором гидрокарбоната натрия выделяет газ, а гексан-1-ол с ним не реагирует: спирт с \(pK_a\) около 16 — слишком слабая кислота. Уравнение реакции кислоты: \(\ce{C5H11COOH + NaHCO3 -> C5H11COONa + CO2 ^ + H2O}\).

errorДве резонансные структуры описывают один ион

Заряд карбоксилат-иона поровну распределён между двумя атомами кислорода, поэтому этот ион устойчивее алкоксид-иона.

edit_noteПопробуйте сами

Выделится ли газ при действии уксусной кислоты на карбонат натрия?

expand_moreПоказать решение

Да, выделится углекислый газ: \(\ce{2CH3COOH + Na2CO3 -> 2CH3COONa + CO2 ^ + H2O}\).

Заместители и кислотность

Всё, что стабилизирует карбоксилат-ион из первой части урока, усиливает кислоту. Акцепторные заместители оттягивают электронную плотность по связям (индуктивный эффект, урок 27) и рассредоточивают отрицательный заряд аниона. Влияние заместителя зависит от его электроотрицательности, от числа заместителей и от расстояния до карбоксильной группы.

Как сравнить кислотность замещённых кислот

  1. Акцепторы (F, Cl, \(\ce{NO2}\), CN) усиливают кислоту: они стабилизируют карбоксилат-ион индуктивным эффектом.
  2. Индуктивный эффект быстро ослабевает с расстоянием: чем дальше акцептор от карбоксильной группы, тем слабее его влияние.
  3. Чем больше акцепторов, тем сильнее кислота: дифторуксусная кислота (\(pK_a\) 1,3) сильнее фторуксусной (\(pK_a\) 2,6).
  4. В бензойных кислотах акцептор в орто- или пара-положении усиливает кислоту, а донор ослабляет её.
\[pK_a:\ \ce{FCH2COOH}\ 2{,}6 < \ce{ClCH2COOH}\ 2{,}9 < \ce{CH3COOH}\ 4{,}8\]

Примеры

1. Природа галогена. Фторуксусная кислота \(\ce{FCH2COOH}\) (\(pK_a\) 2,6) сильнее хлоруксусной \(\ce{ClCH2COOH}\) (\(pK_a\) 2,9): фтор электроотрицательнее хлора и сильнее оттягивает электронную плотность.

фторуксусная кислота: pKa 2,6
фторуксусная кислота: pKa 2,6
хлоруксусная кислота: pKa 2,9
хлоруксусная кислота: pKa 2,9
Более электроотрицательный галоген сильнее стабилизирует анион

2. Замещённые бензойные кислоты. 4-Нитробензойная кислота (\(pK_a\) 3,4) сильнее бензойной (\(pK_a\) 4,2), а 4-метоксибензойная (\(pK_a\) 4,5) слабее: нитрогруппа оттягивает электроны, а метоксигруппа в пара-положении их отдаёт. Формула первой из них — \(\ce{O2NC6H4COOH}\).

4-нитробензойная кислота: pKa 3,4
4-нитробензойная кислота: pKa 3,4
бензойная кислота: pKa 4,2
бензойная кислота: pKa 4,2
4-метоксибензойная кислота: pKa 4,5
4-метоксибензойная кислота: pKa 4,5
Акцептор усиливает кислоту, донор ослабляет

errorИндуктивный эффект быстро ослабевает

Через три-четыре связи влияние акцептора почти исчезает.

edit_noteПопробуйте сами

Какая кислота сильнее: 2-фторпропановая или 3-фторпропановая?

expand_moreПоказать решение

2-Фторпропановая: атом фтора ближе к карбоксильной группе, и его индуктивный эффект сильнее.

push_pinГлавное

Карбоновые кислоты (\(pK_a\) около 5) в \(10^{11}\) раз кислее спиртов: заряд карбоксилата поровну распределён между двумя атомами кислорода. Кислоты вытесняют \(\ce{CO2}\) из гидрокарбоната — в отличие от фенолов. Акцепторы (F, Cl, \(\ce{NO2}\), CN) усиливают кислоту индукцией, эффект ослабевает с расстоянием и складывается; доноры ослабляют. У бензойных кислот акцептор в пара и орто усиливает кислотность.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.