Chimica organica

Le molecole organiche: acidi e basi

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Le molecole organiche possono avere caratteristiche acide o basiche, già identificabili dalla nomenclatura dei vari gruppi funzionali che le compongono. Sono proprio i gruppi funzionali a fornire un carattere acido o basico a una certa molecola. Una lunga serie di atomi di carbonio legati a idrogeni, un semplice idrocarburo da solo non "intraprende" alcun tipo di reazione acido-base.

Nel caso degli acidi carbossilici è facile prevedere quale sia il comportamento della molecola, così come per le ammine in generale, che sappiamo possedere un carattere basico simile a quello dell’ammoniaca. Le ammine e gli acidi carbossilici reagiscono formando un sale, mediante reazione di salificazione, a seguito, quindi, del trasferimento di un protone dell’acido alla base e della conseguente formazione di uno ione positivo (catione) e uno negativo (anione).

La particolare acidità degli acidi carbossilici è correlata alla stabilità della base coniugata, il carbossilato. La sua carica negativa risulta delocalizzata a causa del del gruppo carbonile (C=O), il quale, per la presenza del legame π, può spezzarsi. La delocalizzazione degli elettroni è "sintomo di stabilità" degli elettroni stessi che, per questo motivo, tenderanno meno a reagire con altre specie.
Questo fenomeno può essere rappresentato mediante le cosiddette strutture di risonanza, le quali sono rappresentative della dislocazione degli elettroni e non di specie chimiche differenti realmente esistenti. Per questo sono chiamati anche ibridi di risonanza.

Anche nel caso delle basi, come le ammine, la stabilità della specie coniugata, ovvero un acido, influisce sulle proprietà basiche. Lo ione ammonio infatti è particolarmente stabile, considerata anche la grande quantità di sali d’ammonio presenti in natura.

Ma per tutte le altre molecole come è possibile prevedere il comportamento acido o basico, o capire quale risulta più acida di un’altra?

Il modo più sicuro e diretto per conoscere le proprietà acido-basiche di una molecola è sapere la sua costante di dissociazione acida, pKa, la quale è il logaritmo negativo della costante di dissociazione acida (Ka).
Questo valore si ottiene facendo il rapporto fra le concentrazioni dei prodotti di dissociazione e la specie indissociata. Minore è il valore della pKa, maggiore è il carattere acido della molecola; al contrario maggiore è il valore della pKa, maggiore è il comportamento basico.

Talvolta è possibile indicare con questo valore anche l’acidità di un singolo atomo, come per esempio un atomo di carbonio. Difficilmente un carbonio distacca un protone (H+), in quanto il carboanione è per sua natura instabile; tuttavia la presenza di uno o più gruppi carbonili adiacenti può aumentarne l’acidità anche di molto.

In alternativa è possibile prevedere il comportamento di una molecola dalla stabilità della sua specie coniugata; in linea generale maggiori sono le strutture di risonanza possibili, maggiore è la stabilità di una molecola. La reazione tenderà a "spostarsi" verso la specie più stabile.

Il gruppo idrossilico del fenolo, per esempio, ha caratteristiche abbastanza acide, in quanto la base coniugata (il fenoato) è in grado di delocalizzare la carica negativa lungo tutto l’anello benzilico, stabilizzandosi.

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