Отрыв атома водорода в виде катиона в молекулах органических кислот по сравнению со спиртами, значительно облегчается за счёт влияния электроноакцепторной карбонильной группы. Карбонильный атом углерода имеет частичный положительный заряд и стремится компенсировать его, оттягивая электронную плотность от соседних атомов. Заряд на атоме кислорода гидроксильной группы уменьшается, поляризация связи «О – Н» усиливается.
Из незамещенных карбоновых кислот наиболее сильной является муравьиная: рК(НСООН) = 3,75. Кислотные свойства остальных членов гомологического ряда ослабевают, т.к. алкильные радикалы оказывают положительный индукционный эффект, и образованию положительного заряда на атоме углерода, что в свою очередь уменьшает поляризацию связи (О-Н), например рКа (уксусной кислоты) = 4,75.
Введение электроноакцепторных атомов или групп, так же как и у спиртов, увеличивает кислотность молекулы. Это влияние заместителей, оказывающих - J – эффект, четко прослеживается на примере галогензамещённых кислот. Атомы галогенов поляризуют связь С-HaL, этот эффект передаётся по соседним углеродным атомам, и приводит к росту частичного положительного заряда на карбоксильном атоме водорода, что облегчает его отщепление :
Сила кислоты возрастает с увеличением числа атомов галогенов. Tак в ряду хлоруксусная кислота (рК = 2,86), дихлоруксусная (рК = 1,29), трихлоруксусная (рК = 0,9) самой сильной является последняя.
В полном соответствии с изменением величины индукционного эффекта заместителя сила галогензамещенных кислот уменьшается от хлорноуксусной (рК = 2, 86) к иодуксусной (рК = 3,17), так как электроотрицательность хлора больше, чем иода. Индукционный эффект быстро затухает по цени, поэтому сила галогензамещённых кислот быстро падает по мере удаления атома галогена от карбоксильной группы. Например, в ряду: 2-хлорбутановая кислота (pK = 2,84 ), 3-хлорбутановая (pK =4,06) 4-хлорбутановая (рК = 4,52). Более сильными, чем предельные монокарбоновые кислоты, будут другие кислоты с заместителями, оказывающие отрицательный индукционный эффект. Это:
1. Непредельные одноосновные кислоты за счёт отрицательного индукционного эффекта (пропанова кислота рК = 4,87; акриловая кислота рК=4,26)
Ещё более сильной является пропиоловая кислота
(рК=1,84)
По мере увеличения расстояния между карбоксильными группами ослабляется их поляризующие влияние одипиновая рК = 4,43; глутаровая рК = 4,34; малоновая рК = 2,80.
V(HCl) = 400 мл;
См(HCl) = 0,5 M;
V(NaOH) = 160 мл;
См(НCl) = 0,1М
Найти: w(СаСО₃)ч
Решение:
Реакции: А) СаСО₃ + 2НСl = CaCl₂ + СО₂↑ + Н₂О. (+ полное удаление СО₂ при нагревании)
Б) НСl + NaOH = NaCl + H₂О (Оттитровываем только избыток соляной кислоты, т.к. считаем, что СО₂ удален полностью и расхода щелочи на реакцию с углекислым газом не будет)
1) найдем избыток кислоты (химическое количество) после реакции, определенный с щелочи. По уравнению реакции Б) НCl и NaOH реагируют моль на моль.
n₁(HCl) = n(NaOH) = Cм(NaOH)*V(NaOH)/1000 = 0,1*160/1000 = 0,016 (моля)
2) Найдем количество добавленной вначале кислоты. кислоты:
n₂(HCl) = Cм(HCl)*V(HCl)/1000 = 0,5*400/1000 = 0,2 (моля)
3) найдем химическое количество кислоты. вступившей в реакцию с карбонатом по реакции А)
n₃(HCl) = n₂(HCl) - n₁(HCl) = 0,200 - 0,016 = 0,184 (моля)
4) найдем количество карбоната кальция, вступившего в реакцию:
по А)
n(CaCO₃) = n₃(HCl)/2 = 0,184/2 = 0,092 (моля)
5) найдем массу этого чистого карбоната кальция:
молярная масса М(СаСО₃) = 4)+12+3*16=100 (г/моль)
m(CaCO₃)ч = n(CaCO₃)*M(CaCO₃) = 0,092*100 = 9,2 (г)
6) найдем массовую долю чистого карбоната кальция в образце:
w(СаСО₃)ч = m(САСО₃)ч/m(СаСО₃)гр = 9,2/10 = 0,92 = 92%
ответ: w(СаСО₃)ч = 92%