- Der $ pH $ einer wässrigen Lösung $ 1 \; M $ Ethansäure ist $ 2,4 $ wert, die einer Salzsäurelösung (vollständig dissoziiert) $ 1 \; M $ ist $ 0 $ wert: Die Dissoziation von Ethansäure ist schwach! - $ 1 \; Mol $ Ethansäure wird mit $ 1 \; mol $ Natriumhydroxid neutralisiert: Von den vier Atomen $ H $ von $ CH_3COOH $ ist nur eines sauer !
Die Carbonsäuren dissoziieren wie folgt nach der Arrhenius-Theorie :
$R-COOH$ $\leftrightarrows$ $R-COO^-$ $+$ $H^+ $
In der Realität werden die aus dieser Dissoziation resultierenden Wasserstoffionen $ H^+ $ sofort vom Wasser durch Bildung von Hydroniumionen aufgenommen (Broenstedt-Theorie):
$R-COOH$ $+$ $H_2O$ $\leftrightarrows$ $R-COO^-$ $+$ $H_3O^+ $
Die Gleichungen der sauren Reaktionen dieser Substanzen werden daher dem Kontext entsprechend dargestellt - zum Beispiel in nichtionischer Form: $CH_3COOH$ $+$ $NaOH$ $\rightarrow$ $CH_3COONa$ $+$ $H_2O$ - oder in vereinfachter ionischer Form: $CH_3COO^-$ $+$ $H^+$ $+$ $Na^+$ $+$ $OH^-$ $\rightarrow$ $CH_3COO^-$ $+$ $Na^+$ $+$ $H_2O$ - oder in vollständiger ionischer Form: $CH_3COO^-$ $+$ $H_3O^+$ $+$ $Na^+$ $+$ $OH^-$ $\rightarrow$ $CH_3COO^-$ $+$ $Na^+$ $+$ $2H_2O$
Drei Ursachen für die Acidität der Carboxylgruppe können geltend gemacht werden: 1) Der Induktionseffekt I- der Carbonylgruppe:
Dieser Effekt verstärkt die Polarisierung der $ O-H $ -Bindung, wodurch der Abgang von $ H^+ $ erleichtert wird 2) Die Mesomerie der Carboxylgruppe:
Das Auftreten einer positiven Ladung am Sauerstoff in einer mesomeren Grenzform verstärkt die Polarisierung der $O-H $ -Bindung und erleichtert den Abgang von $ H^+ $ 3) Die Mesomerie des Carboxylcations:
Diese Mesomerie ist perfekt, weil beide mesomeren Grenzformen die gleiche Wahrscheinlichkeit haben. Das Carboxylat-Ion wird somit durch die Mesomerie beträchtlich stabilisiert, wodurch das Säuredissoziationsgleichgewicht auf seine Seite verschoben wird, also wird wieder der Abgang von $ H^+ $ erleichtert.
$ R $ -Ketten, die einen $ I+ $ -Effekt auf die Carboxylgruppe ausüben, verringern die Polarität der $ OH $ - Bindung und erschweren den Abgang von $ H^+ $, zum Beispiel:
Erinnerungen: Je höher der $ pK_a $ ist, desto schwächer ist die Säure. Die Kohlenwasserstoffkette hat einen $ I+ $ -Effekt, der umso stärker ist, als sie lang oder verzweigt ist..
Die $ R $ -Ketten, die einen $ I- $ -Effekt auf die Carboxylgruppe ausüben, erhöhen die Polarität der $ O-H $ -Bindung und erleichtern den Abgang von $ H^+ $, zum Beispiel:
Erinnerung: E.n.(F)>E.n.(Cl)>E.n.(Br)>E.n.(I)>
Einfluss der Anzahl elektronegativer Atome
Auswirkung der Entfernung elektronegativer Atome