Vraag:
Volgorde van zuursterkte: fosforoxozuren
paracetamol
2018-01-14 11:49:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik werd gevraagd om de zuursterkte van de volgende fosforoxozuren te vergelijken,

enter image description here

Ik dacht de volgorde (van sterkte) zou $ \ ce {H3PO4 > H3PO3 > H3PO2} $ zijn, omdat ze drie, twee en één ioniseerbare $ \ ce {OH} $ bindingen hebben (die protonen opleveren / $ \ ce {H ^ +} $ ionen).

Als je echter de $ \ pu {pK_a} $ -waarden opzoekt op de respectieve Wikipedia-pagina's van elk van die zuren, suggereert dit de exacte tegenovergestelde volgorde van zuursterkte : $ \ ce {H3PO2 > H3PO3 > H3PO4} $. Blijkbaar is het zuur met één $ \ ce {OH} $ binding veel sterker dan het zuur met drie $ \ ce {OH} $ bindingen!

Dit is vreselijk contra-intuïtief :-(

Dus, waarom is de juiste volgorde van zuursterkte $ \ ce {H3PO2 > H3PO3 > H3PO4} $, en niet de andersom, zoals ik dacht? Wat was er mis met mijn analysei (zuurgraad in oxozuren $ \ propto $ aantal $ \ ce {OH} $ bindingen)?

(+1) Het is mogelijk dat deze vraag in twee delen moet worden opgesplitst. De $ \ pu {p} K_ \ pu {a} $ waarden worden gemeten in water waar tautomerisatie significant is. Om de zuurgraad van de afgebeelde verbindingen rechtstreeks te vergelijken, moeten we naar de gasfase gaan en de $ \ Delta G_ \ pu {r} ^ \ circ $ waarden van deprotonering vergelijken. Helaas heb ik alleen gegevens gevonden voor $ \ ce {H3PO4} $ zoals weergegeven in OP, geschreven als $ \ Delta_ \ pu {r} G ^ \ circ = 1351 \ \ pu {kJ mol ^ {- 1}} $, doi : [10.1063 / 1.473465] (https://doi.org/10.1063/1.473465). Er is mogelijk meer informatie beschikbaar uit computationele onderzoeken.
Het is misschien al een half dozijn keer gevraagd, bekijk de site voordat je het vraagt.
Er was ook https://chemistry.stackexchange.com/questions/38034/why-is-h3po2-more-acidic-than-h3po4 en verschrikkelijk https://chemistry.stackexchange.com/questions/65146/why-is- fosforzuur-meer-zuur-dan-fosforzuur
@Mith Ah, ik zie :-(
Ik denk dat er een beter duplicaat was. Als ik het vind, kan mod een tweede toevoegen. Het is een terugkerende vraag, omdat het de gemeenschappelijke "regels" tart.
https://chemistry.stackexchange.com/questions/77309/can-the-effect-of-resonance-on-acidity-be-generalised needs duping waarschijnlijk
@Mith Goh, bedankt ;-) Maar het antwoord op het duplicaat dat je eerst hebt voorgesteld, lijkt minder controversieel dan het antwoord op * dit * bericht. Ik weet het zelf niet zeker, dus ik zou graag willen dat de Mods (of iemand met een gedegen kennis van de zaak) de antwoorden (met bestaande literatuur) vergelijken. Laat het bericht met het betere antwoord de 'originele' O zijn :)
Het is beter dan deze, maar niet helemaal correct denk ik; er was nog een betere IIRC
Een antwoord:
DJ Koustav
2018-01-14 15:25:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De zuursterkte van de zuren wordt bepaald op basis van de relatieve neiging om één proton af te staan.

De bron waar u de waarde $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ hebt gezien, heeft rekening gehouden met de neiging van eerste deprotonering van de zuren ($ \ ce { H3PO2} $ deprotoneert eenmaal, $ \ ce {H3PO3} $ kan tweemaal deprotoneren en $ \ ce {H3PO4} $ kan driemaal deprotoneren).

De dubbel gebonden zuurstof heeft een negatief inductief effect ( -I ). En dit elektronenonttrekkende effect wordt ervaren door één $ \ ce {H} $ van de enige $ \ ce {-OH} $ groep in $ \ ce {H3PO2} $. Daarom heeft het de grootste zuursterkte.

Evenzo wordt het -I -effect van $ \ ce {O} $ ervaren door twee $ \ ce {H} $ van de twee $ \ ce {-OH} $ groepen in $ \ ce {H3PO3} $, waardoor het elektronenonttrekkende effect wordt verminderd omdat het wordt verdeeld over twee groepen. Daarom heeft het een lagere zuursterkte. Evenzo is het in $ \ ce {H3PO4} $ verdeeld over 3 groepen en is de zuursterkte dus het minst.

Dus de zure sterkte is: $$ \ ce {H3PO2 > H3PO3 > H3PO4} $$ (ik hoop dat het duidelijk is.)

Ik ben niet overtuigd door deze uitleg. Heeft u een bron?
@orthocresol Ik heb deze verklaring voor de oxyaciden van P in mijn studieboeken gelezen. En of je nu overtuigd bent of niet, het is een feit. Maar als u nog andere overwegingen en verklaringen heeft, kunt u deze vraag gerust becommentariëren en beantwoorden.
Ik onderschrijf wat @ortho zei. Het zou handig zijn als u een bron zou kunnen noemen die dit vermeldt. Bedankt! :-)
@paracetamol Eigenlijk heb ik dit in mijn leerboeken bestudeerd en ook mijn leraar vertelde dit tijdens het bestuderen van verschillende toepassingen van inductief effect, mesomerisch effect, hyperconjugatie, enz. Dit is een basisconcept. Maar ik denk dat ik de naam heb van een populair boek waarin ik het heb gelezen ... Ik ben aan het checken in Google Books. Ik zal, indien mogelijk, binnenkort een screenshot uploaden.
Waarom kan deze verklaring niet worden toegepast op de oxyzuren van zwavel, namelijk zwavelzuur en zwaveligzuur?
@TanYongBoon zie ... In zwavelzuur zijn er twee dubbelgebonden O en in zwaveligzuur is er één dubbelgebonden O met het centrale atoom. Maar er zijn in beide evenveel -OH-groepen. Dus in H2SO4 is het negatieve inductieve effect veel meer te wijten aan twee dubbelgebonden O en daarom is het zuurder. Met deze methode kunt u verschillende oxyzuren praktisch verklaren. Neem bijvoorbeeld..HOCl, HClO2, HClO3 en HClO4. Dit kan ook op een manier worden uitgelegd. Alleen al gezien het aantal dubbelgebonden O- en -OH-groepen dat aanwezig is.
@paracetamol En terwijl we antwoorden, hebben we enige kennis waaruit we antwoorden en het is niet altijd mogelijk om een ​​bron te noemen. Maar indien mogelijk, doe dat dan gewoonlijk. Dit is gebaseerd op een basisconcept van chemie. Stel dat u enige stabiliteit van carbocatie vergelijkt. Dus ga je een bron noemen?
Stem alstublieft mijn opmerkingen over als u het echt met me eens bent.
Hoewel uw antwoord mij overtuigend lijkt (ik ben echter geen chemicus), wordt het altijd gewaardeerd als er een bron wordt vermeld als het gaat om niet zo bekende gevallen. Wat betreft carbocatiestabiliteit, zou ik [Wikipedia] (https://en.wikipedia.org/wiki/Carbocation#Structure_and_properties) (die andere artikelen citeert) of een standaard Org. Chem leerboek :-)
Dit antwoord slaat nergens op, het werkt gewoon ** niet ** zo en deze vraag ** kan ** niet ** worden beantwoord op basis van inductieve / mesomere effecten.
Ik ben niet overtuigd, want inductieve effecten worden gewoon niet 'gedeeld'. Als schrijver van een antwoord ligt de bewijslast op ** u **. Ik kan beweren dat de zon rond de aarde draait en ik ben er zeker van dat je het ermee eens bent dat de verantwoordelijkheid om te bewijzen dat het helemaal van mij zou zijn.
@orthocresol Zie ... ik heb dit als uitleg gelezen en daarom heb ik dit hier geschreven. Zelfs jij kunt het googelen en je kunt dat op veel sites vinden, zoals Quora, libretexts, quantumstudy, enz.
Ook de regels van Pauling zijn gebaseerd op resonantie en niet op inductieve effecten. Inductieve effecten verklaren geen pKa-verschil van ~ 5 tussen HClO3 en HClO4
@orthocresol zie je ... ik ben geen scheikundige en geen onderzoeker ..... Ik ben een student en aangezien ik dit tijdens mijn scheikundeopleiding heb bestudeerd, heb ik het hier geschreven.
@orthocresol Ik weet dat het geen betrouwbare bronnen zijn. alleen om die reden heb ik die nooit genoemd. Maar dit concept met betrekking tot de zuursterkte van geoxideerd fosfor is een algemeen en basisconcept. Ik bestudeerde dit terwijl ik inductief effect bestudeerde in mijn studieboeken.
Dit is fout, dus heel erg fout. Waar je deze informatie ook vandaan hebt: gooi het weg, het is verkeerd. En als dat niet klopt, zou ik ook niets anders uit die bron vertrouwen.


ⓘ
Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...