relatieve zuurgraad en pKa-waarden

een toepassing van de vergelijking Henderson-Hasselbach is het vermogen om de relatieve zuurgraad van verbindingen te bepalen door hun pKa-waarden te vergelijken. Hoe sterker een zuur, hoe groter de ionisatie, hoe lager de pKa, en hoe lager de pH de verbinding zal produceren in oplossing. Sommige geselecteerde PKA-waarden voor samenstellingen in de studie van organische chemie worden hieronder getoond. Aangezien organische reacties in niet-waterige omgevingen kunnen worden uitgevoerd, kan de pH 14 overschrijden en kunnen organische verbindingen pKa-waarden boven 16 hebben. Het is een variatie op die regel van The Wizard of Oz, “We don’ t live in water anymore.”

Het is een zeer goed idee om de geschatte PKA-bereiken van de bovenstaande verbindingen in het geheugen vast te leggen. Een woord van waarschuwing: wanneer u de pKa tabel gebruikt, moet u er absoluut zeker van zijn dat u het juiste geconjugeerde zuur/base paar overweegt. Als u wordt gevraagd om iets te zeggen over de basiciteit van ammoniak (NH3) in vergelijking met die van ethoxyde ion (CH3CH2O-), bijvoorbeeld, de relevante PKA waarden te overwegen zijn 9.2 (de pKa van ammoniumion) en 16 (de pKa van ethanol). Uit deze getallen Weet je dat ethoxyde de sterkere base is. Maak niet de fout om de pKa-waarde van 38 te gebruiken: dit is de pKa van ammoniak die werkt als een zuur, en vertelt je hoe basisch het NH2-ion is (heel basisch!)

* een opmerking over de pKa van water: De pKa van water is 14. Biochemie en organische chemie teksten vermelden vaak de waarde als 15.7. Deze teksten hebben ten onrechte de molaire waarde voor de concentratie van water in de evenwichtsconstante berekend. De juiste afleiding van de evenwichtsconstante impliceert de activiteit van water, die een waarde van 1 heeft.

zuur & Basisomgevingen – alles is relatief in reactiviteit

omdat ons doel is het begrijpen van dynamische chemische reactiviteit, hoeven we niet de specifieke hoeveelheid geprotoneerde en niet-geteoneerde vormen van een verbinding te weten. We moeten gewoon weten welke vorm overheerst. Wanneer de pH van het milieu lager is dan de pKa van de verbinding, wordt het milieu als zuur beschouwd en zal de verbinding hoofdzakelijk in zijn geprotoneerde vorm bestaan. Wanneer de pH van het milieu groter is dan de pKa van de verbinding, wordt het milieu als basisch beschouwd en zal de verbinding hoofdzakelijk in zijn gedeprotoneerde vorm bestaan.

bijvoorbeeld, de pKa van azijnzuur is ongeveer 5. Bij een pH van 1 wordt het milieu als zuur beschouwd en bestaat azijnzuur voornamelijk in zijn geprotoneerde vorm. Bij pH 8 wordt het milieu als basisch beschouwd en wordt azijnzuur gedeprotoneerd tot acetaat (CH3CO2-). Omgekeerd is de pKa van fenol 10. Bij pH 8 wordt het milieu als zuur beschouwd voor fenol en blijft het voornamelijk geprotoneerd.

Het is ook belangrijk om te onthouden dat organische chemie niet hoeft te voorkomen in water, zodat pKa-waarden kunnen oplopen tot 50.

oefening

1. Complete the table below to indicate whether each compound exists predominantly in its protonated (acidic environment) or deprotonated (basic environment) form.

compound (pKa)	pH 1 environment	pH 8 environment	pH 13 environment

Answer 1.

compound (pKa)	pH 1 environment	pH 8 environment	pH 13 environment