41728 Obraz3 (61)

102

z wodą a pozostałe alkohole są kwasami słabszymi od wody. Ilustrują to przykładowe wartości pK:

HO-H    CHiO-H    CH3CH2O-H    (CHsjzCHO-H

pK. 15,7    15,5    15,9    17,1

Ćwiczenie 6.4. Jeśli zrozumiałeś sens wywodów o kwasowości alkoholi, to udziel uzasadnionej odpowiedzi na takie proste pytanie: Czy można otrzymywać alkoholany w reakcji alkoholi z wodorotlenkiem sodu?

Fenole są silniejszymi kwasami od alkoholi

Dla prostych fenoli pK, wynosi ok. 10. Są one zatem kwasami znacznie silniejszymi od wody i dlatego sole fenoli (fenolany) można otrzymywać w reakcjach z zasadami w roztworach wodnych, na przykład:

C6H5OH + NaOH-► CfiHsONa + H₂0

fenol    fenolan sodu

Ćwiczenie 6.5. Wartość pK, kwasu węglowego na pierwszym stopniu dysocjacji jest rzędu 4. Czy można otrzymać fenolan sodu w reakcji wodorowęglanu sodu z fenolem? Jakiej reakcji oczekujesz po wprowadzeniu dwutlenku węgla do wodnego roztworu fenolami sodu? Uwaga: odpowiedzi na te pytania tkwią w regule, znanej z chemii nieorganicznej: słabe kwasy są wypierane z soli przez kwasy mocniejsze.

Popatrzmy jeszcze raz na wzory etanolu i fenolu i zastanówmy się nad kwasowością tych związków:

C2H5OH    QH₅OH

słabszy kwas    silniejszy kwas

W obu przypadkach kwasowość zależy od dysocjacji wiązania O-H. Przyczyna różnej kwasowości alkoholi i fenoli musi zatem tkwić w grupie etylowej ćżHs i fenylowej OHs. Analiza wpływu tych grup na dysocjację wiązania O-H jest dość trudna, ale musimy przez to przejść, żeby choć trochę lepiej zrozumieć chemię i poznać sposoby rozumowania chemików.

Wyjdziemy z podstawowego stwierdzenia, że dysocjacja wiązań chemicznych zawsze jest endotermiczna, a więc wymaga wkładu energii. Innymi sio-

wy, układ po dysocjacji zawiera więcej energii, niż przed dysocjacją. Jeśli tak jest, to każdy czynnik, który obniża energię układu po dysocjacji, musi ułatwiać ten proces, bo zmniejsza wkład energii potrzebny do zdysocjowania cząsteczek. Znaczenie obniżania energii zrozumiemy łatwiej patrząc na graficzny obraz zmian energii w wyniku dysocjacji. Nie musimy wcale precyzować, jaką dysocjację przedstawiamy na wykresie, ani w jakich jednostkach mierzymy energię, bo obraz graficzny ma tylko pokazać, że po dysocjacji poziom energii jest wyższy i że jego obniżenie zmniejsza wkład energii AE. W rozważaniach zmian energii podczas reakcji chemicznych nie interesują nas absolutne wartości energii przed reakcją i po reakcji a tylko różnice między nimi!

E

b.

AE] > AE2

a. Zmiana energii gdy nie działa-łają czynniki obniżające energię układu po dysocjacji

b. Zmiana energii gdy działają czynniki obniżające energię układu po dysocjacji

Rys. 6.1. Zmiany energii w reakcjach dysocjacji

Skoro grupa fenylowa ułatwia dysocjację w porównaniu z grupą etylową, to musi zmniejszać energię AE potrzebną do dysocjacji, a to jest możliwe tylko przez obniżenie energii układu po dysocjacji. Nasz problem sprowadza się teraz do wyjaśnienia, dlaczego grupa fenylowa obniża energię i jak to obniżenie energii należy rozumieć. Współczesna chemia wyjaśnia to korzystając z ogólnej reguły, że delokalizacja elektronów w obojętnych cząsteczkach lub jonach zmniejsza ich energię (rozdz. 4.3.). W przypadku jonów delokalizacja elektronów oznacza delokalizację ładunków elektrycznych.Tu zbliżamy się do sedna sprawy, bo okazuje się, że anion etanolu nie ma żadnej moż-