Karbonskābju aciditāte

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search

Monokarbonskābēm saites O−H jonizācija notiek vieglāk nekā spirtiem, jo karbonilgrupas ietekmē alkānskābju molekulās šī saite pārtrūkst daudz vieglāk. Alkānskābju ūdens šķīdumos indikators uzrāda skābu vidi, tātad alkānskābes disociē jonos, atšķeļot protonu, kas ūdenī veido hidroksonija jonu. Atbilstošā (sajūgtā) bāze, kas rodas, ir karboksilātjons.

No karboksilātjona struktūrformulas izriet, ka karboksilātjonā, mijiedarbojoties divkāršās saites C=O π elektroniem ar otra skābekļa atoma p elektronu pāri, savstarpēji pārklājas trīs p orbitāles un veidojas vienota, izlīdzināta četru elektronu sistēma. Elektronu orbitāļu pārklāšanās notiek abpus molekulas plaknei. Atšķirībā no brīvas karboksilgrupas elektronu delokalizācijas pakāpes (skat. metānskābes piemēru), karboksilātanjonā veidojas pilnībā delokalizēta π elektronu sistēma, kas nodrošina karboksilātjona stabilitāti.

Alkānskābju homologu rindā, pieaugot molekulmasai, skābju stiprums nedaudz samazinās. Visstiprākā skābe ir metānskābe. Alkānskābju pKa vērtību atšķirības homologu rindā izskaidrojamas ar alkilgrupu pozitīvo indukcijas efektu (+I), kas samazina O−H saites polaritāti un līdz ar to skābes stiprumu (aciditāti).

Strong Organic Acids

Karbonskābēm, kuru pKa ir 4 − 5, disociācijas reakcijas līdzsvars ūdens šķīdumā ir stipri novirzīts pa kreisi, t.i., nedisociējušās skābes virzienā. Ja alkilgrupā ir aizvietotājs ar negatīvu indukcijas efektu (−I), piemēram, halogēna atoms, tad alkānskābes aciditāte ir lielāka. Alkānskābes, kuru alkilgrupā α-stāvoklī ir vairāki aizvietotāji ar spēcīgu negatīvo indukcijas efektu, stipruma ziņā līdzīgas stiprām neorganiskajām skābēm. Viena no visstiprākajām alkānskābēm ir trihloretiķskābe. Trihloretiķskābe ir 7000 reižu stiprāka skābe nekā etiķskābe. Šīs likumsakarības darbojas arī ararēnkarbonskābju gadījumā, piemēram, 4-metoksibenzoskābe ir vājāka skābe nekā 4-nitrobenzoskābe. Jāņem vērā ir arī aizvietotāju savstarpējais izvietojums. Piemēram, o-hidroksibenzoskābes jeb salicilskābes molekulā veidojas iekšmolekulāra ūdeņraža saite un rezultātā karboksilātjona stabilizācija - pKa ir 2,98, salīdzinot m- un p- izomēriem pKa ir ~4.


Skābju aciditāte ir svarīga īpašība, kas nosaka vielu transportu caur bioloģiskām membrānām, tajā skaitā arī farmakoloģisko līdzekļu pārvietošanos organismā. Eksperimentāli ir pierādīts, ka skābes parasti nejonizētā formā iet caur membrānām. Piemēram, aspirīns, kas uzskatāms par vāju skābi (pKa=3,6), kuņģi ir jonizētā formā, bet zarnu traktā nejonizētā formā. Līdz ar to uzsūkšanās notiek tieši no zarnu trakta. Aciditāte nosaka arī vielu izvadīšanos, jo urīnam arī ir vāji skāba reakcija.