解答 4,5一般に、酸の強さを考える際は共役塩基(酸がH
+(プロトン)を放出した後の化学種)の安定性を考える。共役塩基が安定であるほど、元の酸は強い酸となる。なお、共役塩基が安定とは、「共役塩基の負電荷が分散する」、「共役塩基が弱い塩基」と言い換えることもできる。
また、酸性を示す官能基が同じ場合、電子求引基を持つと強い酸となる。
1誤CH
3S
-(左の共役塩基)とCH
3O
-(右の共役塩基)を比較する。負電荷が同族元素上に存在する場合、負電荷が存在する原子の原子半径が大きいほど(周期表の下の元素ほど)負電荷が分散する。原子半径はS>Oなので、共役塩基の安定性はCH
3S
->CH
3O
-となるため、元の酸の強さはCH
3SH>CH
3OHとなる。
2誤ピリジン(左の共役塩基)とピペリジン(右の共役塩基)を比較する。窒素原子の場合、非共有電子対がs性の低い混成軌道に収容されるほど塩基性が高くなる。非共有電子対は、ピリジンならsp
2混成軌道に、ピペリジンならsp
3混成軌道に含まれるため、塩基性はピリジン<ピペリジンとなる。従って、共役塩基の安定性はピリジン>ピペリジンと逆になるため、元の酸の強さは以下の通りとなる。
3誤酸性を示す官能基はどちらもアルコール(-OH)である。フッ素は電子求引基として働くため、酸の強さは以下の通りとなる。
4正酸性を示す官能基はどちらもカルボン酸(-CO
2H)である。トリメチルアンモニウム基[(CH
3)
3N
+-]は電子求引基として働くため、酸の強さは以下の通りとなる。
5正酸性を示す官能基はどちらもカルボン酸(-CO
2H)である。塩素は電子求引基として働き、電子求引基は酸性を示す官能基に近いほど酸性度を高くするため、酸の強さは以下の通りとなる。