Độ mạnh acid và base theo cấu trúc phân tử

Vì sao chloroacetic acid mạnh hơn acetic acid, phenol mạnh hơn ethanol, còn aniline lại là base yếu hơn ammonia? Bài Carboxylic acid (Hoá học 11) và Amine (Hoá học 12) đều cần học sinh giải thích độ mạnh acid – base bằng cấu tạo phân tử. Mô phỏng vẽ công thức cấu tạo với mũi tên hiệu ứng cảm ứng (hút hoặc đẩy electron), điện tích δ+/δ− ở liên kết bị phân cắt, vùng điện tích âm của base liên hợp, và đặt các chất lên thang pKa đo trong nước ở 25 °C. Màn Acid có mười dãy so sánh: hydride chu kì 2 (độ phân cực quyết định), hydrogen halide (độ bền liên kết quyết định), HOCl – HOBr – HOI, các oxoacid của chlorine, số nguyên tử Cl và loại halogen trong acid acetic thế, vị trí của Cl trên mạch butanoic acid, nhóm alkyl, benzoic acid có nhóm thế và dãy ethanol – phenol – nitrophenol. Bảng bên dưới ghi pKa, Ka và đặc điểm cấu tạo. Màn Amine so sánh pKa của acid liên hợp (và pKb) của NH₃, các methylamine, ethylamine và aniline trong nước và ái lực proton ở pha khí, hiện dạng proton hoá với các liên kết hydrogen với nước. Màn Amine là nucleophile cho chạy phản ứng NH₃ với bromoethane theo tỉ lệ mol tự chọn để thấy hỗn hợp amine bậc 1, 2, 3 và muối amoni bậc 4; màn Phản ứng giới thiệu phản ứng Kolbe, Reimer–Tiemann, Hell–Volhard–Zelinsky và khử carboxyl (mở rộng). Có ba nhiệm vụ tự kiểm tra: chọn acid mạnh nhất, chọn base mạnh nhất trong nước, và tìm tỉ lệ NH₃ : bromoethane để ít nhất 80 % sản phẩm là amine bậc 1. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao HF là acid yếu hơn HI rất nhiều dù fluorine có độ âm điện lớn hơn? – Mỗi nguyên tử Cl thêm vào làm pKa của acetic acid thay đổi thế nào, và vì sao ảnh hưởng giảm khi Cl ở xa nhóm –COOH? – Vì sao aniline là base yếu hơn NH₃, còn ethylamine lại mạnh hơn?