[유기화학]산성도(Acidity)에 영향을 주는 요인 산성도 비교 방법

 

산이 양성자를 잘 내놓는다= 강산이다= 양성자가 떨어졌을 때의 form, 즉 짝염기가 안정하다.

 

짝염기가 안정할 수록 강산이다. = 짝염기는 약염기

염기가 안정할수록 짝산이 강산이다. =염기는 약염기

 

 

다른말로 염기가 안정할수록 약염기다.

약염기의 짝산은 강산

강염기의 짝산은 약산

약산의 짝염기는 강염기

강산의 짝염기는 약염기

 

 

다시 정리하면

 

산이 양성자를 잘 내놓는다= 강산이다= 양성자가 떨어졌을 때의 form, 즉 짝염기가 안정하다.

 

산성도를 비교하기 위해서는 pKa를 비교하면된다. pKa에 영향을 주는 요소는 다음과 같다. 

산성도에 영향을 주는 요소

산성도는 기본적으로 수소가 떨어져나간 form 즉 짝염기의 안정성에 의해 결정된다. 짝염기가 안정할수록 강산이다. 이 안정성에 영향을 주는 요인은 다음과 같이 정리할 수 있다.

 

1. Electronegativity 전기음성도

산성도에 영향을 주는 요인은 기본적으로 electronegativity의한 수소가 떨어졌을 때의 form의 안정성을 바탕으로 작용한다.

수소가 결합한 원자의 size가 비슷한 경우, electronegativity가 클수록 강산이다.

 

why? electronegativity가 클수록 양성자 떨어져도 안정하게 존재하기 때문이다.

 

 

2. Hybridization 혼성화

삼중결합(sp) > 이중결합(sp2) > 단일결합(sp3) 순으로 산성도 약해진다. 삼중결합의 sp 오비탈이 다른 둘 보다 더 electronegativity가 크다. 따라서 양성자 떨어졌을 때 더 안정하여 강산이다.

 

 

3. Size 원자크기

원자 크기가 electronegativity보다 더 지배적이다. 수소가 결합한 원자 크기가 클수록 안정한 짝염기 형성하기 때문에 강산이다.

 

왜 원자크기가 클수록 짝염기가 안정? 전자가 존재할 수 있는 오비탈의 크기가 커지기 때문에 더 안정적으로 전자 존재하기 때문. 원자크기가 비슷하다면, electronegativity가 중요하다

 

 

4. Substituent 치환기의 종류

분자를 구성하는 치환기의 종류와 위치에 따라 분자 내 전자밀도가 달라진다.

 

예를 들어, 전기 음성도가 큰--F --Cl 등이 결합되어 있는 경우, 전자를 끌어당겨 양성자가 떨어졌을 때의 form이 더욱 안정화 된다. 이를 전자 끌어당김 효과(Electron withdrawing effect)라고 한다. 또한 전자가 시그마본드를 통해 당겨지는 것을 inductive electron withdrawal이라고 한다.

 

치환기의 종류가 같은 경우, 치환기와 떨어져나갈 수소와의 거리가 가까울수록 강산이 된다. 그 이유는 해당 치환기가 수소가 떨어져나간 음이온에 가까울 수록 더 강하게 전자를 잡아당겨 안정화를 유도하기 때문이다.

 

 

5. Electron delocalization 전자의 비편재화

알코올과 카복실산을 비교했을 때 왜 카복실산이 더 강산일까? 카복실산은 공명구조를 형성할 수 있기 때문이다.

 

WHY? 공명구조는 음전하를 여러 원자에 분산시켜 안정성이 높아지기 때문이다.