Номер 87, страница 22 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

1.87. Расположите следующие спирты в порядке увеличения ОН-кислотности: а) этанол; б) 2,2-диметилпропанол-2; в) 2,2,2-трифторэтанол; г) 2-фторэтанол.

Кислотность спиртов (ОН-кислотность) определяется их способностью отдавать протон от гидроксильной группы с образованием алкоксид-аниона. Сила кислоты зависит от стабильности этого аниона.

$R-OH \rightleftharpoons R-O^- + H^+$

Стабильность алкоксид-аниона ($R-O^-$) зависит от природы радикала $R$.

• Электронодонорные группы (например, алкильные группы, $-CH_3$, $-C_2H_5$) проявляют положительный индуктивный эффект (+I). Они "насыщают" электронную плотность на атоме кислорода, увеличивая на нем отрицательный заряд, что дестабилизирует анион и уменьшает кислотность спирта.
• Электроноакцепторные группы (например, атомы галогенов, $-F$) проявляют отрицательный индуктивный эффект (-I). Они "оттягивают" электронную плотность от атома кислорода, делокализуя (рассредоточивая) отрицательный заряд, что стабилизирует анион и увеличивает кислотность спирта.

Рассмотрим каждый спирт:

б) 2,2-диметилпропан-2-ол (трет-бутиловый спирт), формула $(CH_3)_3C-OH$.
Это третичный спирт. Три метильные группы у центрального атома углерода оказывают сильный суммарный электронодонорный (+I) эффект. Это максимально дестабилизирует образующийся трет-бутоксид-анион. Кроме того, объемная трет-бутильная группа создает стерические препятствия для сольватации аниона, что также снижает его стабильность. Поэтому 2,2-диметилпропан-2-ол является самой слабой кислотой в данном ряду.

а) этанол, формула $CH_3CH_2-OH$.
Это первичный спирт. Этильная группа также является электронодонором (+I эффект), но ее влияние слабее, чем у трех метильных групп в трет-бутиловом спирте. Следовательно, этанол является более сильной кислотой, чем 2,2-диметилпропан-2-ол.

г) 2-фторэтанол, формула $FCH_2CH_2-OH$.
В этом спирте присутствует атом фтора — сильный электроноакцептор. Он проявляет отрицательный индуктивный эффект (-I), оттягивая на себя электронную плотность по цепи $\sigma$-связей. Это приводит к стабилизации алкоксид-аниона за счет рассредоточения отрицательного заряда. Поэтому 2-фторэтанол является более сильной кислотой, чем этанол.

в) 2,2,2-трифторэтанол, формула $CF_3CH_2-OH$.
Здесь присутствуют три атома фтора. Их суммарный отрицательный индуктивный эффект (-I) значительно сильнее, чем у одного атома фтора в 2-фторэтаноле. Это приводит к очень сильной стабилизации соответствующего алкоксид-аниона. Таким образом, 2,2,2-трифторэтанол — самая сильная кислота в этом ряду.

Таким образом, располагая спирты в порядке увеличения их ОН-кислотности, мы получаем следующий ряд: от самого слабого (с максимальным +I эффектом) к самому сильному (с максимальным -I эффектом).

2,2-диметилпропан-2-ол < этанол < 2-фторэтанол < 2,2,2-трифторэтанол

Ответ: б) < а) < г) < в).