Кислоты и основания

Почти в каждой органической реакции электронная пара перемещается из области, богатой электронами, в область, где их мало. Кислотно-основная химия — самый простой пример, а pKa — способ её измерить: чем ниже pKa, тем сильнее кислота, и каждая единица означает десятикратную разницу.

Полезный вопрос — не «является ли это кислотой?», а «насколько устойчив анион, который остаётся после реакции?». Кислота сильна ровно настолько, насколько устойчиво её сопряжённое основание.

Этот анион стабилизируют четыре фактора, примерно в таком порядке важности:

• Атом — отрицательный заряд лучше удерживается на более электроотрицательном атоме, а ещё лучше — на более крупном. (pKa: CH₄ ~50, NH₃ 38, H₂O 15,7, HF 3.2.)
• Резонанс — распределение заряда между двумя атомами кислорода объясняет, почему уксусная кислота (pKa 4,8) сильнее этанола (pKa 16) на одиннадцать порядков.
• Индукция — соседние электроотрицательные атомы оттягивают заряд. Трихлоруксусная кислота имеет pKa 0.7.
• Гибридизация — атом углерода sp удерживает неподелённую пару ближе к ядру, поэтому концевые алкины (pKa примерно25) могут депротонироваться такими основаниями, как амид, тогда как для обычных связей C–H в алканах требуются гораздо более жёсткие условия.