13.3 : Kwasowość kwasów karboksylowych

Kwasy karboksylowe to najsilniejsze kwasy organiczne. Jednak ich siła kwasowa jest znacznie mniejsza niż w przypadku kwasów mineralnych, takich jak HCl. Kwasy karboksylowe jonizują w wodzie i łatwo tracą proton hydroksylowy, tworząc jon karboksylanowy stabilizowany rezonansem.

Stała dysocjacji kwasu (Ka) lub wartość pKa wskazuje stopień jonizacji, odzwierciedlający umiarkowaną siłę kwasową kwasów karboksylowych. W przypadku prostych kwasów karboksylowych wartości Ka wynoszą około 10–5, a wartości pKa mieszczą się w zakresie 4–5. Dla porównania, alkohole i fenole są mniej kwaśne niż kwasy karboksylowe.

Wyższa kwasowość kwasów karboksylowych wynika z większej stabilności ich sprzężonej zasady – anionu karboksylanowego. W anionie karboksylanowym ładunek ujemny tlenu karboksylanowego jest redukowany w wyniku efektu odciągania elektronów przez grupę karbonylową, stabilizując w ten sposób anion. Jednakże w przypadku alkoholanów nie obserwuje się takiego efektu indukcyjnego, co skutkuje ich niższą stabilnością i kwasowością.

Jak pokazano poniżej, podczas stabilizacji rezonansowej jonów octanowych ładunek ujemny jest przenoszony na oba atomy tlenu, a nie na jeden, jak w przypadku jonów etanolanowych. W przypadku fenolanu delokalizacja ładunku następuje na jednym elektroujemnym atomie tlenu i trzech atomach węgla zamiast dwóch elektroujemnych atomach tlenu. Zatem fenole są mniej kwaśne niż kwasy karboksylowe, ale bardziej kwaśne niż alkohole.