Wie schätze ich den pKs-Wert ab?

Hallo,

momentan lerne ich für eine Chemie Klausur an der Uni über die Organische Chemie und jetzt komme ich bei einer Aufgabe nicht weiter.

"Geben Sie eine nachvollziehbare Abschätzung für die Gleichgewichtskonstante der Protonierungs/Deprotonierungsreaktionen an. pKa(Aceton) = 20; pKa(Aceton. H+) = –7; pKa(Essigsäure) = 5; pKa(Essigsäure. H+) = –6: "

Gezeichnet war dazu die Protonierungsreaktion von Aceton und Essigsäure, bei der schlussendlich ein H-Atom der Essigsäure entfällt.

Ich kenne auch die Formel zur Einschätzung des Reaktionsgleichgewichtes:

K=K1*K3

Nur habe ich keinen Plan, wann K positiv ist und wann negativ! Wie bestimme ich denn das? Denn bei dieser Aufgabe muss ich die K-Werte für Aceton und Essigsäure angeben, damit ich das Gleichgewicht überhaupt berechnen kann, nur wann sind die Werte negativ und wann positiv?

Für eine Erklärung bin ich schon im Voraus dankbar

Answer 1

[ZitrusLiebe]

In Wasser gilt pKs + pKb = 14. Das könnte die logarithmierte Form dessen sein, was du meinst - ist aber die falsche Formel hier. In anderen Lösungsmittel und je nach Temperatur ist dementsprechend die Autoprotolyse höher oder niedriger. Ob in DMSO oder HFIP gemessen wird. Meistens ist es DMSO. Eine grobe Regel ist: Wert in DMSO minus 8. Hier steht alles ausführlich: https://en.wikipedia.org/wiki/Acid_dissociation_constant

Es ist Definitionssache. Der pH ist nur in Wasser definiert. Man kann Säuren/Basen auch über die Hammettsche Aciditätsfunktion oder die freie Enthalpie einstufen. Vieles sind, soweit ich weiß, Umrechnungen aus DMSO, Berechnungen, Messungen in Gasphase, elektrochemisch oder per NMR.

Ansonsten ist die Abschätzung auf 2-3 Einheiten genau vor allem Erfahrungssache und Übung. Wichtig ist das vor allem für Phenole, Enole, Alkoholate, Carbanionen und alle möglichen Nukleophile. Praktisch gilt alles unter pKs = 0-2 einfach als "stark sauer". Ein paar Tipps:

• HX, H2O, H2S, NH3: auswendiglernen!
• Carbonyle, Nitrile, Sulfone, Nitro, sämtl- Carbonsäurederivate: grob anschauen
• Bei zwei von letzteren: etwa 5 Einheiten niedriger als das sauerste
• Nitro/Keton macht stark, Sulfon/Sulfoxid fast gar nicht sauer.
• Carbonsäure: 3,5-5, mit Cl/F in der Nähe niedriger.
• N-Heterocyclen: Protonierung und Deprotonierung sind möglich!
• usw.

Die Protonierung des Acetons und der Essigsäure sind meiner Ansicht nach total unnötig zu wissen.

Mache aber nicht den Fehler, pKs1/pKs2 und pKs/pKb der konjugierten Säure/Base zu verwechseln! Es handelt sich bei der Protonierung und Deprotonierung des Acetons um getrennte GGW.