Cho cặp chất là acid acetic và acid benzoic: so sánh độ axit trong nước. a. Dùng các yếu tố điện tử (cộng hưởng, cảm ứng) giải thích vì sao acid benzoic mạnh hơn hay yếu hơn acid acetic. b. Nếu thế một...

a. Để so sánh độ axit của acid acetic và acid benzoic, ta cần xem xét các yếu tố điện tử liên quan đến cấu trúc của hai hợp chất này. - Acid acetic (CH₃COOH) có nhóm methyl (-CH₃) là nhóm cảm ứng electron dương. Nhóm này không có khả năng tạo ra hiệu ứng cộng hưởng nào với nhóm carboxyl (-COOH) để làm tăng độ bền của anion acetate (CH₃COO⁻) sau khi proton được nhường ra. - Acid benzoic (C₆H₅COOH) có nhóm phenyl (C₆H₅) là nhóm cảm ứng electron âm. Nhóm phenyl có khả năng tạo ra hiệu ứng cộng hưởng với nhóm carboxyl, giúp phân tán điện tích âm của anion benzoate (C₆H₅COO⁻) tốt hơn so với anion acetate. Do đó, anion benzoate bền hơn so với anion acetate, khiến acid benzoic mạnh hơn acid acetic. Tóm lại, acid benzoic mạnh hơn acid acetic do có hiệu ứng cộng hưởng từ nhóm phenyl giúp tăng cường độ bền của anion. b. Khi thay thế một nhóm nitro (-NO₂) vào vị trí para của acid benzoic, pKa của hợp chất sẽ giảm. Nhóm nitro là một nhóm electron âm mạnh, có khả năng thu hút điện tử qua hiệu ứng cảm ứng và cộng hưởng. Sự hiện diện của nhóm nitro sẽ làm tăng độ bền của anion benzoate do sự phân tán điện tích âm tốt hơn. Vì vậy, độ axit của acid benzoic sẽ tăng lên, dẫn đến pKa giảm. c. Một phép tính đơn giản mà học sinh có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm nhỏ để kiểm chứng lý thuyết là xác định hằng số Ka thực nghiệm của acid acetic và acid benzoic bằng cách sử dụng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ. Học sinh có thể chuẩn độ từng acid với một dung dịch bazơ mạnh (như NaOH) và ghi lại thể tích của bazơ cần thiết để trung hòa acid. Từ đó, họ có thể tính toán hằng số Ka bằng cách sử dụng công thức: \[ K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \] Trong đó [H⁺], [A⁻], và [HA] là nồng độ ion hydrogen, ion benzoate/acetic và acid tương ứng tại điểm cân bằng. Học sinh có thể so sánh giá trị Ka để rút ra kết luận về độ axit của hai acid này.