水醇及酚類化學性質(zhì)的共性及差異討論

侯前進

【中圖分類號】G71【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2014）4-0211-01

酸堿質(zhì)子理論（布朗斯特-勞里酸堿理論）認為：凡是可以釋放質(zhì)子（氫離子，H+）的分子或離子為酸（布朗斯特酸），凡是能接受氫離子的分子或離子則為堿（布朗斯特堿）。如將水、醇及酚類的某些化學性質(zhì)放在酸堿質(zhì)子理論系統(tǒng)中進行研究比較，可以發(fā)現(xiàn)它們化學性質(zhì)的共性及差異。

1.水、醇及酚類化學性質(zhì)的共性

水、醇及酚類在結構上具有一定的共有性，其結構的共有性可以表示為MO-H；分析MO-H 結構可知，“O-H”鍵可以斷裂，如按“異裂”方式斷裂，即O-H之間的共用電子對在“O-H”鍵斷裂后，全部歸氧原子一方所獨有，這樣釋放出來的氫原子就必然是質(zhì)子的形式：MO-H MO - + H+，從而表現(xiàn)出酸性。分析HO-H、RO-H及ArO-H結構可以發(fā)現(xiàn)，在HO-H鍵參數(shù)中，由于氧氫鍵夾角并非180°，即水分子屬于非對稱結構，O-H鍵屬于極性鍵，且表現(xiàn)為HOδ--Hδ+ 所以，在適宜的條件下“O-H”鍵斷裂時，應屬于“異裂”方式斷裂；同樣在RO-H 、ArO-H中，由于O-H鍵屬均為極性鍵，且鍵的極性與HOδ--Hδ+類同，在MO-H結構中，“O-H”鍵的極性存在決定了水、醇及酚類具有酸性這個共性，所以，按照酸堿質(zhì)子理論“凡是可以釋放質(zhì)子（氫離子，H+）的分子或離子為酸（布朗斯特酸）”，水、醇及酚類均為布朗斯特酸，這便是水、醇及酚類表現(xiàn)共性的微觀原因。

HO-H OH - + H+……(1)

RO-H RO - + H+ ……(2)

ArO-H Ar-O - + H+……(3)

從（1）、（2）、（3）可以看出，水、醇及酚類均可釋放質(zhì)子（氫離子H+），因此，可以用MO-H MO - + H+表示水、醇及酚類化學性質(zhì)的共性。

實驗事實支持了上述觀點：

2H2O+2Na= 2NaOH+ H2↑……(4)

2C2H5-OH+2Na= 2C2H5-ONa+ H2↑……(5)

2Ar-OH+2Na= Ar-ONa + H2↑ ……(6)

從（4）、（5）、（6）可以看出，水、醇及酚類均可與活潑金屬鈉發(fā)生置換反應，生成氫氣。在上述反應過程中，存在一個共同的反應原理：水、醇及酚類釋放的質(zhì)子被金屬鈉還原為氫原子，繼而兩兩結合為氫分子。

2. 水、醇及酚類化學性質(zhì)的差異

分析水、醇及酚類各自的結構，可以發(fā)現(xiàn)：

在H-O-H中，H與電負性較大的O相連，且由于其屬非對稱分子結構，所以，O-H鍵具有較高的極性，這種較高的極性對氫原子以陽離子形式解離具有促進作用；在RO-H中，羥基與供電子基團烴基相連接，降低了O-H鍵極性，這種相對較弱的極性對氫原子以陽離子形式解離則反過來具有抑制作用；在Ar-OH中，羥基與吸電子基團芳烴基相連接，由于芳環(huán)的共軛效應，明顯地提高了O-H鍵極性，這種相對較強的極性對氫原子以陽離子形式解離則具有明顯的促進作用。

綜合以上分析，可知：水、醇及酚類在“O-H”鍵的極性強弱彼此之間的差異，在釋放質(zhì)子能力大小上必有差異；即它們的酸性強弱不盡相同。

實驗事實同樣支持了上述觀點：

金屬鈉分別與水、醇類、酚類發(fā)生置換反應的速率關系為：酚類>水>醇類。