¿Por qué el acetileno, teniendo un protón ácido, no reacciona con bases fuertes como el NaOH y el KOH?

Question

En acetileno (etino, HC≡CH), los carbonos están sp-hibridados, lo que hace que los protones unidos sean más ácidos que los de los alquenos o alquinos. (Ver también: Acididades relativas de alcanos, alquenos y alquinos)

¿Por qué el acetileno no reacciona con bases fuertes como el NaOH o el KOH?

Answer 1

El $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ del acetileno es $25$. Es muy débilmente ácido y, por lo tanto, $\ce{KOH}$ no es suficientemente alcalino para reaccionar con él. Incluso el metanol, con un $\mathrm{p}K_\mathrm{a}$ de $15.5$, no reacciona mucho con el ion hidróxido. En cambio, $\ce{NaH}$ o $\ce{NaNH2}$ tienen aniones más básicos que el hidróxido, y ácidos débiles como el acetileno o los alcoholes pueden reaccionar con ellos.

Predecir las basicidades relativas se puede hacer cualitativamente invocando la teoría de ácido-base conjugado de Brønsted. La regla a recordar es que una base da su ácido conjugado correspondiente en solución, y cuanto más fuerte sea el ácido conjugado, más débil será su base conjugada (y viceversa). Esto se puede entender a partir de lo siguiente

$$\ce{HA<=>H^+ + A-}$$

Aquí, $\ce{A-}$ es la base conjugada del ácido $\ce{HA}$. Ahora, si $\ce{A-}$ es altamente inestable, tendrá una tendencia más fuerte a reaccionar con un protón y a convertirse en su ácido conjugado que es relativamente más estable. Dado que el equilibrio se desplaza más a la izquierda en ese caso, decimos que la base conjugada es fuerte (y consecuentemente el ácido conjugado es débil). Ahora considera los siguientes aniones como ejemplo.

$$\ce{HC#C-} > \ce{NH2-} > \ce{OH-} > \ce{F-}$$

Estos se enumeran en orden decreciente de estabilidad y, por lo tanto, también de su fuerza como bases. Esto se debe a que a medida que la electronegatividad aumenta de carbono a flúor, la carga negativa se vuelve cada vez más estable en el átomo. Los elementos más electronegativos son cada vez más estables con el electrón adicional debido a una fuerza de atracción nuclear efectiva más alta. Correspondientemente, por el dictamen "una base más fuerte es un ácido conjugado más débil", el orden de la acidez es:

$$\ce{HC#CH} < \ce{NH3} < \ce{H2O} < \ce{HF}$$