La acidez del ácido bórico

Question

El "camino real" el ácido bórico se comporta como un ácido en agua es de primera, al actuar como un ácido de Lewis (parte inferior de la reacción, en negro). En la justicia para los universitarios, yo apostaría >25% de los estudiantes de posgrado de todo el país no sería capaz de explicar correctamente la acidez de ácido bórico.

Cómo se supone que vamos a saber que el ácido bórico heterolytically hiende el agua como para dejar a un protón detrás?

Es esto algo que se supone debe ser inmediatamente obvio? O simplemente nos tenemos que leer acerca de los experimentos y, a continuación, darse cuenta de que esta es la forma de ácido bórico, que se comporta como un ácido exclusivamente como un ácido de Lewis?

Otros estructuralmente análogos de ácidos tales como el ácido sulfúrico también tienen un electrófila centro del átomo debido a la aceptor de electrones oxígenos, pero estos ácidos no se comportan de la manera en que el ácido bórico no; estos ácidos simplemente donar protones - no cortar las moléculas de agua para crear protones.

Es un indicio de que $\ce{B(OH)_3}$ se comporta de esta manera se encuentra en el hecho de que el boro se pueden formar tres o cuatro enlaces con elementos? Debe esta pista nos de la posibilidad de $\ce{B(OH)_4^-}$?

Es otra pista se encuentra en el hecho de que el ácido bórico es trigonal planar con una inusitada p-orbital? El ácido sulfúrico en el otro lado no tiene ningún vacío orbitales (bueno, quizá haya vacío d-orbitales que pueden o pueden no ser accesibles).

Además, ¿ usted sabe que el ácido bórico no es un ácido de Bronsted antes de este post?

Answer 1

Yo creo que sus suposiciones y observaciones son básicamente correctas. Sobre la base de principios generales, sin duda, es posible imaginar que un mecanismo de este tipo podría estar en juego. Si se considera la estructura del ácido bórico, debería ser evidente que el átomo de boro podría ser bastante electrófilos y por lo tanto, actuar como un ácido de Lewis: posee formalmente vacante $p$-orbital; está ligado a las altamente electronegativo átomos de oxígeno, que retirar de la densidad de electrones y crear un parcial positiva ($\delta^+$) carga (aunque este efecto puede ser mitigado por los pares libres de oxígeno, que puede donar la densidad de electrones en la mencionada $p$-orbital); y, por último, tiene una geometría plana que hace que sea muy estéricamente accesible a acercarse a los nucleófilos. Este mecanismo es también la cuaresma plausibilidad por la conocida propensión de varios otros compuestos de boro para formar Lewis aductos y ser altamente susceptibles a la hidrólisis (donde sea aplicable).

Todos de una vez dicho esto, no creo que es justo afirmar que un mecanismo de este tipo es "obviamente" correcto por las razones dadas anteriormente. Tales argumentos son estrictamente cualitativo, y aunque son muy sugerentes de la posibilidad, que no tienen ningún sentido definitivo. La única manera de acercarse a algo vagamente la aproximación de la certeza a la hora de realizar experimentos (tal vez en concierto con los cálculos teóricos), e incluso hay una considerable dificultad que existe en llegar a conclusiones firmes. Se ha confirmado la presencia de $\ce{B(OH)4-}$ bajo un conjunto particular de condiciones no es suficiente prueba de que el mecanismo de participación de boro como un ácido de Lewis es siempre operativo, ni tampoco descartar otras vías. (Tenga en cuenta que no estoy necesariamente disputando ese mecanismo, sino sólo señalar que la extrapolación mucho de experimental específico de los resultados de ciertos pasivos.) Como ron señala en su respuesta, el problema al parecer no está resuelto.

Edit: también me gustaría añadir que hay argumentos en contra de tal mecanismo. Es probable que haya algún grado de $\pi$-la vinculación entre el oxígeno pares libres y el boro, que se vería afectada por la pyramidalization de la molécula en la formación de intermedios de Lewis aducto resultante de ataque nucleofílico por $\ce{H2O}$. La energía asociada pena que podría ser relevante para la cinética de la reacción bajo ciertas condiciones. Mi instinto es que este es , probablemente, no significativo, pero puede ser un factor que vale la pena considerar. Por supuesto, todo esto es especulativo de mi parte, aunque creo que demuestra que el razonamiento cualitativo en química rara vez es clara, y hay una enorme riesgo de caer en el pensamiento confuso. Por lo tanto, rigurosa experimentación y el cálculo son de vital importancia.

Answer 2

Al menos de acuerdo a este Wkipedia artículo (mira en la sección "Propiedades") hay un cierto desacuerdo en cuanto a la base para el ácido bórico ácido propiedades. Un conjunto de experimentos parece favorecer el ácido de Lewis interpretación se muestra arriba en negro, mientras que el otro campamento sugiere que los datos respaldan la opinión de que el ácido bórico es un ácido de Lewis y un ácido de Bronsted (tanto el azul y el negro de los mecanismos mostrados anteriormente son de la parte dispositiva).