Propiedades ácido-base de aminas

Las aminas son moderadamente básicas. Las sales de amonio, sus ácidos conjugados, son moderadamente ácidas.

Vídeo de YouTube: acidez y basicidad de aminas

Protonación de aminas

Equilibrio de basicidad de una amina en agua: R₃N + H₂O ⇄ R₃NH⁺ + HO⁻, con K = 10^−4 y pKb = 4

Desprotonación de sales de amonio

Equilibrio de acidez de una sal de amonio en agua: R₃NH⁺ + H₂O ⇄ R₃N + H₃O⁺, con K = 10^−10 y pKa = 10

Definición de Kb y pKb: la base A: reacciona con el agua y da su ácido conjugado AH+ y HO⁻; pKb = −log Kb

Cuanto mayor la basicidad, más desplazado está el equilibrio hacia la formación de HO⁻, mayor la K_b y menor el valor de pK_b.

Definición de Ka y pKa: el ácido AH+ cede un protón al agua y da su base conjugada A: y H₃O⁺; pKa = −log Ka

Cuanto mayor la acidez, más desplazado está el equilibrio hacia la formación de H⁺ (H₃O⁺), mayor la K_a y menor el valor de pK_a.

Relación entre pKa y pKb a través del producto iónico del agua (K = 10^−14): pKa + pKb = 14

El pK_a y el pK_b están relacionados por la constante de equilibrio del producto iónico del agua. Por tanto, a partir del pK_a de un ácido podemos conocer el pK_b de su base conjugada y viceversa, restando de 14.

¿Cómo interpretarías las variaciones de pK_b observadas en la serie siguiente? No es fácil. Pulsa aquí para ver una explicación.

Valores de pKb de las metilaminas: NH₃ 4,8; CH₃NH₂ 3,4; (CH₃)₂NH 3,3; (CH₃)₃N 4,2

¿Cómo interpretarías las variaciones de pK_a observadas en la serie siguiente? Tampoco es fácil. Pulsa aquí para ver una explicación.

Valores de pKa de los iones metilamonio: NH₄⁺ 9,2; CH₃NH₃⁺ 10,6; (CH₃)₂NH₂⁺ 10,7; (CH₃)₃NH⁺ 9,8

Las aminas con al menos un N-H son muy débilmente ácidas. Sus bases conjugadas, los amiduros, son bases extraordinariamente fuertes.

Acidez de una amina: R₂NH + H₂O ⇄ R₂N⁻ + H₃O⁺, con K = 10^−35 y pKa = 35

Basicidad de un amiduro: R₂N⁻ + H₂O ⇄ R₂NH + HO⁻, con K = 10^21 y pKb = −21

La acidez de un alcano es mínima (pK_a > 50). La acidez de una amina (pK_a=35) es, por lo menos, 15 órdenes de magnitud mayor. Es decir, el anión N⁻ proveniente de una amina es más estable que el C⁻ proveniente de un alcano.

Esto es consecuencia de la mayor electronegatividad del nitrógeno respecto del carbono, que hace que un ion amiduro sea relativamente más estable que un carbanión homólogo.

Las aminas aromáticas (anilinas) son menos básicas que las aminas porque el par de electrones del nitrógeno no está tan disponible hacia un ácido externo debido a la resonancia y deslocalización hacia el anillo aromático. Por consiguiente, las sales de anilinio son más ácidas que las de amonio.

Basicidad de la anilina (pKb = 9,4) y acidez del ion anilinio (pKa = 4,6), con las formas resonantes que deslocalizan el par libre del nitrógeno hacia las posiciones orto y para del anillo