Aciditatea și bazicitatea compușilor organici

Aciditatea și bazicitatea compușilor organici - secțiunea Filosofie, efect inductiv. Clasificarea reacțiilor organice Aspectele importante ale reactivității compușilor organici sunt acestea.







Aspectele importante ale reactivității compușilor organici sunt proprietățile lor acide și de bază. Pentru a descrie proprietățile acide și bazice ale compușilor chimici, există mai multe teorii - teoria lui Bronsted și Lowry, teoria lui Lewis și a altora. Cea mai comună teorie este teoria lui Bronsted și Lowry sau teoria protolitică.

Conform Bronsted Theory - Lourikisloty - o moleculă neutră sau ion capabil să doneze un proton (donori de protoni), iar baza - este molecule neutre sau ioni capabili de proton atașarea (proton acceptorii).

Conform teoriei Lewis a acizilor - sunt molecule neutre sau ioni capabile atașarea unei perechi de electroni (pereche de electroni acceptori), iar baza - este molecule neutre sau ioni capabili de a da o pereche de electroni (pereche de electroni donatori).

Din aceasta rezultă că, teoretic, orice compus care include un atom de hidrogen poate da sub formă de proton și prezintă proprietățile unui acid. Abilitatea de a renunța la un proton poate manifesta nu numai molecule neutre (HCl, ROH), ci și particule încărcate - cationi (NH4 +) și anioni de acizi (HSO4 - etc.).

Rolul bazelor poate fi anionii - particule care poartă o sarcină negativă, de exemplu, C1 -. OH -. HSO4-. Bazele pot fi, de asemenea, molecule neutre, care conțin un heteroatom având o pereche de electroni nepereche, de exemplu alcooli ROH, NH3. H2O

Molecule sau ioni neutri, capabili să manifeste proprietățile acizilor sau bazelor în funcție de natura celei de-a doua componente, sunt numite amfoterice. De exemplu, apă. Poate fi acid, dând înapoi un proton și o bază, luând un proton:

Acizii și bazele își prezintă proprietățile numai în prezența reciprocă. Nici o substanță nu va renunța la proton dacă nu există acceptor de bază de protoni în sistem și invers. Astfel, ele formează o pereche conjugată acid-bază în care acidul este mai puternic, cu cât substratul este mai slab conjugat cu acesta și cu cât este mai puternică baza, cu atât este mai slab acidul conjugat cu acesta.

Acidul, dând înapoi protonul, se transformă într-o bază conjugată, iar baza, presupunând un proton, se transformă într-un acid conjugat. Acidul este de obicei desemnat AH, iar baza este B

1) HC1 * H + + C1-,

unde HCI este un acid puternic; Bază C1 - ion - conjugat slab;

unde CH3COOH este un acid slab și CH3COO este o bază tare conjugată cu ioni.

Vederea generală poate fi prezentată după cum urmează:

la acea bază. interfațare. interfațare.

În compușii organici, în funcție de natura elementului la care este legat H +. se disting următoarele acizi:

OH - acizi (acizi carboxilici, fenoli, alcooli)

CH - acizi (hidrocarburi și derivații acestora)

NH - acizi (amine, amide, imide)

Centrul acid este un element și atomul de hidrogen asociat cu acesta.

Rezistența acidului va depinde de stabilitatea anionului, adică de din baza de conjugat, care se formează după detașarea H + din moleculă. Cu cat anionul este mai stabil, cu atat este mai mare aciditatea compusului.

Stabilitatea anionului depinde de o serie de factori care contribuie la delocalizarea sarcinii. Cu cât delocalizarea încărcării este mai mare, cu atât anionul este mai stabil, cu atât sunt mai puternice proprietățile de aciditate.

Factorii care afectează gradul de delocalizare:

1. Natura heteroatomului în centrul acidului

2. Efectele electronice ale atomilor de radicali de hidrocarburi și substituenții lor

3. Capacitatea anionilor de solvatare.

Natura unui heteroatom este înțeleasă ca electronegativitatea (EO) și polarizabilitatea sa. Cu cât mai mult (EO) cu atât este mai ușor ruptura heterolitică din moleculă. În perioadele de la stânga la dreapta, cu o creștere a încărcăturii nucleului, crește (EO), adică capacitatea elementelor de a deține o încărcare negativă. Ca rezultat al deplasării densității electronice, legătura dintre atomi este polarizată. Cu cât mai mulți electroni și cu cât raza atomului este mai mare, cu atât electronii din nivelul energiei externe sunt localizați din nucleu, cu atât este mai mare polarizabilitatea și cu atât este mai mare aciditatea.







Exemplu: CH-NH-OH-SH-

creștere în E.O. și aciditate

C, N și O sunt elemente ale aceleiași perioade. EO perioada creste, aciditatea creste. În acest caz, polarizabilitatea nu va afecta aciditatea.

Polarizabilitatea atomilor în perioada variază nesemnificativ, prin urmare factorul principal care determină aciditatea este E.O.

Acum, luați în considerare SH-

O, S - sunt în același grup, raza din grup creste de sus în jos, de unde și polarizabilitatea atomului crește, ceea ce duce la o creștere a acidității. În S, raza atomului este mai mare decât cea a lui O, astfel încât tiolii prezintă proprietăți acide mai puternice decât alcoolii.

Comparați cei trei compuși: etanol, etantiol și amino-etanol:

1. Comparați prin radical - sunt aceleași;

2. Prin natura heteroatomului din grupul funcțional: S și O sunt în aceeași grupă, dar în S raza atomului este mai mare, polarizabilitatea este mai mare, prin urmare etantiol are proprietăți mai puternice ale acidului

3. Acum, comparați O și N. O are un EO mai mare. prin urmare, aciditatea alcoolilor va fi mai mare.

2. Efectul radicalului hidrocarbonat și al substituenților prezenți în acesta

Este necesar să atragem atenția studenților asupra faptului că compușii comparați trebuie să aibă același centru acid și un solvent.

Substituenții de electroni (EA) contribuie la delocalizarea densității electronilor, ceea ce conduce la o stabilitate a anionilor și, în consecință, la o creștere a acidității.

Substituenții de donare electronică (ED), dimpotrivă, contribuie la concentrația de densitate electronică în centrul acidului, ceea ce duce la o scădere a acidității și la o creștere a bazicității.

De exemplu: alcoolii monohidrici prezintă proprietăți acide mai slabe decât fenolii.

1. Centrul acid este același

2. Solventul este același

Deplasările de densitate de electroni din alcooli monohidroxilici hidrocarburii radical grupei OH, adică, exponatele radicale a + I efect, apoi se concentrează asupra grupării OH număr mare de densitate de electroni rezultând H + este mai puternic asociat cu O și ruperea legăturii OH are loc este dificil, alcooli monohidroxilici totuși prezintă proprietăți acide slabe.

În fenol, dimpotrivă, inelul benzenic este EA. și grupa OH - - E.D.

Datorită faptului că gruparea hidroxil intră în conjugarea generală p-p cu inelul benzenic, delocalizarea densității electronice are loc în moleculă de fenol și crește aciditatea; conjugarea este întotdeauna însoțită de o creștere a proprietăților acide.

Creșterea radicalului de hidrocarbură din acizii monocarboxilici afectează, de asemenea, modificarea proprietăților acide și când substituenții sunt introduși în hidrocarbură, proprietățile de acid se schimbă.

Exemplu: în acizii carboxilici, ionii carboxilați se formează în timpul disocierii, anionii organici cei mai stabili.

În ionul carboxilat, sarcina negativă datorată conjugării p, p este distribuită în mod egal între doi atomi de oxigen, adică el este delocalizat și, prin urmare, mai puțin concentrat, prin urmare, în acizii carboxilici, centrul acid este mai puternic decât în ​​alcooli și fenoli.

Odată cu creșterea radicalului de hidrocarburi, care îndeplinește rolul lui E.D. aciditatea acizilor monocarboxilici scade datorită reducerii # 948; + pe atomul de carbon al grupării carboxil. Prin urmare, în seria omologă de acizi, acidul formic este cel mai puternic.

Când E.A. substituirea într-un radical de hidrocarbură, de exemplu clor, crește aciditatea compusului; datorită efectului-I, densitatea electronilor este delocalizată și # 948; + pe atomul C al grupului carboxilic este crescut, deci în acest exemplu acidul tricloroacetic va fi cel mai puternic.

Interacțiunea moleculelor sau a ionilor dintr-o substanță dizolvată cu un solvent se numește procesul de solvație. Stabilitatea anionului depinde în mod semnificativ de soluția sa în soluție: cu cât solul este mai solvat, cu atât este mai stabil și cu cât solvația este mai mare cu atât dimensiunea ionului este mai mică și delocalizarea acestuia este mai mică.

Basicitatea compușilor organici.

Compușii organici, ale căror molecule includ atomi de azot, oxigen, sulf, pot acționa ca baze, atașând un proton de hidrogen datorită unei perechi de electroni împărțită la un nivel de energie extern. Un heteroatom dintr-o moleculă de materie organică care atașează un proton este numit centrul bazicității.

Bazele Bronsted sunt împărțite în n-baze și baze π.

n - Bazele pot fi particule neutre sau încărcate negativ. Acestea includ: amoniu (R3 N, R = NH, RCN), oxoniu (RC (O) R 1. R-O-R1), sulfoniu (R-S-R 1. RC (S) R 1).

Bazele bazelor (alchinele, alchenele, dieniile, arenele) în ele centrul de bază sunt electronii π-legați. Acestea sunt baze foarte slabe, deoarece perechile de electroni protonate nu sunt libere.

Rezistența bazei este determinată de stabilitatea cationului rezultat (acidul conjugat). Cu cât cationul este mai stabil, cu atât este mai puternică baza.

Valoarea Pentru a cuantifica caracteristicile bazicitatea este utilizat în general pK BH + - constantele figura bazicitate ale acizilor conjugați. Cu cât mai mult pK BH +, cu atât este mai puternică baza.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: