Hlavná
Zelenina

Kyslosť a zásaditosť organických zlúčenín

V súčasnosti existuje asi desať teórií kyselín a zásad. V organickej chémii je najprijateľnejšia teória Bronstedovho a Lowryho protónu (1923), ktorá považuje interakciu medzi kyselinou a zásadou za proces prenosu protónu z jednej látky (kyseliny) na inú (báza)..

Kyselina je častica (molekula alebo ión) schopná darovať protón, donor protónu (protón H + je jadrom atómu vodíka) +11 - 1 → → +1H1s 0).

kyseliny
Spárované základne

Báza je častica (molekula alebo ión), ktorá môže pripojiť protón a vytvoriť s ním kovalentnú väzbu vďaka svojmu elektrónu, akceptoru protónov

pozemky
Kyseliny konjugované

Kyslé vlastnosti zlúčeniny sa nachádzajú iba v prítomnosti bázy, ktorej sa môže uvoľňovať protón, a zásadité vlastnosti sa nachádzajú iba v prítomnosti kyseliny. Vo vodných roztokoch je bázou najčastejšie voda.

Kyslosť - schopnosť častice uvoľniť protón

Sila slabej kyseliny sa môže kvantifikovať pomocou kyslej konštanty Ka

Čím väčšia je hodnota Ka, tým silnejšia je kyselina. A tiež pomocou indexu kyslosti pKa (pKa = -lgKa). Čím je menšia, tým silnejšia je kyselina.

Kyslé centrum je atóm a atóm vodíka, ktorý je s ním spojený, schopný sa rozpadnúť vo forme protónu. A •• N

Väčšina organických zlúčenín má nízku kyslosť. Zo všetkých potenciálnych kyselín menia farbu indikátora iba karboxylové kyseliny, t.j. sú najsilnejší.

Na predpovedanie sily kyseliny sa používa kvalitatívny prístup..

1. Čím silnejšia je kyselina, tým viac je väzba v kyslom centre jasnejšia a ľahšie sa uvoľňuje protón.

2. Dôležitejším faktorom ovplyvňujúcim silu kyseliny je stabilita konjugovanej bázy (aniónu) vytvorenej po separácii protónov. Stabilita aniónu je vyššia, čím je negatívny náboj v ňom delokalizovaný (rozptýlený).

Kyselina je silnejšia, čím je jej anión stabilnejší, t.j. čím efektívnejšie je záporný náboj v ňom delokalizovaný.

Z tohto dôvodu sú konjugované bázy vo forme molekúl vždy stabilnejšie ako anióny a zodpovedajúce kyseliny (iónové ióny) uvoľňujú protón ľahšie..

kyseliny
Spárované základne

Faktory ovplyvňujúce silu kyseliny

1. povaha atómu v kyslom centre

V období zľava doprava, kde je polomer atómov takmer rovnaký, sa kyslosť zvyšuje so zvyšujúcou sa elektronegativitou atómu, pretože zvyšuje sa schopnosť atómu udržať záporný náboj v anióne.

Z toho istého dôvodu sa sila CH kyselín zvyšuje so zmenou stavu hybridizácie atómu uhlíka a zvýšením jeho elektronegativity..

Csp 3 csp 2 csp


OF
Scl
br
J

V skupine zhora nadol sa zvyšuje kyslosť, aj keď klesá elektronická aktivita atómu, dôvodom je efektívnejšia delokalizácia záporného náboja vo väčšom objeme (v trojizbovom byte je ľahšie schovať sa ako v jednej miestnosti)..

Preto tioly reagujú nielen s alkalickými kovmi, ako sú alkoholy, ale tiež s alkáliami.

2. Prítomnosť konjugácie, ktorá prispieva k stabilizácii aniónu. Zo všetkých organických OH kyselín sú najsilnejšie karboxylové kyseliny..

Je to kvôli osobitnej stabilite RCOO - acylátového aniónu, v ktorom je vďaka konjugácii p-π negatívny náboj delokalizovaný s účasťou dvoch atómov kyslíka, preto je menej koncentrovaný ako v alkoxidovom ióne RO -

3. Prítomnosť substituenta elektrónového zvyšku v zvyšku spojenom s kyslým centrom. Pri identických kyslých centrách prítomnosť substituentov elektrónov v radikáli podporuje delokalizáciu záporného náboja v anióne, bez ohľadu na typ účinku substituenta (indukčný alebo mezomérny).

Čím bližšie je substituent EA kyslému centru, tým vyššia je kyslosť organickej zlúčeniny.

V silne kyslom prostredí sú všetky iónové skupiny a-aminokyselín a proteínov protonované (sú to donory protónov). Pomocou zákonov porovnávacej sily kyselín stanovte, ktorá skupina dá protónu báze ako prvý, keď sa do proteínu pridá malé množstvo zásady. Nakreslite pohľad na tento proteín pri pH = 7

Základnosť - schopnosť častice zaujať protón

Na pripojenie protónu, t. Pri vytvorení kovalentnej väzby s ňou by báza mala poskytovať buď nezdieľaný pár elektrónov (p (pe) báza) alebo n-väzbové elektróny. Čím vyššia je hustota elektrónov v hlavnom centre a báza drží elektróny menej, tým silnejšia je báza.

p-bázy - anióny sú silnejšie bázy ako neutrálne molekuly (alkoholy, voda, amíny, amoniak, tioly).

π bázy (alkény, alkadiény, arény) sú veľmi slabé zásady, pretože protónované elektrónové páry nie sú zadarmo.

Na kvantitatívnu charakterizáciu sily bázy môžete použiť konštantu zásaditosti (Kb) alebo jej indikátor pKb. Najčastejšie sa však používa hodnota kyslej konštanty kyseliny konjugovanej s touto bázou Kbn +

Čím vyššia je hodnota Kbn +, tým silnejšia je základňa.

Faktory ovplyvňujúce zásaditosť sú rovnaké, ale na rozdiel od ich účinku na kyslosť.

a) V prípade báz s identickými radikálmi sa zásaditosť v období zvyšuje so znížením elektronegativity atómu v hlavnom centre..

Alifatické amíny sú najsilnejšou organickou bázou, so zriedenými kyselinami tvoria amónne soli.

b) substituenty poskytujúce elektróny zvyšujú zásaditosť organickej zlúčeniny, substituenty prenášajúce elektróny sa znižujú.

pKb = 10,6 pKb = 9,2 pKb = 4,6

Vo vysoko alkalickom prostredí sú všetky iónové skupiny a-aminokyselín a proteínov akceptory protónov. Pomocou zákonov porovnávacej sily báz stanovte, ktorá skupina bude najskôr protónovaná, keď sa k proteinu pridá malé množstvo kyseliny a dáte vzhľad výsledného proteínu.

Kyslosť a zásaditosť organických zlúčenín. Druhy Bernstedových kyselín. Faktory, ktoré určujú kyslosť organických zlúčenín. Základy Bernsted.

Kyslosť a zásaditosť sú najdôležitejšie pojmy, ktoré určujú mnohé z fyzikálno-chemických vlastností a reaktivity organických zlúčenín. Na posúdenie kyslosti a zásaditosti organických zlúčenín sú najdôležitejšie dve teórie - Bronstedova teória a Lewisova teória..

Podľa Bronstedovej teórie (protolytická teória) je kyslosť a zásaditosť zlúčenín spojená s prenosom protónov H +

Kyseliny - látky schopné darovať protón (donory protónov).

Bázy - látky schopné viazať protón (akceptory protónov).

Kyselina a báza tvoria konjugovaný pár kyselina-báza. Kyslé vlastnosti sa prejavujú v prítomnosti bázy, bázickej v prítomnosti kyseliny. Existuje vzťah medzi kyselinou a zásadou konjugovaného páru: čím silnejšia je kyselina, tým je konjugovaná báza slabšia a naopak. Napríklad kyselina octová je slabšia ako kyselina chlorovodíková as Bronstedovými kyselinami Sila Bronstedových kyselín závisí od rozpúšťadla. Je to spôsobené skutočnosťou, že samotné molekuly rozpúšťadla sú kyseliny alebo Bronstedove zásady. Napríklad, keď sa kyselina Н-А rozpustí vo vode, tieto látky ionizujú:

Koncentrácia vody je konštantná hodnota. Produkt KR[N2O] = Ka Je kyslosť konštantná. Čím väčšia je hodnota Ka, čím silnejšia je kyselina. Hodnoty Ka pre väčšinu organických látok majú malé hodnoty, preto je vhodnejšie použiť záporný logaritmus hodnoty Ka: pKa = - log Ka. Menej pKa, čím silnejšia je kyselina.

V závislosti od povahy prvku, s ktorým je štiepený protón spojený, sa Brønstedove kyseliny delia na OH kyseliny (karboxylové kyseliny, alkoholy, fenoly), SH-kyseliny (tioly), NH-kyseliny (amoniak, amíny, amidy), СН-kyseliny ( uhľovodíky a ich deriváty).

Zvyšovaním kyslosti sú Bronstedove kyseliny usporiadané v rade:

CH kyseliny R-OH> R-SH.

Sila kyselín a zásad je ovplyvnená štruktúrou látky a povahou rozpúšťadla. Kyslosť organických zlúčenín závisí od:

· Z elektronegativity atómov zodpovedných za prejav kyslosti,

· Z polarizácie väzieb v kyslom centre;

· Z faktorov, ktoré určujú vysokú stabilitu vytvorenú počas disociácie.

Kyslé faktory

Sila kyseliny je určená stabilitou bázy (aniónu) konjugovanej s touto kyselinou (čím stabilnejší je anión, tým silnejšia je kyselina)

Povaha a náboj atómu v kyslom centre (elektronegativita a polarizovateľnosť atómu darujúceho protón)

Substituenty, ktoré odoberajú elektróny (EA), zvyšujú kyslosť, darcovstvo elektrónov (ED) - znižujú kyslosť

Determinanty zásaditosti

Ich vplyv je spravidla opačný ako vplyv faktorov určujúcich kyslosť

10. Elektrofilné substitučné reakcie v aromatických zlúčeninách. Mechanizmy a príklady substitúcie. Pravidlo orientácie pre substitúciu v aromatických derivátoch..

Reakčný mechanizmus SEAr alebo aromatické elektrofilné substitučné reakcie (anglická elektrofilná aromatická substitúcia) sú najbežnejšie a najdôležitejšie spomedzi substitučných reakcií aromatických zlúčenín a pozostávajú z dvoch stupňov. V prvom štádiu sa elektrofil spája, v druhom - štiepenie elektroforézou:

Počas reakcie sa tvorí medziprodukt pozitívne nabitý medziprodukt (na obrázku - 2b). Nazýva sa Wellandov medziprodukt, arzénový ión, arzénový katión alebo komplex σ. Tento komplex je spravidla veľmi reaktívny a ľahko sa stabilizuje a rýchlo štiepi katión.

Obmedzujúce štádium v ​​drvivej väčšine reakciíEAr je prvá etapa.

Reakčná rýchlosť SEAr je zvyčajne znázornené takto [2]:

Relatívne slabé elektrofily zvyčajne pôsobia ako útočiace častice, a preto vo väčšine prípadov reakcia SEAr postupuje pod vplyvom katalyzátora - Lewisovej kyseliny. Najbežnejšie používané sú AlCl3, FeCl3, Febri3, ZnCl2.

V tomto prípade je reakčný mechanizmus nasledujúci (napríklad, benzénová chlorácia, FeCl katalyzátor)3) [3]:

1. V prvej fáze katalyzátor interaguje s útočiacou časticou za vzniku aktívneho elektrofilného činidla:

2. V druhej fáze v skutočnosti mechanizmus SEar:

Typické aromatické elektrofilné substitučné reakcie

1. Nitrácia aromatických systémov kyselinou dusičnou v prítomnosti kyseliny sírovej na získanie nitrozlúčenín:

Tvorba aktívnej častice [2]:

2. Sulfonácia benzénu za získania kyseliny sulfónovej:

Aktívnou časticou v reakcii je SO3.

3. Halogenácia benzénu brómom, chlórom alebo jódom vedie k tvorbe arylhalogenidov. Reakčným katalyzátorom je halogenid železitý.

Tvorba aktívnej častice [2]:

+FeX_<3>>> rightarrow +FeX_<4>^<->>>> 4. Friedel-Craftsova reakcia je acylácia alebo alkylácia s použitím acyl alebo alkylhalogenidov. Chlorid hlinitý je typický reakčný katalyzátor, ale môže sa použiť akákoľvek iná silná Lewisova kyselina..

Reaktivita a orientácia v derivátoch benzénu

Substituenty v benzénovom kruhu môžu prispievať k substitučnej reakcii (aktivujúce substituenty) a spomaľovať rýchlosť reakcie (deaktivujúce substituenty). Niektoré skupiny orientujú substitúciu v orto a para pozíciách, iné v meta.

Vplyv rôznych skupín na reaktivitu sa vysvetľuje stabilitou, inými slovami, aktivačnou energiou potrebnou na získanie troch možných medziproduktov [1]..

Reaktivita a orientácia rôznych skupín v derivátoch benzénu [1] [4]:

pozícieVysoko aktivujúce substituentyAktivácia substituentovDeaktivácia substituentovSilne deaktivujúce substituenty
orto- a para- substitúciaOH, NH2, NHR, NRR 'Ar, R, OR, NHCOR, OCOR, SRCl, Br, Ižiadny
meta substitúciažiadnyžiadnyCHO, COR, COOH, COOR, CCl3NO2, CN, NH3 +

V substituovaných benzénoch je možný takzvaný útok Ipso, to znamená nahradenie existujúceho substituenta iným:

Prednáška č. 4 Organické kyseliny a zásady

ORGANICKÉ KYSELINY A ZÁKLADY

  1. Protónová teória kyselín a Bronstedových základov.
  2. Bronstedova klasifikácia kyselín a zásad.
  3. Vplyv štrukturálnych faktorov na kyslosť a zásaditosť.
  4. Acids and Lewis Bases. Teória tvrdých a mäkkých kyselín a zásad.

ORGANICKÉ KYSELINY A ZÁKLADY

  1. Protónová teória kyselín a Bronstedových základov.
  2. Bronstedova klasifikácia kyselín a zásad.
  3. Vplyv štrukturálnych faktorov na kyslosť a zásaditosť.
  4. Acids and Lewis Bases. Teória tvrdých a mäkkých kyselín a zásad.

V súčasnosti existujú dve hlavné
Kyslé a základné teórie: Bronstedova teória a Lewisova teória.

Protónová teória kyselín a
Bronstedove pozemky

Bronstedove kyseliny sú zlúčeniny,
schopný darovať protón (donory protónov).

Bronstedove bázy sú zlúčeniny schopné viazať protón
(protónové akceptory). Aby mohla interagovať s protónom, musí mať základňa
voľný elektrónový pár alebo elektróny s p-väzbou.

Kyseliny a bázy sa tvoria konjugované
páry kyselina-báza, napríklad:

CH3chladný
+
H2OCH3COO -+H3O +
acid1základňa 2base1Acid2

CH3NH2
+
H2OCH3NH3 +
+
OH -
base1Acid2acid1base2

NA
+
: AT: AND
+
polpenzia
acid1base2base1Acid2

Sila kyseliny bude závisieť od sily bázy
: AT. Preto, aby sa vytvorila jednotná stupnica, sila kyselín a Bronstedových zásad
stanovený vo vzťahu k vode, ktorá je amfotérnou zlúčeninou a môže
vykazujú kyslé aj zásadité vlastnosti.

Sila kyselín je určená rovnovážnou konštantou
ich interakcie s vodou ako základom, napríklad:

Pretože v zriedených roztokoch
[H 2 O] = const, potom ju možno uviesť v
rovnovážna konštanta, ktorá sa nazýva kyslá konštanta:

V praxi často používajú množstvá
pK= - log K. Než
menej pK , silnejší
kyselina.

Pevnosť báz je určená konštantou
rovnováha ich interakcie s vodou ako kyselinou:

Pre konjugované kyseliny a zásady
K a  Kb= KW. Takže v
konjugovaný pár kyselina-báza, čím silnejšia je kyselina, tým slabšia je báza a
naopak. Sila bázy sa často nevyjadruje konštantou zásaditosti, ale konštantou
kyslosť konjugovanej kyseliny.
Napríklad pre bázu RNH 2 hodnota je
konštanta kyslosti konjugovanej kyseliny:

V praxi často využívajú túto hodnotu. Čím väčšia hodnota, tým je
silnejšia základňa.

Klasifikácia organických látok
kyseliny a zásady

Bronstedove kyseliny a zásady sú klasifikované podľa
povaha atómu s kyslým alebo bázickým centrom.

V závislosti od povahy prvku, s ktorým
viazaný protón, existujú štyri hlavné typy organických kyselín
Bronsted:

  • O-H - kyseliny - karboxylové kyseliny,
    alkoholy, fenoly;
  • S-H - kyseliny - tioly;
  • N-H - kyseliny - amíny, amidy,
    imidy;
  • C-H - kyseliny - uhľovodíky a ich
    deriváty.

Záležiac ​​na
povaha atómu, ku ktorému sa protón pripojí k osamelému páru elektrónov,
Bronstedove nadácie sú rozdelené do troch hlavných typov:

    • amóniové bázy - amíny,
      nitrily, dusíkaté heterocyklické zlúčeniny;
    • oxoniové bázy - alkoholy,
      étery, aldehydy, ketóny, karboxylové kyseliny a ich funkčné
      deriváty;
    • sulfóniové bázy - tioly,
      sulfidy.

Špeciálny typ
B-bázické bázy sú reprezentované p-bázami, v ktorých je centrum zásaditosti
elektróny viažuce sa na p
(alkény, arény).

Vplyv štrukturálnych faktorov na
relatívna sila kyselín a zásad

Stanoví sa sila kyseliny alebo zásady
rovnovážna poloha interakcie kyselina-báza a závisí od rozdielu
voľné energie východiskových a konečných zlúčenín. Preto to ovplyvňuje
stabilizovať konjugovanú bázu vo väčšej miere ako kyselina, zvýšiť
kyslosť a zníženie zásaditosti. Faktory stabilizované prevažne
kyselina v porovnaní so zásadou, ktorá pôsobí opačným smerom.
Pretože konjugované bázy majú spravidla záporný náboj, potom
Faktory stabilizujúce anióny prispievajú k kyslosti..

Vplyv štruktúry na pevnosť kyselín a
pozemky.

Sila kyseliny závisí od povahy atómu na
kyslého centra a jeho štrukturálneho prostredia.

Vyhodnotiť relatívnu silu kyselín, napr
- vlastnosti atómu v kyslom centre, ako je jeho elektronegativita a -
polarizovatelnost.

Všetky veci sú rovnaké, pre prvky jedného
obdobie so zvyšujúcou sa elektroegativitou atómovej kyslosti zlúčenín
sa zvyšuje, pretože vysoká elektronegativita atómu v kyslom centre
stabilizuje anión, ktorý sa tvorí počas štiepenia protónov. Takže kyslosť
klesá v rade:

OH kyseliny> NH kyseliny>
CH kyseliny


CH3O-h

CH3NH-H

CH3CH2-H

pK

šestnásť

tridsať

40

Elektronegativita atómu závisí nielen od toho
svojou povahou, ale aj typom hybridizácie a zvyšuje sa s pribúdajúcimi
s-charakter hybridných orbitálov. Kyslosť sa zvyšuje súbežne
pripojenie:


CH 3CH2-H

CH2= CH-H


pK

40

36

25

Pre prvky jednej podskupiny s rastúcim počtom
kyslosť zlúčenín v jadre sa zvyšuje:


CH3O-h

CH3S-h

pK

16,0

10.5

Zvýšená kyslosť zlúčenín napriek
zníženie elektronegativity atómov v podskupine je spojené so zvýšením ich
polarizovateľnosť so zvyšujúcim sa polomerom atómu. Vysoká atómová polarizovateľnosť
podporuje lepšiu delokalizáciu záporného náboja a zvýšenú stabilitu
konjugovaná báza.

Rovnaký charakter má atóm ako kyselina
V strede je sila kyseliny určená jej štrukturálnym prostredím. Zvýšte silu
kyselina podporuje delokalizáciu záporného náboja v konjugovanej báze
(anión) a jeho rozptyl na viac atómov.

Karboxylové kyseliny sú teda jednou z najsilnejších
organické kyseliny. Ich sila je spôsobená stabilizáciou karboxylátového aniónu v priebehu
kvôli delokalizácii záporného náboja v konjugovanom systéme. Ako výsledok
záporný náboj v karboxylátovom anióne je dispergovaný medzi dvoma atómami
kyslík a obe väzby C-O sú úplne rovnocenné:

Fenoly sú silnejšie kyseliny ako
alkoholy v dôsledku rezonančnej stabilizácie fenolátového aniónu, záporný náboj
ktorý je delokalizovaný na aromatickom kruhu:

Výsledkom je sila organických OH kyselín
môžu byť usporiadané v nasledujúcom riadku:


roh


H2O


Aroha


RCOOH

pK

16-17

Zavedenie substituenta spojené s kyselinou
centrum uhľovodíkového radikálu ovplyvňuje silu kyseliny. Odber elektrónu
substituenty sa zvyšujú a tie, ktoré poskytujú elektróny, znižujú kyslosť. vplyv
elektrón-sťahujúce substituenty spojené s ich schopnosťou delokalizácie
záporný náboj a tým
stabilizovať konjugovanú bázu (anión). Účinok darcovstva elektrónov
substituenty opačné vedú k destabilizácii aniónu.

Substituenty odoberajúce elektrón sa zvyšujú
sila alifatických a aromatických karboxylových kyselín, darovanie elektrónov
substituenty pôsobia opačným smerom:


Cl-ch2-chladný

H-COOH

CH3-chladný

pK

2,8

3,7

4.7


+M> -I

-M a –I
pK
4,47

4.20

3,43

Substituenty majú podobný účinok
kyslosť alkoholov a fenolov.

Rovnaké štrukturálne prostredie pre
prvky v rovnakom období so zvýšenou elektronickou aktivitou atómu s
V strede klesá zásaditosť zlúčenín:

amónne zásady> oxóniové zásady

Pokles v zásaditosti je spôsobený tým, že viac
elektronegatívny atóm drží osamelý pár elektrónov silnejší,
ktoré musí dať, aby vytvoril väzbu s protónom.

Zvýšenie charakteru s hybridných orbitálov
vedie k zníženiu zásaditosti:

Pre prvky jednej podskupiny s rastúcim počtom
klesá zásaditosť základného náboja:

oxóniové zásady> sulfónium
pozemky

Zavedenie substituentov darujúcich elektróny
zvyšuje a zavedenie elektroakceptora - znižuje zásaditosť. tak,
Substituenty darujúce elektróny zvyšujú zásaditosť alifatických a
aromatické amíny, zvyšujúce tendenciu elektronického atómu dusíka k útoku
protón. Naopak, substituenty odoberajúce elektróny znižujú hustotu elektrónov
osamelý pár dusíkových elektrónov a spôsobujú, že je menej náchylný na útok
protón:


roh

SB2

9.2

10.6

10.7

Ak je vo vzorke voľný pár dusíkových elektrónov
po konjugácii s dvojitou väzbou alebo aromatickým kruhom sa zásaditosť zníži.
V anilíne je teda voľný pár dusíkových elektrónov konjugovaný s aromatickým
krúžok.

Anilínová protonizácia vedie k porušeniu
konjugácia a energeticky menej prospešná ako protonácia alifatických
amíny.


10.6

4.6

0.9

Amidy karboxylových kyselín sú veľmi slabé
bázy v dôsledku párovania dusíkových elektrónov s karbonylovou skupinou. AT
Výsledkom je, že atóm dusíka získava čiastočne pozitívny a atóm kyslíka -
spravidla nastáva čiastočný negatívny náboj a protonizácia amidov,
na atóme kyslíka.

Zásaditosť heterocyklu obsahujúceho dusík
Zlúčeniny sú tiež určené dostupnosťou dvojice dusíkových elektrónov na napadnutie
protón. Nasýtené heterocykly obsahujúce dusík majú vysokú zásaditosť.
ktorého atóm dusíka je v stave hybridizácie sp3. Zásaditosť atómu dusíka pyridínia
(hybridizácia sp 2) nižšie. konečne,
atóm dusíka pyrolu je prakticky bez zásaditých vlastností, pretože
protonácia znamená deštrukciu aromatického heterocyklu
systémy:


pK

11.27

5.2

- 0,3

Kyseliny a zásady
lewis

J. Lewis navrhol všeobecnejšiu teóriu
kyseliny a zásady.

Nadácie Lewis sú darcami tohto páru
elektróny (alkoholy, alkoholátové anióny, étery, amíny atď.)

Lewisove kyseliny sú akceptory párov
elektróny, t.j. zlúčeniny, ktoré majú
neobsadený orbitál (vodíkové ióny a kovové katióny: H +,
Ag +, Na +, Fe2 +;
halidy prvkov druhej a tretej periódy BF 3,
AlCl3, FeCl3, ZnCl2 ; atómy halogénov; zlúčeniny cínu a síry:
SnCl 4, SO3).

Takže základy Bronsteda a Lewisa sú
sú to rovnaké častice. Bronstedova základnosť je však schopnosť
pripojiť iba protón, zatiaľ čo Lewisova zásaditosť je viac konceptom
široký a znamená schopnosť interagovať s akoukoľvek časticou, ktorá má
nízko položený voľný orbitál.

Vzťah medzi Lewisovou kyselinou a bázou je
interakcia donor-akceptor a akákoľvek heterolytická reakcia môže
predstavte si, ako interakcie kyseliny a Lewisovej bázy:

Jediná stupnica na porovnanie sily kyselín a
Lewisove základy neexistujú, pretože ich relatívna sila bude závisieť
z ktorých sa látka považuje za štandard (pre kyseliny a Bronstedove zásady, napr
voda je štandard). Posúdiť ľahkosť toku kyslej bázy
interakcie podľa Lewisa R. Pearsona navrhli kvalitatívnu teóriu
„Tvrdé“ a „mäkké“ kyseliny a zásady.

Pevné bázy majú vysokú
elektronická aktivita a nízka polarizovateľnosť. Je ťažké ich oxidovať. ich
vyššie obsadené molekulárne orbitály (HOMO) majú nízku energiu.

Mäkké základy majú nízku hodnotu
elektronická aktivita a vysoká polarizovateľnosť. Ľahko sa oxidujú. Ich najvyššie
okupované molekulárne orbitaly (HOMO) majú vysokú energiu.

Tvrdé kyseliny majú vysokú hodnotu
elektronická aktivita a nízka polarizovateľnosť. Je ťažké ich zotaviť. ich
nižšie voľné molekulárne orbitaly (LUMO) majú nízku energiu.

Mäkké kyseliny majú nízky obsah
elektronická aktivita a vysoká polarizovateľnosť. Ľahko sa obnovia..
Ich najnižšie voľné molekulové orbitály (LUMO) majú vysokú energiu.

Najtvrdšia kyselina
H +, najjemnejšia -
CH 3Hg +. väčšina
- pevné základy -
OH -, najmiernejšia -
Ja - a H -.

Tabuľka 5. Tvrdé a mäkké kyseliny
a dôvody.


usilovne

prechodný

mäkký

kyseliny
H +, Na +, K +,
Mg2 +, Ca2 +, Al3+, Fe3+,
bf3, AlCl3, RC + = O
Cu2 +, Fe2+,
Zn 2+, R3C +
Ag +, Hg2+,
ja2

pozemky
H2O, OH -, F -,
ROH, RO -, R2O NH3, SB2
Arnhem2, Br -,
C5H5N
R2S, RSH, RS -,
I -, H -, C2H4,
C6H6

Princíp tvrdých a mäkkých kyselín a zásad
Pearson (princíp ZhMKO):

Tvrdé kyseliny sú prevažne
interagujú s tvrdými zásadami a mäkké kyseliny s mäkkými
dôvody.

Vyjadruje sa to vo vysokých reakčných rýchlostiach av%
tvorba stabilnejších zlúčenín, pretože interakcie medzi nimi sú blízke
energeticky efektívne orbitály ako interakcia medzi orbitálmi,
významne odlišné v energii.

Na určenie sa používa princíp LMC
- dominantné smerovanie konkurenčných procesov (eliminačné reakcie a -
nukleofilná substitúcia, reakcie zahŕňajúce ambidentné nukleofily); pre
cielená tvorba detoxifikátorov a liekov.

Prednáška č. 4 Organické kyseliny a zásady: 1 komentár

Je možné zistiť, z ktorej učebnice sa berie materiál na prednášku č. 4 "Organické kyseliny a zásady "? Pomôžte, prosím, naozaj potrebujem odkaz! Vopred ďakujem! EI

Niektoré témy organickej chémie na prípravu na skúšku

Ako sa menia kyslé vlastnosti rôznych organických zlúčenín?

Stanovenie kyselín a zásad podľa Bronsted-Lowryho teórie:

Kyseliny sú neutrálne molekuly alebo ióny schopné darovať protón (donory protónov).
Bázy sú neutrálne molekuly alebo ióny schopné viazať protón (akceptory protónov).

To naznačuje, že ktorákoľvek zlúčenina, ktorá má vo svojom zložení atóm vodíka, ju môže teoreticky poskytnúť vo forme protónu a vykazuje vlastnosti kyseliny. Nasledujúca séria ukazuje zvýšenie kyslých vlastností rôznych zlúčenín:

Alkoholy → H2O → Fenol → H2CO3 → Karboxylové kyseliny

Táto séria pomáha určiť, či reakcia s kyselinou prebieha alebo nie. Pripomeňme, že pre takéto reakcie sa vyskytuje slabšia kyselina.

Otázka 1: Bola reakcia medzi kyselinou octovou a hydrogenuhličitanom sodným?

Na zodpovedanie tejto otázky je potrebné porovnať silu kyseliny octovej a karboxylovej:
CH3-COOH + NaHCO3 → CH3-COONa + CO2 + H2O (?)

V dôsledku reakcie sa vytvára kyselina uhličitá a je slabšia ako kyselina octová, preto reakcia pokračuje.

Otázka 2: Existuje reakcia medzi fenolom a hydrogenuhličitanom draselným?

Vidíme, že kyselina uhličitá je silnejšia ako fenol, a preto reakcia nejde týmto smerom (nastane opačná reakcia)..

Otázka 3: Existuje reakcia medzi etanolom a zásadou?

Vidíme, že voda má silnejšie kyslé vlastnosti ako etylalkohol, a preto reakcia nepostupuje týmto smerom. Alkoholy skutočne nereagujú s alkáliami. Musíte vedieť, že alkoholáty kovov sa ľahko hydrolyzujú vodou za vzniku alkoholu a alkálií (spätná reakcia):

Disociačné konštanty niektorých organických kyselín

nadpisvzoreckapKa
Aminokyselina (glycín)NH2CH2chladný1,7 10-109,78
benzoováC6H5chladný6,6 10-54.18
ValeriánováCH3(CH3)3chladný1,4 10 -54.86
Izovaleryanova(CH3)2CH2chladný1,7 10-54,78
vínoWITH4O6N69,1 10 -43.04
dichlóroctovejCHC12chladný5 10 -21.30
nadpisvzoreckapKa
škoricaC6H5CH = CHCOOH3,7 10-54,43
citrónH | OOCCH2C (OH) (COOH) CH2chladný(I) 8,5 10-4 (II) 1,8 10-5 (III) 4 10-73,07 4,75 6,40
maleínováHOOCCH = CHCOOH(I) 1,2 10 -2 (II) 5,9 10-71,92 6.23
malónováHOOCCH2chladný(I) 1,4 - 10-3 (II) 2,2 - 10-62,85 5,66
olejCH3CH2CH2chladný1,5 10 -54,82
mandleC6H5CH (OH) COOH1,4 10 -54.86
mliekareňCH3CH (OH) COOH1,37 10 -43,86
mravecHCOOH1,8 10-43.75
o-nitrobenzoováNO2C6H4chladný6,0 10 -32.22
pikrovejhoc6H2(NIE2)35 10 -32,3
katecholC6H4(OH)2(1,2)3,6 10-109,45
propiónováCH3CH2chladný1,35 10 -54,87
salicylováC6H4(OH) COOH1,1 10 -32,97
sulfamováH2NSO3H1,05 10 -10.98
sulfanilováH2NC6H4SO3H6,3 10 -43.20
sulfosalicilovejC6H3(COOH) SO3H(II) 1,4 10-3 (III) 1,8 10-122,86 11,74
trichlóroctováCC13chladný2 10 -10.70
ocotCH3chladný1,74 10 -54,76
fenolC6H5OH1.3 10-109.90
chlóroctováCH2C1COOH1,4 10 -32.86
šťaveľaH2C2O4(I) 5,6 10 -2 (II) 5,4 10 -51,25 4.27
etyléndiamíntetraoctovej(CH2)6N2(COOH)4(I) 10-2 (II) 2,1 10-3 (III) 6,9 10-7 (IV) 5,5 10-111,99 2,67 6,16 10,26
jablkoHOOCCH (OH) CH2chladný(I) 3,5 10-4 (II) 8,9 10-63,46 5,05
jantárHOOCCH2CH2chladný(I) 6,5 10-5 (II) 3,3 10-64,19 5,48

Disociačná konštanta vody

Uvádzajú sa hodnoty termodynamickej konštanty pri normálnom atmosférickom tlaku (101,325 kPa). Čistá voda pri vhodnej teplote je akceptovaná ako štandardný stav. V zriedených roztokoch (a (N2O)

1) Kω sa približne rovná iónovému produktu vody: Kω = [H +] [OH -

T ° CKω 10-14-lgKω√Kω 10 -7
00,113149430,337
50,184147330.430
100,291145340,540
pätnásť0.450143460,671
dvadsať0,681141660,825
251000139961000
tridsať1460138331210
352080136811450
402910135341710
454010133962000
päťdesiat5470132612340
557290131362700
609610130173100
6512600129003540
701580012,8003980
7520400126904520
8025100126005010
8530900125105560
9038000124206170
9547700123406760
10055.000122607410

Tlak nasýtenej vodnej pary v rovnováhe s vodou.

Ak sa plyn zhromažďuje nad vodou, v tomto prípade sa musí tlak pary pri danej teplote odpočítať odčítaním z barometra: P0= PT-Rna.

Hodnota Pna - tlak pary vody pri zodpovedajúcej teplote plynu nad vodou je uvedený v tabuľke:

Teplota 0 СTlak mmHgTeplota 0 СTlak mmHg
56.50dvadsať17.5
67.002118.7
77,502219.8
88.002321.1
98,602422.4
109.202523.8
jedenásť9.802625,2
1210.502726.7
trinásť11.202828.3
1412.0029th30,0
pätnásť12.80tridsať31.8
šestnásť13.603133.7
1714.503235.7
osemnásť15.503337.7
devätnásť16.503439.9

Hustota vody pri rôznych teplotách

T ° Cg / cm3
pätnásť0,9991
šestnásť0,9989
170,9988
osemnásť0,9986
devätnásť0,9984
dvadsať0,9982
210,9980
220,9978
230,9975
240,9973
250,9970

Na prepočítanie hustoty v jednotkách kg / m 3 je potrebné vynásobiť čísla uvedené v tabuľke číslom 10 3.

Hustoty a koncentrácie niektorých

Anorganické látky

Roztoky kyseliny dusičnej

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10000,33330,05231114023.9443301.00512550,2001114524.7144891,01021640,3468115025.4846491.01530730,4950115526,244810102039820,6445116027.004970102548830,7943116527.765132103057840,9454117028,515293103566611094117529,255455104075301243118030.005618104583981.393118530.745780105092591543119031,475943105510.121694119532.216107106010.971845120032.946273106511.811997120533.686440107012.652148121034,416607107513.482301121535.166778108014.312453122035,936956108515.132605122536.707135109015.952759123037,487315109516,762913123538.257497110017.583068124039.0276791,10518.393224124539.807863111019.133381125040.588049111520.003539125541.368237112020.793696126042,148426112521.593854126542.928616113022,384012127043,708808113523.164171127544,489001

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l128045.279195142071,6316.14128546.069394142572.8616,47129046,859590143074,0916.81129547,639789143575,3517.16130048,429990144076,7117,53130549,2110.19144578,0717.90131050.0010.39145079,4318.28131550,8510.61145580,8818.68132051,7110.83146082,3919.09132552,5611.05146583,9119.51133053,4111.27147085.5019.95133554,2711.49147587,2920.43134055.1311.72148591.1321.48134556.0411.96149093,4922.11135056,9512,20149595,4622.65135557,8712.44150096.7323.02136058.7812.68150196,9823.10136559,6912.93150297,2323.18137060,6713.19150397.4923.25137561,6913.46150497,7423.33138062.7013.73150597,9923.40138563.7214.01150698,2523.48139064,7414,29150798.5023.56139565,8414,57150898.7623,63140066,9714.88150999.0123,71140568.1015.18151099.2623,79141069,2315,49151299,7723.94141570,3915,811513100.0024.01

Roztoky kyseliny sírovej

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10000,26090,0266116022.6726811.0050,98550,1010117023.9528571,01017310,1783117524.5829451.01524850,2595118525,843122102032420,3372119026,473211102540000,4180119527.103302103047460,4983120027.723391103554930,5796122030.183754104062370,6613122530.793846104569560,7411123031.403938105077040,8250123532.014031105584150,9054124032.614123106091290,9865125033.824310106598431066125534,424404107010,561152126035.014498107511.261235126535.604592108011.961317127030.194686108512,661401127536.784781109013.361484128037,364876109514.041567128537.954972110014,731652129038,5350681,10515,411735129539.105163111016.081820130540.255356111516,761905131040.825452112017.431990131541,395549112518.092075132041.955646113018.762161133043.075840113519.422247133543.625938114520.732420134544.726132115021.382507135045.266229115522.032594135545.806327

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l136046.336424154564,2610.12138048.456817155064.7110.23138548,976915155565,1510.33139049.487012156566.0310.54139519.507110157066,4710.64140050.017208157566.9110.74141051,867406158067,3510,85141552.027505158567,7910,96142052,517603159068,2311.06142553.017702159568,6611.16143053.507801160069,0911.27143554.007901160569,5311.38144054.498000161069.9611.48144554,978099161570,3911.59145055.458198162070,8211.70145555.938297162571,2511.80146056.418397163071,6711,91146556,898497163572,0912.02147057,368,598164072,5212,13147557,848699164572,9512.24148058,318799165573,8012.45149059.249000166074,2212,56149559,709100166574,6412.67150060,179202167075.0712,78150550,629,303167575,4912,89151061.089404168075,9213.00151561.549506168576,3413.12152062.009608169076,7713.23152562,459711169577,2013.34153062,919813170077.6313.46153563,369916170578,0613.57154063,8110.02171078,4913,69

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l
171578,9313.80181089,2316,47
172079,3713.92181590,1216.68
173080.2514.16182091,1116,91
173580,7014.28182191,3316.96
174081,1614.40182291,5617.01
174581,6214.52182391,7817.06
175082.0914,65182492.0017.11
175582,5714.78182592,2517.17
176083,0614.90182692,5117.22
176583,5715.04182792,7717.28
177084.0815.17182893.0317,34
177584,6115.31182993,3317.40
178085.1615,46183093,9417.47
178585,7415,61183193,9417.54
179086,3515.76183294.3217,62
179586,9915.92183394,7217.70
180087,6916.09183495.1217.79
180588,4316.27183595,7017,92

Roztoky kyseliny chlorovodíkovej

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10000,36000,09872110020,3961501.00513600,3748111022.3367961,01023640,6547111523.2971221.01533740,9391112024.257449102043881227112525.227782102554081520113026,208118103064331817113527.188459103574642118114028.188809

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l104084902421115030,149505104595102725115531,149863105511.523333116032,1410.22106012,513638116533.1610.59106513.503944117034.1810.97107014.494253117535,2011.34107515,484565118036,2311,73108016,474878118537,2712.11108517.455192119038.3212.50109018.435509119539.3712.90109519.415829119840.0013.14

Roztoky kyseliny octovej

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10001.200200104536,26.301.0054.640,777105040,27,031,0108,141.37105546.98,241.01511.71,98106053,49.43102015.42,61106561,410.9102519.22,37107077-7913,71103023.13,96106591.416,2103527,24,68106095.416.8104031.65,46105598.017,2

Roztoky hydroxidu draselného

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10000,1970,0351116017.293,581.0050,7430,133116517,813.701,0101.290,233117018.323,821.0151,840.333117518.843.9410202,380,433118019.354,0710252.930,536118519.864.1910303,480,639119020,374.3210354,030,744119520,884,4510404,580,848120021.384,5710455.120,954120521.884,7010505,661.06121022,384,8310556.201.17121522.884.9510606,741.27122023.385.0810657,281.38122523,875.2110707,821.49123024,375.3410758,361,60123524,865,4710808.891,71124025.365.6010859.431,82124525.855,7410909,961,94125026.345,87109510.492.05125526.836.00110011.032.16126027.326.131,10511,562,28126527.806.27111012,082,39127028.296.40111512,612,51127528,776,54112013.142,62128029,256,67112513,662,74128529.736,81113014.192.86129030.216,95113514.702,97129530,687,08114015.223.09130031.157,22114515,743.21130531.627,36115016.263.33131032.097,49115516,783.45131532.567,63

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l132033.037,77143043.0410.97132533,507,91143543,4811.12133033,978,05144043,9211.28133534,438,19144544.3611.42134024.908.33145044.7911.58134535.368,48145545.2311,73135035,828,62146045.6611.88135536,288.76146546,0912.04136036,738.90147046.5312.19136537,199.05147546,9612.35137037.659.19148047,3912.50137538.109,34148547.8212,66138038.569,48149048.2512.82138539.019,63149548.6712.97139039.469,78150049.1013.13139539.929.93150549,5313,29140040,3710,07151049.9513.45140540.8210.22151550,3813.60141041.2610.37152050,8013,76141541.7110,52152551.2213.92142042.1510.67153051.6414.08142542.6010,82153552,0514.24

Hydroxid sodný

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10000,1590,039810252,390,6111.0050,6020,15110302,840,7311,01010400.26410353.290,8511.01514900.37810403,740,971102019400.49410454.201097

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l10504,651222121019,16579610555.111347121519,62595810605,561474122020.07612210656.021602122520.53628610706,471731123020.98645110756,931862123521.44661910807,381992124021.90678810857.832123124522.36695810908,282257125022,82712910958,742391125523.27730211009.192527126023,737,4751,1059,642664126524.197650111010.102802127024.647824111510.552942127525.108000112011.013082128025.568178112511,463224128526.028357113011.923367129026,488,539113512.373510129526,948722114012.833655130027.418906114513.283801130527,879092115013.733947131028.339278115514.184095131528.809466116014,644244132029,269656116515.094395132529.739847117015,544545133030,2010.04117515,994697133530.6710.23118016,444850134031,1410.43118516,895004134531.6210,63119017,345160135032,1010.83119517.805317135532.5811.03120018.255476136033.0611.24120518.715636136533,5411.45

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l137034,0311.65145542.5915,49137534.5211.86146043.1215,74138035.0112,08146543.6415.98138535.5012,29147044.1716.23139036.0012,51147544,6916.48139536,4912.73148045.2216.73140036,9912.95148545.7516,98140537.4913.17149046,2717,23141037,9913.39149546,8017,49141538,4913.61150047.3317.75142038,9913,84150547.8518.00142539,4914.07151048.3818,26143040.0014.30151548.9018.52143540.5114.53152049,4418,78144041.0314.77152549.9719.05144541,5515.01

145042.0715.25

Roztok amoniaku

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l09980,04650,02730,93815.478,5209960,5120.2990,93616.068,8309940,9770,5700,93416.659.1309921.430.8340,93217.249.4409901,891.100,93017,859.750,9882,351.360,92818.4510.060,9862,821,630,92619.0610.370,9843.301.910,92419.6710.670,9823,782.180,92220,2710.97

Hustota pri 20 0 С

Hustota pri 20 0 С

% hmotnmol / l% hmotnmol / l0,9804.272,460.92020,8811.280,9784,762,730,91821.5011.590,9765.253.010,91622.1211.900,9745.753.290,91422,7512.210,9726.253,570,91223,3912.520.9706,753,840.91024.0312.840,9687,264.120,90824.6813.160,9667,774,41090625.3313.480,9648,294,690,90426.0013.800,9628,824,980,90226.6714.120,9609,345.27090027,3314,440,9589,875,550.89828.0014.760,95610.405,840,89628,6715.080,95410.956.130,89429.3315.400,95211.496,420,89230.0015.710,95012.036,710.89030,6816.040,94812,587.000,88831,3716.360,94613.147,290,88632.0916,690,94413,717,600.88432,8417.050,94214,297,910,88233.5917.400,94014.888,210.88034,3517.75

Roztoky uhličitanu sodného