Целта на дейността:
За да се образуват разбиране на въздействието на киселина-база свойства на органични съединения, много физико-химични и биологични процеси в условията на тялото студенти.
Обучава студенти за определяне на киселинно-основни свойства на алкохоли. феноли, тиоли и амини, в зависимост от тяхната структура.
Студентът трябва да знаят: вида на киселини и основи Бронстед.
Учениците трябва да могат да: определя киселинни и основни свойства на органични съединения.
Модерни идеи за киселини и основи.
Брьонстед и Лоури
Важни аспекти на реакцията на органични съединения е техните кисели и основни свойства. За описване на киселинни и основни свойства на химически съединения има няколко теории - Bronsted и Lowry теория, теория Lewis и редица други. Най-често е теорията на Брьонстед и Лоури, или протолитично теория.
Според Bronsted Теория - Lourikisloty - неутрална молекула или йон способен отдаваща протон (протонни донори) и основата - е неутрални молекули или йони, способни на свързване протон (протон акцептори).
Според теорията на Lewis киселини - са неутрални молекули или йони, способни на свързване на двойка електрони (електронна двойка акцептори) и основата е - неутрални молекули или йони, способни да даде електронна двойка (електронна двойка донори).
Това означава, че теоретично, всяко съединение, което включва водороден атом, може да се получи протон и проявяват киселинни свойства. Способността да се отдаде протон могат да проявяват не само неутрална молекула, но заредени частици - катиони (NH4 +) и аниони на киселини като солна киселина, ROH, HSO4 - и други.
частици, носещи отрицателен заряд, например С1 - Ролята на базови аниони могат да действат -. ОН -. HSO4. NH3. Основите могат да бъдат неутрални молекули, които включват хетероатом. например, азот, сяра, кислород, съдържащ неразделен двойка електрони, например ROH алкохоли.
Неутрални молекули или йони, които могат, в зависимост от естеството на втория компонент проявяват свойства киселини или основи се наричат амфотерни.
Теорията на Bronsted - Лоури. Конюгат киселини и основи.
Киселини и основи проявяват свойствата си само в присъствието на един от друг, нито един veschesvto няма да отдаде протон, ако системата не протонен акцептор - база и naoborot.t.e. те образуват конюгатна киселина базова двойка, в която силна киселина, толкова по-слабо е нейната конюгирана основа, и по-силна база, по-слабата му конюгатна киселина.
Киселина, като протонна се превръща в база конюгат и протон приемане основа, се превръща в конюгатната киселина. Киселината обикновено е означен AN, и основата - в
Например: NS1↔ Н + С1 + -. НС1 - силна киселина; С1 - йон - конюгат слаба основа;
CH 3 COOH ↔ СН3СОО - + Н +. СН3 СООН - слаба киселина и СН3СОО - - силна основа йон конюгат.
за-та бази взаимодействие. взаимодействие.
към фундаментната-д
Ние вече каза, че киселинните свойства на съединенията са открити само в присъствието на основа. и основни свойства - в присъствието на киселина, т.е. Той съществува в някои съединения с киселина - база равновесие, за проучването, което се използва като разтворител на Н2 О. По отношение на H2O като киселина или основа определят киселина базови свойства на съединенията.
За слаби електролити киселинност количествено Kraw реакция, който се състои в пренасяне на Н + от киселина на Н 2О като база.
-ta та базови основи киселина
СН3СОО - - ацетат йон, конюгатна основа;
H3 О + - хидрониев йон, спрегнатата киселина.
Използване на стойността на равновесната константа на тази реакция и факта, че концентрацията на N2 О е почти постоянна, е възможно да се определи продукт К · [Н 2О] наречен Kkislotnosti киселинност константа (Ка).
Колкото по-голям Ka. по-силна киселина. За СН3 СООН Ка = 1.75 х 10 -5. такива малки количества, са неудобни в практически операция, следователно, изразена като Ка рКа (рКа = -ℓgKa). За СН3 СООН рКа = 4.75. Колкото по-малко рКа. по-силна киселина.
Силата се определя от бази rKVN +.
Киселинните свойства на органични съединения с водородни съдържащи функционални групи (алкохоли, феноли, тиоли, карбоксилови киселини, амини).
В органични съединения, в зависимост от естеството на елемент е свързан с Н +. разграничат следните киселини:
OH - киселина (карбоксилни киселини, феноли, алкохоли)
CH - киселина (въглеводороди и техни производни)
NH- киселина (амини, амиди, имиди)
Групи SH- киселина (тиоли).
Киселина сайт е елемент и свързан водороден атом.
Силата на киселината ще зависи от стабилността на аниона, т.е. от основата конюгат, който се образува от N + изолиране на молекулата. Стабилната анион, по-висока киселинност на съединението.
Аниони и стабилност зависи от няколко фактора, които допринасят за изместването на зареждане. Колкото по-висока и изместването на зареждане, по-стабилен анион, по-силни киселинни свойства.
Факторите, които влияят върху степента на делокализация:
Nature хетероатоми в местата на киселина
Електронни ефекти атоми на въглеводородни радикали и заместители
Възможност за солватиране на аниони.
рН зависимостта на хетероатомите.
По природа хетеро разбере Електроотрицателност (ЕО) и поляризуемост. Колкото по-(EO) се извършва по-лесно хетеролитична разликата в молекулата. В периодите от ляво на дясно с увеличаващите се увеличава ядрените тарифите (E.O), т.е. способност на елементите са с отрицателен заряд. В резултат на преместването на връзката на електронната плътност между атоми поляризирани. Колкото повече електрони и по-голямата атомната радиус, по-нататъшните електроните външни ниво на енергия са от ядрото, по-високата поляризуемост и висока киселинност.
Пример: СН- NH- ОН- групи SH-
увеличение на ЕО и киселинност
С, N, О - елементи на един период. EO срокът се увеличава, увеличава киселинността. В този случай, поляризуемост отрази на киселинността няма.
В поляризуемост на атомите в промените в период леко, така че основният фактор, определящ киселинността е EO
А сега да разгледаме ОН групи SH-
О, S - са в една група, радиусът на групата надолу увеличава и следователно увеличава поляризуемост атом, което води до увеличаване на киселинността. U S атом радиус по-голям от този на О, обаче проявяват силен тиоли киселинни свойства, отколкото с алкохоли.
Сравнете три съединения: етанол, етантиол и aminoaetanol:
H3 C - СН2 - ОН. H3 C - СН2 - SH и H3 C - СН2 - NH2
Сравнение по радикален - те са едни и същи;
Поради естеството на хетероатоми функционални групи: S и D са в една и съща група, но S атомен радиус по-голям поляризуемост висока съответно етантиол има силна киселинни свойства
Сега сравнете G и Н. G има по-висок ЕО следователно е по-висока киселинност в алкохол.
Ефект на въглеводородни радикали и заместители, присъстващи там
Необходимо е да се обърне внимание на студенти че сравнителните съединения трябва да имат едно и също място на киселина и разтворител.
Електрон (ЕА) заместители допринасят за изместването на електронната плътност, което води до стабилността на анион и съответно увеличаване на киселинността.
донор на електрони (ED) заместителите на напротив допринасят за концентрацията на електронната плътност в центъра на киселина, което води до намаляване на киселинност и алкалност увеличение.
Например: едновалентни алкохоли проявяват слаби киселинни свойства в сравнение с феноли.
Пример: H3 С → СН2 → ОН
център киселина същото
Разтворителят е същото
отмествания едновалентни алкохоли електронна плътност от въглеводороден радикал от групата ОН, т.е. радикални проявява + I ефект, след това се фокусира върху групата ОН голям брой на електронната плътност в резултат на Н + е по-силно свързани с О и ОН разчупването връзка възниква е трудно, обаче едновалентни алкохоли проявяват слаби киселинни свойства.
В противоречие фенол бензенов пръстен е ЕА и ОН група - - ED
Поради факта, че хидроксилната група е включено в общата р-π конюгирането с бензеновия пръстен в фенол молекула изместването на електронната плътност и увеличава киселинността като конюгиране винаги придружено от повишени киселинни свойства.
Увеличението на въглеводороден радикал монокарбоксилни киселини също влияе на промяната в киселинни свойства и с въвеждането на заместители в въглеводород се променя киселинни свойства.
Пример карбоксилат оформен в карбоксилни киселини йони при дисоциация - най-стабилните органични аниони.
отрицателен заряд на карбоксилат йон поради р, π-конюгиране се разпределя поравно между два кислородни атоми, т.е. Той е делокализирана и по този начин по-малко концентриран, така че в карбоксилни киселини киселинен център силни от алкохоли и феноли.
С увеличаването на въглеводороден радикал, който служи като ED монокарбоксилни киселини киселинност се намалява с намаляване на δ + въглероден атом от карбоксилната група. Поради това, в хомоложна серия от най-силната киселина е мравчена киселина.
Когато се прилага ЕА заместител в въглеводороден радикал, например хлоро - комбинирани киселинността се увеличава. защото -I ефект поради делокализация на електронната плътност, и δ + С-атом в карбоксилната група се увеличава, обаче, в този пример трихлороцетна киселина е много силна.
Влияние на разтворител.
Взаимодействие на молекули или йони на разтвореното вещество в процеса на разтворител наречен солватиране. Анион стабилност зависи основно от неговото разтваряне в разтвор: колкото по-висока солватирания йон, така че е стабилен и разтваряне на по-голяма, колкото по-малък размер на йон и по-малките и изместването на отрицателния заряд в него.
Основните свойства на органични съединения. π-п-база и база.
Основни органични съединения.
Органични съединения, в молекулата, която включва азот, кислород, сяра, може да действа като база, прилежащи протона на водород поради неразделен двойка електрони на нивото на външната енергия. Хетероатомът в молекулата на органична материя, приведе протон се нарича центъра на алкалност.
Bronsted база се разделя на п - база и π - база.
n- бази могат да бъдат неутрални или отрицателно заредени частици. Те включват: амониев (R3 N, R = NH, RCN), оксониева (RC (O) R 1 R-O-R 1), сулфониев (R-S-R 1. RC (S) R 1)
π-база (алкини, алкени, диени, арени) него алкалност център електрони π-връзка. Това е много слаба основа, както протонирани електронни двойки и не са свободни.
Силата на основа се определя от стабилността на получената катион (конюгатна киселина). Колкото по-стабилна катиони, толкова по-силно на базата.
За количествено определяне на характеристиките на алкалността се използват обикновено стойност рКа BH + - фигура алкалност константи на конюгата киселини. Колкото по-голям рК BH +, толкова по-силно на базата.Факторите, които влияят на основните
Nature хетероатоми в основен център
H3 C - NH2> H3 C - ОН H3 C - ОН> H3 C - SH причина за сила зависи от електроотрицателност на атомите хетероатома в главната центъра. Колкото по-EO атом, по-слабите основни свойства, обаче алкохоли и етери са по-слаби бази в сравнение с амини.
Структурата на радикала свързан с основен център.
анилин H3 С → СН2 → NH2 етиламин Алифатни амини проявяват по-изразени основни свойства. от ароматни съединения, като електрон плътността на въглеводороден радикал отмествания до NH2. и по-голямата плътност на електрона в основния център, по-добре се присъедини Н +. ароматни амини включват NH2 цяло конюгиране с бензенов пръстен, и дава плътността електрон на пръстена, така че Н + присъединява трудно основни свойства слабите.
Ефект на заместители. Електрон-отдаваща заместители подобряване на основни свойства и електрон - намалена, например:
4-хлороанилин анилин 4-нитроанилин намаляване на лице
ефект разтворител
В водна среда играе важна роля за намаляване на пречките хидратация пространствен, следователно по-добро хидрат вторични амини, третични от това пространствено трудно достъпни.
алкалност за намаления
газовата среда се увеличава с увеличаване на алкалност на въглеводородни радикали са подобрени чрез тяхната стабилизиращ ефект поради + I-ефект върху катион конюгатна киселина, третични амини обаче проявяват силен основни свойства, в сравнение с други амини.
за snovnost намалява
теория Люис.
J. Lewis (1923) предложи обща теория на киселини и основи, на базата на структурата на външните електронен слой атоми. Според теорията на Люис, киселинни и основни свойства на съединенията се определя чрез тяхната способност да приемат или да електронна двойка, за да образуват връзка.
Люисови киселини могат да бъдат атом, молекула или катион като свободна орбитален и способен да приеме една двойка електрони, за да се образува ковалентна връзка. Примери служат aogut халогениди на елементи на втората и третата групи PSE (BF3. AlCl3. FeCl3. ZnCl2. Метални катиони, Н +. Люисова киселина хетеролитична реакции, включващи електрофилни реагенти харесват.
Lewis бази могат да бъдат атом, молекула или анион, като двойка валентните електрони. те трябва да предостави на партньора, за да образуват ковалентна връзка. Lewis основи са нуклеофилни реагенти. Те включват амини, алкохоли, етери, тиоетери, тиоли, съединения, съдържащи я-връзки или конюгиран π система от връзки.
Важно следствие на теорията на Люис е, че всяко органично съединение, могат да бъдат представени като киселина-база комплекс. Например, йодид може да се разглежда като комплекс от етил-С2 Н5 + катион (Lewis киселина) и йодиден йон -I с (Люис база). Следователно повечето реакции с етил йодид могат да бъдат класифицирани като обмен на йодиден йон към друга Люисова база (ОН -. CN -. NH2 -. H3 CO -) или обмен етил катион друга Люисова киселина, (К + Н +, и т.н.). ,Въпроси за самоконтрол
Модерни идеи за киселини и основи.
Теорията Брьонстед Лоури. Конюгат киселини и основи.
Киселинните свойства на органични съединения с водородни съдържащи функционални групи (алкохоли, феноли, тиоли, карбоксилови киселини, амини).
Основните свойства на органични съединения. π-п-база и база. теория Люис.
Фактори, влияещи върху реактивността на киселини и основи.
Обясни някои от съединенията показват силни киселинни свойства, и защо?
а) СН3 -SH, б) СН3 -NH2. а) СН3 -ОН.
Какво е по-силна киселина и защо?
а) СН3 СООН, б) Ci-СН2СООН, в) Cl2 - СН - СООН.
Обяснете защо анилин показва слаби основни свойства, в сравнение с етиламин.
9. Добави някои от реакциите се окаже по-силни киселинни свойства на фенол в сравнение с алкохоли:
10. Като антидот за отравяне с арсен соли е предложено 2,3-dimercaptopropanol. Обяснете това, което определя неговата голяма киселинност в сравнение с пропантриол.
Свързани статии