نظریه پروتولیتیک اسیدها و بازها. اسیدها و بازها در شیمی سازمانی اسید مزدوج و باز مزدوج. تعادل اسید و باز، مثال ها تاثیر جانشین ها در یک مولکول بر اسیدیته و بازی ایده های مدرن در مورد اسید

اسیدها و بازها فقط در حضور یکدیگر خواص خود را نشان می‌دهند. اگر هیچ گیرنده پروتون در سیستم وجود نداشته باشد، هیچ ماده‌ای پروتون را رها نمی‌کند - یک باز، و بالعکس. آنها تشکیل می دهند جفت اسید و باز مزدوجکه در آن هرچه اسید قوی تر باشد، باز مزدوج آن ضعیف تر است و هرچه باز قوی تر باشد، اسید مزدوج آن ضعیف تر است.

اسیدی که پروتون اهدا می کند به یک باز مزدوج تبدیل می شود و باز که پروتون را می پذیرد به اسید مزدوج تبدیل می شود. اسید را معمولاً AN و باز را B نشان می دهند

به عنوان مثال: HC1- H + + C1 -، HC1 - اسید قوی. C1 - یون - پایه ضعیف مزدوج.

CH 3 COOH - CH 3 COO - + H +، CH 3 COOH یک اسید ضعیف است و CH 3 COO - یون باز قوی مزدوج است.

نمای کلی را می توان به صورت زیر نشان داد:

Н+¦ : A + B Н:В+ + А:-

مجموعه ای از اصول مقاومت مقاومت

چیزی اساسی

قبلاً گفتیم که خواص اسیدی ترکیبات فقط در حضور یک باز آشکار می شود و خواص اساسی - در حضور اسید ، یعنی. در ترکیبات تعادل اسید و باز خاصی وجود دارد که برای مطالعه آن از H 2 O به عنوان حلال استفاده می شود. در رابطه با H 2 O به عنوان یک اسید یا به عنوان یک باز، خواص اسید-باز ترکیبات تعیین می شود.

برای الکترولیت های ضعیف، اسیدیته اندازه گیری می شود به راوواکنشی که شامل انتقال H + از اسید به H 2 O به عنوان باز است.

CH 3 COOH + H 2 O - CH 3 COO - + H 3 O +

که اسید بازی است

CH 3 COO - - یون استات، پایه مزدوج.

H 3 O + - یون هیدرونیوم، اسید مزدوج.

با استفاده از مقدار ثابت تعادل این واکنش و با در نظر گرفتن اینکه غلظت H 2 O تقریبا ثابت است، می توان محصول K را تعیین کرد؟ ثابت اسیدیته نامیده می شود به اسیدیته (K آ).

هرچه K a بیشتر باشد، اسید قوی تر است. برای CH 3 COOH K a = 1.75 10 -5. چنین مقادیر کوچکی در کار عملی ناخوشایند هستند، بنابراین K a از طریق بیان می شود rK آ (pK = -?g K آ). برای CH 3 COOH pK a = 4.75. هر چه مقدار pKa کمتر باشد، اسید قوی تر است.

استحکام پایه ها با مقدار pK BH + تعیین می شود.

خواص اسیدی ترکیبات آلی با گروه های عاملی حاوی هیدروژن (الکل ها، فنل ها، تیول ها، اسیدهای کربوکسیلیک، آمین ها).

اسیدهای آلی

در ترکیبات آلی، بسته به ماهیت عنصری که H + با آن مرتبط است، اسیدهای زیر متمایز می شوند:

او- اسیدها (اسیدهای کربوکسیلیک، فنل ها، الکل ها)

CH -اسیدها (هیدروکربن ها و مشتقات آنها)

NH-اسیدها (آمین ها، آمیدها، ایمیدها)

SH-اسیدها (تیول ها).

مرکز اسید یک عنصر و اتم هیدروژن مرتبط با آن است.

قدرت اسید به این بستگی دارد پایداری آنیون،آن ها از پایه مزدوج، که با جدا شدن H + از مولکول تشکیل می شود. هرچه آنیون پایدارتر باشد، اسیدیته ترکیب بالاتر است.

پایداری آنیون به تعدادی از عواملی بستگی دارد که در جابجایی بار نقش دارند. هرچه جابجایی بار بیشتر باشد، آنیون پایدارتر است، خواص اسیدی قوی تر است.

عوامل موثر بر درجه محلی سازی:

1. ماهیت هترواتم در محل اسید
2. اثرات الکترونیکی اتم های رادیکال های هیدروکربنی و جایگزین های آنها
3. توانایی آنیون ها در حلالیت.
1. وابستگی اسیدیته به هترواتم.

ماهیت یک هترواتم به عنوان الکترونگاتیوی (E.O.) و قطبش پذیری آن درک می شود. هرچه (E.O.) بزرگتر باشد، برش هترولیتیک در مولکول آسانتر اتفاق می افتد. در دوره های از چپ به راست، با افزایش بار هسته، (E.O) افزایش می یابد، یعنی. توانایی عناصر برای نگه داشتن بار منفی در نتیجه تغییر چگالی الکترون، پیوند بین اتم ها قطبی می شود. هرچه تعداد الکترون ها بیشتر باشد و شعاع اتم بزرگتر باشد، الکترون های سطح انرژی بیرونی از هسته دورتر باشند، قطبش پذیری بیشتر و اسیدیته بالاتر است.

مثال: CH- NH- OH- SH-

افزایش E.O. و اسیدیته

C، N، O - عناصر همان دوره. E.O. در طول دوره رشد می کند، اسیدیته افزایش می یابد. در این مورد، قطبش پذیری بر اسیدیته تأثیر نخواهد گذاشت.

قطبش پذیری اتم ها در یک دوره اندکی تغییر می کند، بنابراین عامل اصلی تعیین کننده اسیدیته E.O است.

اکنون OH-SH- را در نظر بگیرید

افزایش اسیدیته

O، S - در یک گروه هستند، شعاع در گروه از بالا به پایین افزایش می یابد، بنابراین قطبش پذیری اتم نیز افزایش می یابد، که منجر به افزایش اسیدیته می شود. S شعاع اتمی بزرگتری نسبت به O دارد، بنابراین تیول ها در مقایسه با الکل ها خواص اسیدی قوی تری از خود نشان می دهند.

سه ترکیب اتانول، اتانتیول و آمینو اتانول را با هم مقایسه کنید:

H 3 C - CH 2 - او، H 3 C - CH 2 - SHو H 3 C - CH 2 - N.H. 2

1. بیایید با رادیکال مقایسه کنیم - آنها یکسان هستند.
2. از نظر ماهیت هترواتم در گروه عاملی: S و O در یک گروه هستند، اما S دارای شعاع اتمی بزرگتر و قطبش پذیری بالاتر است، بنابراین اتان اتیول دارای خواص اسیدی قوی تری است.
3. حالا بیایید O و N را با هم مقایسه کنیم. O دارای EO بالاتر است، بنابراین اسیدیته الکل ها بالاتر خواهد بود.
2. تأثیر رادیکال هیدروکربنی و جانشین های موجود در آن

توجه دانش آموزان به این نکته ضروری است که ترکیبات مورد مقایسه باید دارای مرکز اسیدی یکسان و حلال یکسان باشند.

جانشین های الکترون خارج کننده (E.A.).به تغییر مکان چگالی الکترون کمک می کند، که منجر به پایداری آنیون و بر این اساس، افزایش اسیدیته می شود.

جایگزین های اهداکننده الکترون (E.D.).در مقابل، آنها به تمرکز چگالی الکترون در مرکز اسید کمک می کنند، که منجر به کاهش اسیدیته و افزایش بازی می شود.

به عنوان مثال: الکل های مونوهیدریک در مقایسه با فنل ها خواص اسیدی ضعیف تری از خود نشان می دهند.

مثال: H 3 C > CH 2 > OH

1. مرکز اسید یکسان است
2. حلال همان است

در الکل های تک هیدریک، چگالی الکترون از رادیکال هیدروکربنی به گروه OH تغییر می کند، یعنی. رادیکال یک اثر +I از خود نشان می‌دهد، سپس مقدار زیادی چگالی الکترون روی گروه OH متمرکز می‌شود، در نتیجه H + محکم‌تر به O متصل می‌شود و شکستن پیوند O-H دشوار است، بنابراین الکل‌های مونوهیدریک خواص اسیدی ضعیفی از خود نشان می‌دهند. .

در فنل، برعکس، حلقه بنزن E.A است و گروه OH E.D است.

با توجه به اینکه گروه هیدروکسیل وارد کونژوگه مشترک با حلقه بنزن می شود، تراکم الکترون در مولکول فنل تغییر مکان می دهد و اسیدیته افزایش می یابد، زیرا کونژوگاسیون همیشه با افزایش خواص اسیدی همراه است.

افزایش رادیکال هیدروکربنی در اسیدهای مونوکربوکسیلیک نیز بر تغییر خواص اسیدی تأثیر می گذارد و هنگامی که مواد جایگزین به هیدروکربن وارد می شوند، تغییر در خواص اسیدی رخ می دهد.

مثال:در اسیدهای کربوکسیلیک، پس از تفکیک، یون های کربوکسیلات تشکیل می شوند - پایدارترین آنیون های آلی.

در یون کربوکسیلات، بار منفی ناشی از ترکیب p، p به طور مساوی بین دو اتم اکسیژن توزیع می شود، یعنی. آن را غیر موضعی و، بر این اساس، کمتر متمرکز، بنابراین، در اسیدهای کربوکسیلیک مرکز اسید قوی تر از در الکل ها و فنل ها است.

با افزایش رادیکال هیدروکربنی که نقش E.D. اسیدیته اسیدهای مونو کربوکسیلیک به دلیل کاهش d + در اتم کربن گروه کربوکسیل کاهش می یابد. بنابراین در سری همولوگ اسیدها اسید فرمیک قوی ترین است.

هنگام معرفی E.A. جایگزین در یک رادیکال هیدروکربنی، به عنوان مثال کلر - اسیدیته ترکیب افزایش می یابد، زیرا به دلیل اثر -I، چگالی الکترون غیرمحلی شده و d + روی اتم C گروه کربوکسیل افزایش می‌یابد، بنابراین در این مثال اسید تری کلرواستیک قوی‌ترین خواهد بود.

3. اثر حلال.

برهمکنش مولکول ها یا یون های یک املاح با یک حلال را فرآیند می گویند حل شدنپایداری یک آنیون به طور قابل توجهی به حلالیت آن در محلول بستگی دارد: هر چه یون بیشتر حل شود، پایدارتر است و هر چه حلالیت بیشتر باشد، اندازه یون کوچکتر و بار منفی کمتری در آن جابجا می شود.

اصطلاحات "اسید" و "باز" برای اشاره به دو گروه از ترکیبات استفاده می شود که دارای مجموعه ای از خواص کاملاً متضاد هستند. در سال 1923، I. Brønsted و T. Lowry یک نظریه اولیه اولیه اسیدها و بازها را ارائه کردند. بر اساس این نظریه، تعاریف زیر با مفاهیم اسید و باز مطابقت دارد.

اسید یک مولکول یا یون است که قادر به اهدای کاتیون هیدروژن (پروتون) است. اسید یک دهنده پروتون است.

باز یک مولکول یا یونی است که قادر به اتصال کاتیون هیدروژن (پروتون) است. پایه یک گیرنده پروتون است.

اسیدی که پروتون را رها می کند به ذره ای تبدیل می شود که تمایل به پذیرش آن دارد که به آن می گویند پایه مزدوج:

پایه، با افزودن یک پروتون، به ذره ای تبدیل می شود که تمایل به انتشار آن دارد که به آن می گویند اسید مزدوج:

به ترکیب اسید و باز مزدوج آن یا باز و اسید مزدوج آن می گویند جفت اسید و باز مزدوج

قدرت یک اسید با توانایی آن در اهدای پروتون تعیین می شود، یعنی اسید قوی یک دهنده فعال پروتون است. قدرت اسیدها در محلول های آبی به ترتیب زیر کاهش می یابد:

قدرت یک پایه با توانایی آن در پذیرش یک پروتون تعیین می شود، یعنی یک پایه قوی یک گیرنده پروتون فعال است. قدرت بازها در محلول های آبی، یعنی میل ترکیبی آنها به پروتون ها، در سری های زیر کاهش می یابد:

اسیدهای قوی که به راحتی پروتون را اهدا می کنند، به بازهای مزدوج تبدیل می شوند که به راحتی پروتون را نمی پذیرند. بنابراین، تفکیک این اسیدها تقریبا غیر قابل برگشت است:

اسیدهای ضعیف که به سختی از یک پروتون جدا می شوند، به بازهای مزدوج تبدیل می شوند که به طور فعال یک پروتون را می پذیرند، که تجزیه اسیدهای ضعیف را به یک فرآیند برگشت پذیر تبدیل می کند و تعادل به سمت شکل تفکیک نشده تغییر می کند:

بازهای قوی و ضعیف به روشی مشابه رفتار می کنند و در نتیجه واکنش به اسیدهای مزدوج مربوطه تبدیل می شوند، یعنی در این موارد جفت اسید و باز مزدوج نیز وجود دارد:

برخی از مواد قادرند در برخی از واکنش ها به عنوان دهنده پروتون عمل کنند و آن را به ترکیباتی که تمایل بیشتری به پروتون دارند اهدا کنند و در برخی دیگر - به عنوان گیرنده پروتون، آن را از ترکیبات با میل ترکیبی کمتر برای پروتون دور کنند. چنین موادی نامیده می شوند آمفولیت ها

آمفولیت‌ها مولکول‌ها یا یون‌هایی هستند که هم می‌توانند پروتون را اهدا کنند و هم بپذیرند و بنابراین وارد واکنش‌های مشخصه اسیدها و بازها می‌شوند.آمفولیت بسته به اینکه با چه موادی برهمکنش می‌کند، خواص اسید یا باز را نشان می‌دهد. یک آمفولیت معمولی آب است، زیرا در نتیجه تفکیک الکترولیتی آن، یک اسید قوی و یک باز قوی تشکیل می شود:

علاوه بر این، آب با اسیدها تعامل دارد، به عنوان یک باز عمل می کند، و با بازها، ویژگی های اسید را نشان می دهد:

آمفولیت ها هیدروکسیدهای برخی از فلزات (Zn، Al، Pb، Sn، Cr) هستند:

آمفولیت ها هیدروآنیون های اسیدهای پلی بازیک هستند، به عنوان مثال HC0 3 -، HP0 4 2- و H2PO4-.

آمفولیت ها نیز ترکیباتی هستند که مولکول های آنها شامل دو گروه اسید-باز مختلف است، به عنوان مثال، اسیدهای آمینه مهم از نظر بیولوژیکی. در نتیجه انتقال یک پروتون از گروه کربوکسیل به گروه آمینه، مولکول اسید آمینه α از یک توتومر* که حاوی گروه های باردار نیست به یک توتومر با ساختار دوقطبی-یونی (زوئیتریونی) تبدیل می شود. بنابراین، اسیدهای آمینه با مشخصه می شوند توتومریسم پروتوتروپیک(بخش 21.2.1).

در حالت کریستالی و در محلول های آبی، این تعادل برای اسیدهای آمینه α تقریباً به طور کامل به سمت توتومر با ساختار دوقطبی تغییر می کند. بنابراین، برای گلیسین در یک محلول آبی، محتوای یک توتومر با ساختار یونی دوقطبی 223000 برابر بیشتر از یک توتومر دیگر است.

با توجه به این ویژگی ساختاری، مولکول های اسیدآمینه آلفا خواص اسیدی به دلیل گروه آمونیوم (NH 3 +) و مولکول های بازی به دلیل گروه کربوکسیل یونیزه (-COO-) نشان می دهند که به عنوان آمفولیت عمل می کنند:

مانند تمام آمفولیت ها، اسیدهای آمینه α الکترولیت های ضعیفی هستند.

بر اساس تئوری اولیه، اسیدها، بازها و آمفولیت ها هستند سنگهای اولیه،و فرآیند انتقال پروتون از اسید به باز نامیده می شود پروتولیزو با این واقعیت توضیح داده می شود که این دو ماده قرابت های متفاوتی با پروتون ها دارند. یک برهمکنش اسید-باز همیشه شامل دو جفت اسید-باز مزدوج است و انتقال پروتون همیشه به سمت تشکیل اسیدهای ضعیف تر از جمله اسیدهای مزدوج اتفاق می افتد. اگر تمایل واکنش دهنده ها به برهم کنش با یک پروتون متناسب باشد، پس تعادل اولیه

تعادل پروتولیتیک یا اسید-باز در نتیجه رقابت برای یک پروتون ایجاد شد(H+) بین بازهای متقابل جفت اسید و باز مزدوج(NA, A- و VN +، V). تعادل اولیه همیشه به سمت تشکیل اسید ضعیف تر تغییر می کند:

تعادل اولیه را می توان به صورت شماتیک با نمودار زیر نشان داد:

انتقال پروتون همیشه از یک اسید قوی انجام می شود بهبه آنیون یک اسید ضعیف که با جابجایی اسید ضعیف از نمک آن تحت تأثیر اسید قوی تر همراه است.

تعادل پروتولیتیک در طول یونیزاسیون الکترولیت های ضعیف در آب مشاهده می شود (بخش 7.2). بنابراین، یونیزاسیون یک اسید ضعیف در محلول های آبی نتیجه رقابت برای یک پروتون بین آنیون اسید ضعیف و آب است که به عنوان یک باز، یعنی گیرنده پروتون عمل می کند. این فرآیند برگشت پذیر است و با یک ثابت تعادل مشخص می شود ک الف:

هنگامی که یک باز ضعیف با آب برهمکنش می کند، دومی که به عنوان دهنده پروتون عمل می کند، یونیزاسیون این پایه را که ماهیت تعادلی دارد، ترویج می کند:

برای اسیدها و بازهای الکترولیت ضعیف با مقادیر ثابت اسیدیته مشخص می شود K aو اساسی بودن ک ببر این اساس (بخش 7.2). اگر این ثابت ها برهمکنش اولیه آب با یک اسید یا باز از یک جفت مزدوج HA، A یا BH +، B را مشخص کنند، آنگاه حاصلضرب ثابت اسیدیته است. K a iاساسی بودن کیلوبایت،اجزای یک جفت معین همیشه برابر است با محصول یونی آب Kn 2 o = 1 * 10 -14 (در دمای 22 درجه سانتیگراد):

این عبارات به ما اجازه می‌دهد تا ثابت بازی را در مورد محلول‌های آبی جایگزین کنیم سیا شاخص پایه pKbباز ضعیف تا ثابت اسیدیته K aیا سطح اسیدیته pK aاسید مزدوج این باز در عمل، برای مشخص کردن خواص اولیه یک ترکیب، معمولاً از مقدار استفاده می شود rK a.بنابراین، قدرت آمونیاک در آب به عنوان یک پایه است (pKb، = 4.76) را می توان با شاخص اسیدیته یون آمونیوم NH4+ مشخص کرد، یعنی اسید مزدوج: pKa (NH4+) = 14 - 4.76 - 9.24. بنابراین در مورد محلول های آبی نیازی به جدول ثابت یا شاخص خاصی نیست! باز بودن، یک مقیاس اسیدی منفرد ارائه شده در جدول کافی است. 8.1، که در آن خواص پایه ها با ثابت مشخص می شود K aیا نشانگر اسیدیته pK aاسیدهای مزدوج آنها قوی ترین اسید در محلول های آبی کاتیون هیدروژن H + (به طور دقیق تر H3O +) و قوی ترین باز آنیون OH- است. اندازه pK aبه طور کمی قدرت الکترولیت های ضعیف را در محلول های آبی مشخص می کند.

اسید ضعیف ضعیف تر است، مقدار pKa آن بالاتر است. یک باز ضعیف ضعیف تر است، هر چه مقدار pK اسید مزدوج آن کمتر باشد.

معنی pK aبرابر با مقدار pH محلول آبی است که در آن یک الکترولیت ضعیف 50٪ یونیزه می شود: زیرا در این مورد [A - ] = [HA]، پس K a= [H + ] و pK a= pH بنابراین، برای اسید استیک در محلول آبی آن با pH = pK a (CH 3 COOH) = 4.76، برابری [CH 3 COO-] = [CH 3 COOH] برقرار می شود و برای محلول آبی آمونیاک برابری = در محلولی با pH=pK و (NH4+)=9.24 مشاهده خواهد شد.

علاوه بر این، ارزش pK aبه شما امکان می دهد مقدار pH محلول های آبی را تعیین کنید که در آن اسید ضعیف HA عمدتاً (99٪ یا بیشتر) به شکل آنیون (A") یافت می شود - این در محلول هایی با pH > خواهد بود. pK a + 2 یا به شکل مولکول (NA) - در محلول هایی با pH< pK a - 2.در بازه ArH = pK a ± 2یک الکترولیت ضعیف در محلول های آبی به دو شکل یونیزه و غیریونیزه در نسبت [A-]/[HA] از 100: 1 به 1 وجود دارد: 100 به ترتیب.

روابط داده شده اجازه می دهد، دانستن ارزش pK aزیست سوبسترا، تعیین کنید که در یک مقدار pH خاص در سیستم های آبی بدن به چه شکل خواهد بود. علاوه بر این، آگاهی از قدر pK aیک الکترولیت ضعیف به شما امکان می دهد در صورت مشخص بودن غلظت آن، pH محلول های آبی این الکترولیت را محاسبه کنید.

طبق نظریه لوری-برونستد، اسیدها موادی هستند که می توانند یک پروتون اهدا کنند، بازها موادی هستند که یک پروتون را می پذیرند:

اگر B یک باز قوی است، پس یک اسید ضعیف است. با کمک می توانید درجه تفکیک اسید یا اسید مزدوج را مشخص کنید. در کنار ثابت اسیدیته، مفهوم ثابت بازی و متناظر با آن نیز وجود دارد.

طبق نظریه لوئیس، اسیدها ترکیباتی هستند که می توانند بپذیرند و بازها می توانند یک جفت الکترون اهدا کنند.

در یک مفهوم گسترده، اسیدها ترکیباتی هستند که یک کاتیون، در یک مورد خاص یک پروتون، یا یک جفت الکترون با یک اتم یا گروهی از اتم ها و غیره را می پذیرند.

بازها یک کاتیون، در یک مورد خاص یک پروتون، یا یک جفت الکترون را با یک اتم یا گروهی از اتم ها می پذیرند.

اسیدیته یا بازی یک ماده در فرآیند برهمکنش با ماده دیگر، به ویژه با یک حلال آشکار می شود و بنابراین نسبی است.

بسیاری از مواد دارای خواص آمفوتریک هستند. به عنوان مثال، آب، الکل ها و اسیدها می توانند یک پروتون را هنگام برهم کنش با بازها اهدا کنند و آن را با اسیدها بپذیرند. در غیاب اسیدها و بازها، ماهیت دوگانه چنین ترکیباتی در اتوپروتولیز آشکار می شود:

تفکیک اسید در حلال به معنای انتقال پروتون به حلال است:

در این رابطه، قدرت اسید با ثابت تفکیک بیان می شود که تنها مشخصه یک حلال معین است. انتقال پروتون فقط در حلال های بسیار یونیزه کننده و حلال پذیر مانند آب اتفاق می افتد.

درجه تفکیک اسید در طول انتقال از یک محیط آبی به یک محیط آلی 4-6 مرتبه قدر کاهش می یابد.

حلال‌های قوی حل‌شونده و یونیزه‌کننده قدرت اسیدها را خنثی می‌کنند، در حالی که حلال‌های غیرقطبی و کم‌ایولار که با آنها در سطح پیوندهای هیدروژنی برهم‌کنش دارند، اثر متمایزکننده دارند. در مورد دوم، تفاوت در قدرت اسید قابل توجه تر می شود.

در حلال های بی اثر و غیر قطبی احتمال انتزاع پروتون بسیار کم است، اگرچه به دلیل اثرات الکترونیکی داخلی، پیوند می تواند به شدت قطبی شود. تحت چنین شرایطی، خواص اسیدی خود را در خود پیوندی مولکول های HA یا در ارتباط با گیرنده های پروتون - بازها نشان می دهد. در مورد دوم، اندازه گیری اسیدیته ثابت ارتباط با هر باز انتخاب شده به عنوان استاندارد است. برای مثال ثابت ارتباط بنزوئیک اسید و دی فنیل گوانیدین در بنزن است

قدرت پروتونیزاسیون یک اسید نیز از طریق تابع اسیدیته بیان می شود که وضعیت تعادل را در طی تشکیل پیچیده اسیدها و بازها در حلال های آلی مشخص می کند. نشانگرهایی که بسته به قدرت اسید تغییر رنگ می دهند اغلب به عنوان باز استفاده می شوند که مطالعه سیستم را با روش های طیف سنجی امکان پذیر می کند. در این مورد، مهم است که باندهای بازهای آزاد مرتبط در طیف مشخص شوند.

بنابراین، در یک محیط مقدماتی، اسیدها و بازها یون های حل شده را تشکیل می دهند، در یک محیط آلی - جفت یون و همکاران آنها.

مفهوم کمپلکس از نظر معنایی نزدیک به مفهوم تداعی است: به دلیل برهمکنش های دهنده-گیرنده و داده ای، کمپلکس های الکترون-دهنده-گیرنده که کمپلکس های انتقال بار نیز نامیده می شوند، می توانند از یون ها و مولکول ها تشکیل شوند.

انواع الکترون دهنده: I) ترکیبات دارای هترواتم. حاوی جفت های تکی از الکترون ها، اترها، آمین ها، سولفیدها، یدیدها و غیره. به عنوان مثال: دی اتیل اتر از لامپ. ldmethyl sulfide تری فنیل فسفین پروپیل یدید

2) ترکیبات حاوی - پیوندها، اتیلن ها، استیلن ها، بنزن و مشتقات آن و سایر سیستم های معطر.

3) ترکیباتی که قادر به انتقال الکترون ها هستند - آلکان ها، سیکلوآلکان ها:

انواع گیرنده های الکترون: 1) ترکیبات فلزی حاوی یک اوربیتال خالی (اوربیتال K): هالیدها و غیره، یون های فلزی

2) ترکیباتی که قادر به پذیرش یک جفت الکترون در هر هالوژن آنتی باند خالی، هالوژن های مخلوط هستند.

3) ترکیبات دارای پیوند با جانشین های الکترونگاتیو قوی، که در تشکیل کمپلکس به دلیل تتراسیاناتیلن تری نیتروبنزن ضد پیوند شرکت می کنند.

بنابراین، یا دهنده می تواند با پذیرنده خالی تعامل داشته باشد و با کاهش انرژی سیستم، یک MO جدید تشکیل دهد:

در شیمی آلی، کمپلکس‌ها بیشترین اهمیت را دارند و کمپلکس‌ها با ثابت‌های ناپایداری مشخص می‌شوند که اساساً ثابت‌های تفکیک آنها هستند.

ثابت های تفکیک و تداعی اسیدها و بازها هنوز خواص آنها را به اندازه کافی توصیف نمی کند. مفهوم اسیدها و بازهای سخت و نرم (اصل

ZHMKO). مطابق با این مفهوم، اسیدها و بازهای مرتبط مؤثرترین تعامل را دارند: یک اسید نرم با یک باز نرم، یک اسید سخت با یک باز سخت.

علائم اسیدها و بازهای سخت (جدول 8): 1) اندازه کوچک یون یا مولکول. 2) الکترونگاتیوی بالا؛ 3) شارژ موضعی؛ 4) قطبش پذیری کم؛ 5) پایین ترین اوربیتال های خالی (LVO) اسیدها انرژی بالایی دارند. 6) بیشترین اوربیتال های پر شده (HFO) پایه ها انرژی پایینی دارند.

به گفته لوئیس، خواص اسیدی و بازی ترکیبات آلی با توانایی آنها در پذیرش یا ایجاد یک جفت الکترون و متعاقبا تشکیل یک پیوند ارزیابی می شود. اتمی که یک جفت الکترون را می پذیرد، یک گیرنده الکترون است و ترکیبی که دارای چنین اتمی باشد باید به عنوان اسید طبقه بندی شود. اتمی که یک جفت الکترون را فراهم می کند، دهنده الکترون است و ترکیب حاوی چنین اتمی یک باز است.

به طور خاص، اسیدهای لوئیس می توانند یک اتم، مولکول یا کاتیون باشند: یک پروتون، هالیدهای عناصر گروه دوم و سوم جدول تناوبی، هالیدهای فلزات واسطه - BF3، ZnCl2، AlCl3، FeCl3، FeBr3، TiCl4، SnCl4، SbCl5، کاتیون های فلزی، انیدرید سولفوریک - SO3، کربوکاتیون. بازهای لوئیس شامل آمین ها (RNH2، R2NH، R3N)، الکل های ROH، اترها ROR هستند.

به گفته برونستد لوری، اسیدها موادی هستند که می توانند یک پروتون اهدا کنند و بازها موادی هستند که می توانند یک پروتون را بپذیرند.

اسید و باز مزدوج:

HCN (اسیدی) و CN- (پایه)

NH3 (پایه) و NH4+ (اسید)

تعادل اسید و باز (یا پروتولیتیک) تعادلی است که در آن یک پروتون (H+) درگیر است.

HCOOH + H 2 O D H 3 O + + HCOO -

اسید 2 باز 1

H 2 O + NH 3 D NH 4 + + OH - .

مزدوج اسید1 باز2

اسید 2 باز 1

7. انواع ایزومریسم در شیمی آلی. ایزومری ساختاری، فضایی و نوری. کایرالیته. چیدمان و پیکربندی. R، S، Z، E - نامگذاری.

دو نوع ایزومر وجود دارد: ساختاری و فضایی (استریوایزومریسم). ایزومرهای ساختاری با ترتیب پیوند اتم ها در مولکول، ایزومرهای استریو - با آرایش اتم ها در فضا با همان ترتیب پیوندهای بین آنها با یکدیگر متفاوت هستند.

ایزومر ساختاری: ایزومر اسکلت کربن، ایزومری موقعیتی، ایزومری کلاس های مختلف ترکیبات آلی (ایزومر بین طبقاتی).

ایزومریسم ساختاری

ایزومریسم اسکلت کربن

ایزومری موقعیت به دلیل موقعیت های مختلف پیوند چندگانه، جانشین و گروه عاملی با اسکلت کربنی یکسان مولکول است:

ایزومریسم فضایی

ایزومر فضایی به دو نوع هندسی و نوری تقسیم می شود.

ایزومری هندسی مشخصه ترکیبات حاوی پیوندهای دوگانه و ترکیبات حلقوی است. از آنجایی که چرخش آزاد اتم ها به دور یک پیوند دوگانه یا در یک حلقه غیرممکن است، جانشین ها می توانند در همان سمت صفحه پیوند دوگانه یا حلقه (موقعیت cis) یا در طرف مقابل (موقعیت ترانس) قرار گیرند.

ایزومر نوری زمانی اتفاق می افتد که یک مولکول با تصویر خود در آینه ناسازگار باشد. این زمانی امکان پذیر است که اتم کربن موجود در مولکول دارای چهار جایگزین مختلف باشد. این اتم نامتقارن نامیده می شود.

کایرالیتی، خاصیت ناسازگاری یک جسم با تصویر آن در یک آینه صفحه ایده آل.

ساختارهای فضایی مختلفی که به دلیل چرخش به دور پیوندهای ساده بدون نقض یکپارچگی مولکول (بدون شکستن پیوندهای شیمیایی) به وجود می آیند، CONFORMATION نامیده می شوند.

ساختار آلکان ها Sp3 حالت کربن است. ویژگی های پیوندهای C-C و C-H. اصل چرخش آزاد. انطباق. روشهای نمایندگی و نامگذاری. خواص فیزیکی آلکان ها

همه اتم های کربن در مولکول های آلکان در حالت هستند sp 3 -هیبریداسیون، زاویه بین پیوندهای C-C 109 درجه 28 است، بنابراین مولکول های آلکان های معمولی با تعداد زیادی اتم کربن ساختار زیگزاگی دارند (زیگزاگ) طول پیوند C-C در هیدروکربن های اشباع 0.154 نانومتر است.

پیوند C-C کووالانسی غیر قطبی است. پیوند C-H کووالانسی و قطبی ضعیف است، زیرا C و H از نظر الکترونگاتیوی نزدیک هستند.

مشخصات فیزیکی

در شرایط عادی، چهار عضو اول سری همولوگ آلکان ها گاز، C 5 - C 17 مایع هستند و از C 18 شروع می شود، جامد هستند. با افزایش وزن مولکولی، نقطه ذوب و جوش چگالی آلکان ها افزایش می یابد. همه آلکان ها سبک تر از آب هستند و در آن نامحلول هستند، اما در حلال های غیر قطبی (مثلا بنزن) محلول هستند و خود حلال های خوبی هستند.

· نقطه ذوب و جوش از شاخه های کمتر به شاخه های بیشتر کاهش می یابد.

· آلکان های گازی با شعله بی رنگ یا آبی کم رنگ می سوزند و مقدار زیادی گرما آزاد می کنند.

چرخش اتم ها به دور پیوند s منجر به شکستن آن نمی شود. در نتیجه چرخش درون مولکولی در امتداد پیوندهای C-C، مولکول های آلکان، که با اتان C 2 H 6 شروع می شوند، می توانند اشکال هندسی مختلفی به خود بگیرند.
اشکال فضایی مختلفی از یک مولکول که با چرخش حول پیوندهای C-C به یکدیگر تبدیل می‌شوند، رونوشت یا ترکیب نامیده می‌شوند. ایزومرهای چرخشی(سازگاران).
ایزومرهای چرخشی یک مولکول حالت های انرژی نابرابر آن هستند. تبدیل آنها به سرعت و به طور مداوم در نتیجه حرکت حرارتی رخ می دهد. بنابراین، ایزومرهای چرخشی را نمی توان به صورت جداگانه جدا کرد، اما وجود آنها با روش های فیزیکی ثابت شده است.

آلکان ها .
متان، اتان، پروپان، بوتان – یک

9. هیدروکربن ها طبقه بندی. هیدروکربن های اشباع از سری متان. سریال همولوگ. نامگذاری. ایزومریسم. رادیکال ها چشمه های طبیعی سنتز فیشر-تروپش. روش های تهیه (از آلکن ها، اسیدهای کربوکسیلیک، مشتقات هالوژن، توسط واکنش ورتز)

نام عمومی (عمومی) هیدروکربن های اشباع شده است آلکان ها .
نام چهار عضو اول سری همولوگ متان بی اهمیت است: متان، اتان، پروپان، بوتان . با شروع از پنجم، نام ها از اعداد یونانی با اضافه کردن یک پسوند مشتق شده اند – یک

رادیکال ها (رادیکال های هیدروکربنی) نیز نام گذاری خاص خود را دارند. رادیکال های تک ظرفیتی نامیده می شوند آلکیل ها و با حرف R یا Alk مشخص می شود.
فرمول کلی آنها C n H 2n + 1 است.
نام رادیکال ها از نام هیدروکربن های مربوطه با جایگزینی پسوند ساخته شده است. -anبه پسوند -il(متان - متیل، اتان - اتیل، پروپان - پروپیل و غیره).
رادیکال های دو ظرفیتی با جایگزینی پسوند نامگذاری می شوند -anبر -ایلیدن(استثنا رادیکال متیلن = CH 2 است).
رادیکال های سه ظرفیتی پسوند دارند -ایلیدین

ایزومریسم. آلکان ها با ایزومری ساختاری مشخص می شوند. اگر یک مولکول آلکان حاوی بیش از سه اتم کربن باشد، ترتیب اتصال آنها ممکن است متفاوت باشد. یکی از ایزومرهای بوتان ( n-بوتان) حاوی یک زنجیره کربنی بدون انشعاب و دیگری، ایزوبوتان، حاوی یک زنجیره منشعب (ایزوساختار) است.

مهمترین منبع آلکان ها در طبیعت گاز طبیعی، مواد خام هیدروکربنی معدنی - نفت و گازهای نفتی مرتبط است.

آلکان ها را می توان با واکنش ورتز تهیه کرد که شامل اثر سدیم فلزی بر روی مشتقات مونو هالوژن هیدروکربن ها است.
2CH3 –CH2Br (اتیل برومید) + 2Na ––> CH3 –CH2 –CH2–CH3 (بوتان) + 2NaBr

· از آلکن ها

C n H 2n + H 2 → C n H 2n + 2

سنتز فیشر-تروپش

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n + 2 + nH 2 O

جدول نشان می دهد که این هیدروکربن ها از نظر تعداد گروه ها با یکدیگر تفاوت دارند - CH2- به چنین مجموعه ای از ساختارهای مشابه که خواص شیمیایی مشابهی دارند و از نظر تعداد این گروه ها با یکدیگر متفاوت هستند سری همولوگ می گویند. و مواد تشکیل دهنده آن را همولوگ می گویند.

فرمول	نام
CH 4	متان
C2H6	اتان
C 3 H 8	پروپان
C4H10	بوتان
C4H10	ایزوبوتان
C5H12	پنتان
C5H12	ایزوپنتان
C5H12	نئوپنتان
C6H14	هگزان
C 7 H 16	هپتان
C 10 H 22	رئیس

10. هیدروکربن های اشباع (آلکان). خواص شیمیایی و فیزیکی: واکنش های جایگزینی رادیکال. هالوژناسیون، نیتریداسیون، سولفوکلریناسیون، سولفوکسیداسیون. مفهوم واکنش های زنجیره ای

مشخصات فیزیکی

اسید و باز مزدوج:

HCN (اسیدی) و CN- (پایه)

NH3 (پایه) و NH4+ (اسید)

تعادل اسید و باز (یا پروتولیتیک) تعادلی است که در آن یک پروتون (H+) درگیر است.

HCOOH + H 2 O D H 3 O + + HCOO -

اسید 2 باز 1

H 2 O + NH 3 D NH 4 + + OH - .

مزدوج اسید1 باز2

اسید 2 باز 1

7. انواع ایزومریسم در شیمی آلی. ایزومری ساختاری، فضایی و نوری. کایرالیته. چیدمان و پیکربندی. R، S، Z، E - نامگذاری.

ایزومر ساختاری: ایزومر اسکلت کربن، ایزومری موقعیتی، ایزومری کلاس های مختلف ترکیبات آلی (ایزومر بین طبقاتی).