Asit ve bazların protolitik teorisi. Organizasyon kimyasında asitler ve bazlar. Konjuge asit ve konjuge baz. Asit-baz dengesi, örnekler. Bir moleküldeki ikame edicilerin asitlik ve bazlık üzerindeki etkisi Asit hakkında modern fikirler

Asitler ve bazlar, özelliklerini yalnızca birbirlerinin varlığında sergilerler. Sistemde proton alıcısı yoksa (bir baz) tek bir madde protondan vazgeçmez ve bunun tersi de geçerlidir. onlar oluştururlar konjuge asit-baz çifti Asit ne kadar güçlü olursa, konjuge bazı da o kadar zayıf olur ve baz ne kadar güçlü olursa, konjuge asit de o kadar zayıf olur.

Bir asit proton verdiğinde konjuge baz haline gelir ve bir baz proton kabul ettiğinde konjuge asit haline gelir. Asit genellikle AN, baz ise B ile gösterilir.

Örneğin: HC1- H++ C1-, HC1 - güçlü asit; C1 - iyon - konjuge zayıf baz;

CH3COOH - CH3COO - + H+, CH3COOH zayıf bir asittir ve CH3COO - konjuge güçlü baz iyonudur.

Genel görünüm şu şekilde temsil edilebilir:

Н+¦ : A + B Н:В+ + А:-

direnişin temelleri seti rezistans

temel bir şey

Bunu zaten söylemiştik asit özellikleri bileşikler yalnızca bir baz varlığında ve bazik özellikler - bir asit varlığında, yani. Bileşiklerde, H2O'nun çözücü olarak kullanıldığı çalışma için belirli bir asit-baz dengesi vardır. H2O ile ilgili olarak asit veya baz olarak bileşiklerin asit-baz özellikleri belirlenir.

Zayıf elektrolitler için asitlik ölçülür İLE Rav H+'nın bir asitten baz olarak H20'ya transferini içeren bir reaksiyon.

CH3COOH + H20 - CH3COO - + H3O +

temel asit hangisidir

CH3COO - - asetat iyonu, konjuge baz;

H3O+ - hidronyum iyonu, konjuge asit.

Bu reaksiyonun denge sabitinin değerini kullanarak ve H2O konsantrasyonunun neredeyse sabit olduğunu hesaba katarak K? ürününü belirleyebiliriz. asitlik sabiti denir İLE asitlik (K A).

Ka ne kadar yüksek olursa asit o kadar güçlü olur. CH3COOH Ka için = 1,75 10-5. bu kadar küçük değerler pratik çalışmalarda sakıncalıdır, bu nedenle Ka şu şekilde ifade edilir: rK A (pK = -?g K A). CH3COOH için pKa = 4,75. PKa değeri ne kadar düşük olursa asit o kadar güçlü olur.

Bazların kuvveti BH+'nın pK değeri ile belirlenir.

Asit özellikleri organik bileşikler hidrojen içeren fonksiyonel gruplarla (alkoller, fenoller, tiyoller, karboksilik asitler, aminler).

Organik asitler

Organik bileşiklerde, H +'nın ilişkili olduğu elementin doğasına bağlı olarak aşağıdaki asitler ayırt edilir:

O- asitler (karboksilik asitler, fenoller, alkoller)

CH- asitler (hidrokarbonlar ve türevleri)

NH- asitler (aminler, amidler, imitler)

SH- asitler (tiyoller).

Asit merkezi bir element ve onunla ilişkili hidrojen atomudur.

Asidin gücü şunlara bağlı olacaktır: anyon stabilitesi, onlar. H+ molekülden ayrıldığında oluşan konjuge bazından. Anyon ne kadar kararlı olursa bileşiğin asitliği de o kadar yüksek olur.

Anyon stabilitesi, yük delokalizasyonuna katkıda bulunan bir dizi faktöre bağlıdır. Yük delokalizasyonu ne kadar yüksek olursa, anyon o kadar kararlı, asidik özellikler de o kadar güçlü olur.

Yerelleşme derecesini etkileyen faktörler:

1. Asit bölgesindeki heteroatomun doğası
2. Hidrokarbon radikallerinin atomlarının ve bunların ikame edicilerinin elektronik etkileri
3. Anyonların çözülme yeteneği.
1. Asitliğin heteroatoma bağımlılığı.

Bir heteroatomun doğası onun elektronegatifliği (E.O.) ve polarize edilebilirliği olarak anlaşılır. (E.O.) ne kadar büyük olursa, moleküldeki heterolitik bölünme o kadar kolay gerçekleşir. Soldan sağa doğru periyotlarda çekirdeğin yükü arttıkça (E.O) artar, yani. elementlerin negatif yük tutma yeteneği. Elektron yoğunluğunun değişmesi sonucunda atomlar arasındaki bağ polarize olur. Elektron sayısı arttıkça ve atomun yarıçapı büyüdükçe, dış enerji seviyesindeki elektronlar çekirdeğe ne kadar uzak olursa, polarizasyon yeteneği ve asitlik de o kadar yüksek olur.

Örnek: CH- NH- OH- SH-

E.O.'da artış ve asitlik

C, N, O - aynı dönemin elemanları. E.O. dönem geçtikçe büyür, asitliği artar. Bu durumda polarize edilebilirlik asitliği etkilemeyecektir.

Bir periyotta atomların polarize edilebilirliği biraz değişir, dolayısıyla asitliği belirleyen ana faktör E.O.'dur.

Şimdi OH-SH-'yi düşünün

artan asitlik

O, S - aynı gruptadır, gruptaki yarıçap yukarıdan aşağıya doğru artar, dolayısıyla atomun polarize edilebilirliği de artar, bu da asitliğin artmasına neden olur. S, O'dan daha büyük bir atom yarıçapına sahiptir, bu nedenle tiyoller, alkollere kıyasla daha güçlü asidik özellikler sergiler.

Üç bileşiği karşılaştırın: etanol, etantiyol ve aminoaetanol:

H3C - CH2 - O, H3C - CH2 - SH ve H3C - CH2 - N.H. 2

1. Radikal olarak karşılaştıralım - bunlar aynı;
2. Fonksiyonel gruptaki heteroatomun doğası gereği: S ve O aynı gruptadır, ancak S daha büyük bir atom yarıçapına ve daha yüksek polarize edilebilirliğe sahiptir, bu nedenle etanetiyol daha güçlü asidik özelliklere sahiptir.
3. Şimdi O ve N'yi karşılaştıralım. O'nun EO'su daha yüksektir, dolayısıyla alkollerin asitliği daha yüksek olacaktır.
2. Hidrokarbon radikalinin ve içinde bulunan ikame edicilerin etkisi

Karşılaştırılan bileşiklerin aynı asit merkezine ve aynı çözücüye sahip olması gerektiğine öğrencilerin dikkatini çekmek gerekir.

Elektron çeken (E.A.) ikame ediciler anyonun stabilitesine ve buna bağlı olarak asitliğin artmasına yol açan elektron yoğunluğunun delokalizasyonuna katkıda bulunur.

Elektron veren (E.D.) ikame ediciler aksine asit merkezindeki elektron yoğunluğunun konsantrasyonuna katkıda bulunurlar, bu da asitliğin azalmasına ve bazlığın artmasına neden olur.

Örneğin: monohidrik alkoller, fenollere kıyasla daha zayıf asidik özellikler sergiler.

Örnek: H 3C > CH2 > OH

1. Asit merkezi aynı
2. Çözücü aynı

Monohidrik alkollerde elektron yoğunluğu hidrokarbon radikalinden OH grubuna doğru kayar. radikal bir +I etkisi sergiler, daha sonra büyük miktarda elektron yoğunluğu OH grubu üzerinde yoğunlaşır, bunun sonucunda H +, O'ya daha sıkı bağlanır ve kopar O-N bağlantıları Bunu yapmak zordur, bu nedenle monohidrik alkoller zayıf asidik özellikler gösterir.

Fenolde ise benzen halkası E.A., OH grubu ise E.D.'dir.

Hidroksil grubunun dahil olması nedeniyle genel çözüm benzen halkası ile konjugasyon, fenol molekülünde elektron yoğunluğunun delokalizasyonu meydana gelir ve asitlik artar, çünkü konjugasyona her zaman asidik özelliklerde bir artış eşlik eder.

Monokarboksilik asitlerdeki hidrokarbon radikalinin artması, asidik özelliklerdeki değişimi de etkiler ve hidrokarbona sübstitüentler eklendiğinde asidik özelliklerde bir değişiklik meydana gelir.

Örnek: Karboksilik asitlerde ayrışma üzerine, en kararlı organik anyonlar olan karboksilat iyonları oluşur.

Karboksilat iyonunda p, p-konjugasyonundan kaynaklanan negatif yük, iki oksijen atomu arasında eşit olarak dağıtılır, yani. lokalizedir ve buna bağlı olarak daha az konsantredir, bu nedenle karboksilik asitlerde asit merkezi alkol ve fenollerden daha güçlüdür.

E.D.'nin rolünü oynayan hidrokarbon radikalindeki artışla. karboksil grubunun karbon atomundaki d + 'nın azalmasına bağlı olarak monokarboksilik asitlerin asitliği azalır. Bu nedenle homolog asit serisinde formik asit en güçlü olanıdır.

E.A.'yı tanıtırken. bir hidrokarbon radikalindeki ikame edici, örneğin klor - bileşiğin asitliği artar çünkü -I etkisi nedeniyle elektron yoğunluğu delokalize olur ve karboksil grubunun C atomundaki d + artar, dolayısıyla bu örnekte trikloroasetik asit en güçlü olacaktır.

3. Çözücünün etkisi.

Bir çözünenin molekül veya iyonlarının bir çözücü ile etkileşimine süreç denir. çözüm. Bir anyonun kararlılığı önemli ölçüde çözeltideki çözünmesine bağlıdır: iyon ne kadar çok çözülürse, o kadar kararlı olur ve çözünme de o kadar büyük olur. daha küçük boyut iyon ve içindeki negatif yükün daha az yer değiştirmesi.

"Asit" ve "baz" terimleri, taban tabana zıt özelliklere sahip iki grup bileşiği ifade etmek için kullanılır. 1923'te I. Brønsted ve T. Lowry, asitler ve bazlara ilişkin genel bir protolitik teori önerdiler. Bu teoriye göre aşağıdaki tanımlar asit ve baz kavramlarına karşılık gelmektedir.

Asit, bir hidrojen katyonu (proton) verebilen bir molekül veya iyondur. Asit bir proton donörüdür.

Baz, bir hidrojen katyonunu (proton) bağlayabilen bir molekül veya iyondur. Baz bir proton alıcısıdır.

Bir protonu veren asit, onu kabul etme eğiliminde olan bir parçacığa dönüşür. eşlenik baz:

Bir proton ekleyen baz, onu verme eğiliminde olan bir parçacığa dönüşür. konjuge asit:

Bir asit ve onun eşlenik bazının veya bir bazın ve onun eşlenik asidinin birleşimine denir. asit-baz çiftlerini birleştirir.

Bir asidin gücü, proton verme yeteneği ile belirlenir; yani güçlü bir asit, aktif bir proton donörüdür. Asitlerin sulu çözeltilerdeki mukavemeti aşağıdaki sırayla azalır:

Bir bazın gücü, bir protonu kabul etme yeteneği ile belirlenir, yani güçlü bir baz, aktif bir proton alıcısıdır. Sulu çözeltilerdeki bazların kuvveti, yani protonlara olan ilgileri şu serilerde azalır:

Kolayca proton veren güçlü asitler, kolayca proton kabul etmeyen konjuge bazlara dönüştürülür. Bu nedenle bu asitlerin ayrışması neredeyse geri döndürülemez:

Bir protondan vazgeçmesi zor olan zayıf asitler, aktif olarak proton kabul eden konjuge bazlara dönüştürülür, bu da zayıf asitlerin ayrışmasını tersine çevrilebilir bir süreç haline getirir ve denge, ayrışmamış forma doğru kaydırılır:

Güçlü ve zayıf bazlar benzer şekilde davranır ve reaksiyonun sonucu olarak karşılık gelen konjuge asitlere dönüşürler, yani. bu durumlarda ayrıca konjuge asit-baz çiftleri de vardır:

Bazı maddeler, bazı reaksiyonlarda proton donörü olarak hareket edebilir, onu proton için daha yüksek afiniteye sahip bileşiklere bağışlayabilir ve diğerlerinde ise proton için daha düşük afiniteye sahip bileşiklerden uzaklaştırarak proton alıcısı olarak hareket edebilir. Bu tür maddelere denir amfolitler.

Amfolitler, hem proton verebilen hem de kabul edebilen ve bu nedenle hem asitlerin hem de bazların karakteristik reaksiyonlarına girebilen moleküller veya iyonlardır. Amfolit, etkileşime girdiği maddelere bağlı olarak asit veya bazın özelliklerini gösterir. Tipik bir amfolit sudur, çünkü elektrolitik ayrışması hem güçlü bir asit hem de güçlü bir baz üretir:

Ek olarak su, baz görevi gören asitlerle ve bazlarla etkileşime girerek asit özelliklerini sergiler:

Amfolitler bazı metallerin (Zn, Al, Pb, Sn, Cr) hidroksitleridir:

Amfolitler, polibazik asitlerin hidroanyonlarıdır, örneğin HC03-, HP042- ve H2PO4-.

Amfolitler ayrıca molekülleri iki farklı asit-baz grubu, örneğin biyolojik açıdan önemli a-amino asitler içeren bileşiklerdir. Karboksil grubundan amino grubuna proton aktarılması sonucunda α-amino asit molekülü, yüklü gruplar içermeyen bir tautomerden*, bipolar-iyonik (zwitteriyonik) yapıya sahip bir totomere dönüşür. Böylece, a-amino asitler şu şekilde karakterize edilir: prototropik tautomerizm(Bölüm 21.2.1).

Kristal halinde ve sulu çözeltilerde, a-amino asitler için bu denge neredeyse tamamen bipolar yapıya sahip tautomere doğru kayar. Bu nedenle, sulu bir çözelti içindeki glisin için, bipolar iyonik yapıya sahip bir totomerin içeriği, başka bir totomerinkinden 223.000 kat daha fazladır.

Bu yapısal özellik nedeniyle, a-amino asit molekülleri, amonyum grubu (NH3 +) nedeniyle asidik özellikler sergiler ve amfolit görevi gören iyonize karboksil grubu (-COO-) nedeniyle bazik özellikler gösterir:

Tüm amfolitler gibi a-amino asitler de zayıf elektrolitlerdir.

Protolitik teoriye göre asitler, bazlar ve amfolitler protolitler, Protonun asitten baza transferine ne ad verilir? protoliz ve bu iki maddenin protonlara karşı ilgilerinin farklı olmasıyla açıklanmaktadır. Bir asit-baz etkileşimi her zaman iki eşlenik asit-baz çiftini içerir ve proton transferi her zaman, eşlenik olanlar da dahil olmak üzere daha zayıf asitlerin oluşumuna doğru gerçekleşir. Reaktanların bir protonla etkileşime girme eğilimi orantılıysa, o zaman protolitik denge.

Protolitik veya asit-baz dengesi bir proton için rekabetin sonucu olarak kuruldu(H+) etkileşen konjuge asit-baz çiftlerinin bazları arasında(NA, A- Ve VN +, V). Protolitik denge her zaman daha zayıf bir asit oluşumuna doğru kayar:

Protolitik denge şematik olarak aşağıdaki diyagramla temsil edilebilir:

Proton transferi her zaman güçlü bir asitten gerçekleşir İle zayıf bir asidin anyonuna, buna daha güçlü bir asidin etkisi altında zayıf bir asidin tuzundan yer değiştirmesi eşlik eder.

Sudaki zayıf elektrolitlerin iyonlaşması sırasında protolitik denge gözlenir (Bölüm 7.2). Bu nedenle, sulu çözeltilerde zayıf bir asidin iyonlaşması, zayıf asitin anyonu ile bir baz, yani proton alıcısı olarak görev yapan su arasındaki proton için rekabetin bir sonucudur. Bu süreç tersine çevrilebilir ve bir denge sabiti ile karakterize edilir. Ka:

Zayıf bir baz su ile etkileşime girdiğinde, proton donörü olarak görev yapan ikincisi, denge niteliğinde olan bu bazın iyonlaşmasını teşvik eder:

zayıf elektrolit asitler ve bazlar için asitlik sabitlerinin değerleriyle karakterize edilir ka ve temellik K b buna göre (bölüm 7.2). Bu sabitler suyun bir HA, A veya BH +, B eşlenik çiftinin bir asit veya bazı ile protolitik etkileşimini karakterize ediyorsa, asitlik sabitlerinin çarpımı ka ben temellik KB, belirli bir çiftin bileşenleri her zaman suyun iyonik çarpımına eşittir Kn 2 o = 1 * 10 -14 (22 °C'de):

Bu ifadeler sulu çözeltiler durumunda baziklik sabitini değiştirmemize izin verir. Q veya bazlık göstergesi pKb zayıf bazdan asitlik sabitine ka veya asitlik seviyesi pK a bu bazın konjuge asidi. Uygulamada, bir bileşiğin protolitik özelliklerini karakterize etmek için genellikle değer kullanılır. rK a. Böylece sudaki amonyağın baz olarak kuvveti (pKb, = 4.76), amonyum iyonu NH4+'nın, yani konjuge asidin asitlik indeksi ile karakterize edilebilir: pKa (NH4+) = 14 - 4.76 - 9.24. Bu nedenle sulu çözeltiler söz konusu olduğunda özel bir sabitler veya üsler tablosuna gerek yoktur! baziklik için tabloda sunulan tek bir asitlik ölçeği yeterlidir. 8.1, burada bazların özellikleri sabit ile karakterize edilir ka veya asitlik göstergesi pK a onların konjuge asitleri. En kuvvetli asit sulu çözeltilerde hidrojen katyonu H + (daha kesin olarak H3O +) bulunur ve en güçlü baz OH- anyonudur. Büyüklük pK a sulu çözeltilerdeki zayıf elektrolitlerin gücünü niceliksel olarak karakterize eder.

Zayıf bir asit daha zayıftır, pKa değeri ne kadar yüksek olursa. Zayıf bir baz daha zayıftır, konjuge asidinin pK değeri ne kadar düşükse.

Anlam pK a belirli bir zayıf elektrolitin %50 oranında iyonize edildiği sulu bir çözeltinin pH değerine eşittir: bu durumda [A - ] = [HA] olduğundan, o zaman ka= [H+] ve pK a= pH'tır. Dolayısıyla, pH = pKa (CH3COOH) = = 4,76 olan sulu çözeltisindeki asetik asit için, [CH3COO-] = [CH3COOH] eşitliği gerçekleşir ve sulu amonyak çözeltisi için eşitlik = = pH = pK ve (NH4+) = 9,24 olan bir çözeltide gözlenecektir.

Ayrıca değer pK a belirli bir zayıf asit HA'nın ağırlıklı olarak (%99 veya daha fazla) bir anyon (A") formunda bulunduğu sulu çözeltilerin pH değerini belirlemenize olanak tanır - bu, pH > pK a + 2; veya moleküller formunda (NA) - pH'lı çözeltilerde< pK a - 2. ArH = aralığında pKa ± 2 sulu çözeltilerdeki zayıf bir elektrolit, 100:1'den 1'e kadar [A-]/[HA] oranında hem iyonize hem de iyonize olmayan formlarda bulunur: 100 sırasıyla.

Verilen ilişkiler değeri bilerek izin verir pK a biyosubstrat, belirli bir pH değerinde hangi formda olacağını belirler. su sistemleri vücut. Ayrıca büyüklük bilgisi pK a Zayıf bir elektrolitin konsantrasyonu, konsantrasyonu biliniyorsa, bu elektrolitin sulu çözeltilerinin pH'ını hesaplamanıza olanak tanır.

Lowry-Bronsted teorisine göre asitler proton verebilen maddelerdir, bazlar ise proton kabul eden maddelerdir:

B kuvvetli bir baz ise zayıf bir asittir. Yardımla, bir asitin veya konjuge asidin ayrışma derecesini karakterize edebilirsiniz. Asitlik sabitinin yanı sıra baziklik sabiti ve buna karşılık gelen kavram da vardır.

Lewis teorisine göre asitler bir çift elektron kabul edebilen ve bazlar ise bağışlayabilen bileşiklerdir.

Geniş anlamda asitler, bir katyon, özel bir durumda bir proton sağlayan veya bir atom veya atom grubu vb. ile bir çift elektron kabul eden bileşiklerdir.

Bazlar bir katyonu, özel bir durumda bir protonu kabul eder veya bir atom veya atom grubu ile bir çift elektron sağlar

Bir maddenin asitliği veya bazlılığı, başka bir maddeyle, özellikle bir çözücüyle etkileşim sürecinde ortaya çıkar ve bu nedenle görecelidir.

Birçok maddenin amfoterik özellikleri vardır. Örneğin su, alkoller ve asitler, bazlarla etkileşime girdiğinde proton verebilme ve bunu asitlerle kabul edebilme yeteneğine sahiptir. Asitlerin ve bazların yokluğunda, bu tür bileşiklerin ikili doğası otoprotolizde ortaya çıkar:

Bir asidin bir çözücü içinde ayrışması, bir protonun çözücüye aktarılması anlamına gelir:

Bu bağlamda, asidin gücü, yalnızca belirli bir çözücü için karakteristik olan ayrışma sabiti ile ifade edilir. Proton transferi yalnızca su gibi yüksek derecede iyonlaştırıcı ve çözücü solventlerde meydana gelir.

Sulu ortamdan organik ortama geçiş sırasında asit ayrışmasının derecesi 4-6 kat azalır.

Güçlü çözücü ve iyonlaştırıcı çözücüler asitlerin gücünü nötralize ederken, onlarla hidrojen bağları düzeyinde etkileşime giren polar olmayan ve düşük iyonlu çözücüler farklılaştırıcı bir etkiye sahiptir. İkinci durumda asit kuvvetindeki farklılıklar daha belirgin hale gelir.

İnert, polar olmayan çözücülerde proton çıkarılma olasılığı çok küçüktür, ancak iç elektronik etkilerden dolayı bağ zayıf olabilir. yüksek derece polarize. Bu koşullar altında asidik özellikler, HA moleküllerinin kendi kendine birleşmesinde veya proton alıcıları - bazlarla birlikteliğinde kendini gösterir. İkinci durumda asitliğin ölçüsü, standart olarak seçilen herhangi bir bazla olan ilişki sabitidir. Örneğin benzende benzoik asit ve difenilguanidin'in birleşme sabiti şöyledir:

Bir asidin protonlama gücü, organik çözücülerde asit ve bazların kompleks oluşumu sırasındaki denge durumunu karakterize eden asitlik fonksiyonu aracılığıyla da ifade edilir. Asidin gücüne bağlı olarak renk değiştiren göstergeler çoğunlukla baz olarak kullanılır, bu da sistemin spektroskopik yöntemlerle incelenmesini mümkün kılar. Bu durumda ilgili serbest bazlara ait bantların spektrumda tanımlanması önemlidir.

Dolayısıyla, giriş ortamında asitler ve bazlar, organik ortamda iyon çiftleri ve bunların ortaklarında solvatlı iyonlar oluşturur.

Anlam olarak birleşme kavramına yakın olan kompleksleşme kavramıdır: donör-alıcı ve datif etkileşimler nedeniyle, yük transfer kompleksleri olarak da adlandırılan elektron-verici-alıcı kompleksleri iyonlardan ve moleküllerden oluşturulabilir.

Elektron verici türleri: I) heteroatomlu bileşikler. yalnız elektron çiftleri, eterler, aminler, sülfürler, iyodürler vb. içerir. Örneğin: lambadan elde edilen dietil eter. ldmetil sülfür trifenilfosfin propil iyodür

2) bağları, etilenleri, asetilenleri, benzen ve türevlerini ve diğer aromatik sistemleri içeren bileşikler;

3) elektronları aktarabilen bileşikler - alkanlar, sikloalkanlar:

Elektron alıcı türleri: 1) boş bir yörünge (K-orbital) içeren metal bileşikleri: halojenürler vb., metal iyonları

2) boş antibağ halojen, karışık halojen başına bir çift elektron kabul edebilen bileşikler

3) güçlü elektronegatif ikame edicilere sahip -bağlı bileşikler, antibağ tetrasiyanetilen trinitrobenzen nedeniyle kompleks oluşumuna katılır

Böylece donör, boş alıcıyla etkileşime girerek sistemin enerjisinde azalmayla yeni bir MO oluşturabilir:

İÇİNDE organik kimya en yüksek değer-kompleksleri ve -kompleksleri, esas olarak ayrışmalarının sabitleri olan kararsızlık sabitleri ile karakterize edilir.

Asitlerin ve bazların ayrışma ve birleşme sabitleri, özelliklerini hala yeterince tam olarak açıklamıyor. Pek çok kimyasal sürecin ve özellikle de kataliz olgusunun anlaşılmasında sert ve yumuşak asitler ve bazlar kavramı (ilke) önemli bir rol oynadı.

ZHMKO). Bu kavrama uygun olarak ilgili asitler ve bazlar en etkili şekilde etkileşime girer: yumuşak bir asit ile yumuşak bir baz, sert bir baz ile sert bir baz.

Sert asit ve bazların belirtileri (Tablo 8): 1) iyon veya molekülün küçük boyutu; 2) yüksek elektronegatiflik; 3) yerelleştirilmiş ücret; 4) düşük polarize edilebilirlik; 5) asitlerin en düşük boş yörüngeleri (LVO) yüksek enerjiye sahiptir; 6) Bazların en yüksek dolu yörüngeleri (HFO) düşük enerjiye sahiptir.

Lewis'e göre organik bileşiklerin asidik ve bazik özellikleri, bir elektron çiftini kabul etme veya sağlama ve ardından bir bağ oluşturma yetenekleriyle değerlendirilir. Bir elektron çiftini kabul eden bir atom, bir elektron alıcısıdır ve böyle bir atomu içeren bir bileşik, asit olarak sınıflandırılmalıdır. Bir elektron çifti sağlayan atom bir elektron donörüdür ve böyle bir atomu içeren bileşik bir bazdır.

Spesifik olarak Lewis asitleri bir atom, molekül veya katyon olabilir: proton, ikinci ve üçüncü grupların elementlerinin halojenürleri Periyodik tablo, geçiş metal halojenürleri – BF3, ZnCl2, AlCl3, FeCl3, FeBr3, TiCl4, SnCl4, SbCl5, metal katyonları, sülfürik anhidrit – SO3, karbokatyon. Lewis bazları arasında aminler (RNH2, R2NH, R3N), alkoller ROH, eterler ROR bulunur

Brønsted-Lowry'ye göre asitler proton verebilen maddeler, bazlar ise proton kabul edebilen maddelerdir.

Asit ve bazın eşlenikleri:

HCN (asidik) ve CN- (baz)

NH3 (baz) ve NH4+ (asit)

Asit-baz (veya protolitik) dengesi, bir protonun (H+) dahil olduğu bir dengedir.

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

asit2 baz1

H2O + NH3D NH4++ OH- .

asit1 baz2 konjugat konjugatı

asit2 baz1

7. Organik kimyada izomerizm türleri. Yapısal, uzaysal ve optik izomerizm. Kiralite. Düzen ve yapılandırma. R, S, Z, E – isimlendirmeler.

İki tür izomerizm vardır: yapısal ve uzaysal (stereoizomerizm). Yapısal izomerler, moleküldeki atomların bağlarının sırasına göre, stereoizomerler - aralarında aynı bağ düzenine sahip atomların uzayda düzenlenmesi ile birbirlerinden farklılık gösterir.

Yapısal izomerizm: karbon iskelet izomerizmi, konumsal izomerizm, çeşitli organik bileşik sınıflarının izomerizmi (sınıflar arası izomerizm).

Yapısal izomerizm

Karbon iskelet izomerizmi

Konumsal izomerizm, molekülün aynı karbon iskeletine sahip çoklu bağ, ikame edici ve fonksiyonel grubun farklı konumlarından kaynaklanmaktadır:

Uzaysal izomerizm

Uzaysal izomerizm iki türe ayrılır: geometrik ve optik.

Geometrik izomerizmçift bağ içeren bileşiklerin ve siklik bileşiklerin karakteristiği. Atomların bir çift bağ etrafında veya bir halka içinde serbestçe dönmesi mümkün olmadığından, ikame ediciler çift bağ veya halka düzleminin aynı tarafında (cis konumu) veya karşıt taraflarda (trans konumu) yerleştirilebilir.

Optik izomerizm, bir molekülün aynadaki görüntüsüyle uyumsuz olması durumunda ortaya çıkar. Bu, moleküldeki karbon atomunun dört farklı ikame ediciye sahip olması durumunda mümkündür. Bu atoma asimetrik denir.

KİRALİTE Bir cismin ideal düzlem aynadaki görüntüsüyle uyumsuz olma özelliği.

Çeşitli mekansal yapılar molekülün bütünlüğünü ihlal etmeden (kırılmadan) basit bağlar etrafında dönme nedeniyle ortaya çıkan kimyasal bağlar), KONFORASYONLAR denir.

Alkanların yapısı. Sp3 karbonun durumudur. karakteristik C-C bağlantıları ve S-N. Serbest dönüş ilkesi. Konformasyon. Temsil ve isimlendirme yöntemleri. Fiziksel özellikler alkanlar.

Alkan moleküllerindeki tüm karbon atomları bu durumda sp3 -hibridizasyon, arasındaki açı C-C bağlantıları 109°28" olduğundan normal alkan molekülleri çok sayıda Karbon atomları zikzak bir yapıya (zikzak) sahiptir. Doymuş hidrokarbonlardaki C-C bağının uzunluğu 0,154 nm'dir

C-C bağı polar olmayan kovalenttir. C-H bağı kovalent ve zayıf polardır çünkü C ve H elektronegatiflik açısından birbirine yakındır.

Fiziksel özellikler

Normal koşullar altında homolog alkan serisinin ilk dört üyesi gazdır, C5-C17 sıvıdır ve C18'den başlayarak - katılar. Alkanların yoğunluklarının erime ve kaynama noktaları artan molekül ağırlığıyla birlikte artar. Tüm alkanlar sudan daha hafiftir ve suda çözünmezler, ancak polar olmayan çözücülerde (örneğin benzen) çözünürler ve kendileri iyi çözücülerdir.

· Erime ve kaynama noktaları az dallıdan çok dallıya doğru azalır.

· Gaz halindeki alkanlar renksiz veya soluk mavi bir alevle yanar ve büyük miktarda ısı açığa çıkarır.

Atomların s-bağının etrafında dönmesi onun kırılmasına yol açmayacaktır. C-C s bağları boyunca molekül içi dönmenin bir sonucu olarak, etan C 2 H 6 ile başlayan alkan molekülleri farklı geometrik şekiller alabilir.
Bir molekülün C-C s-bağları etrafında dönerek birbirine dönüşen çeşitli uzaysal biçimlerine konformasyon veya konformasyon denir. döner izomerler(uyumlular).
Bir molekülün dönme izomerleri onun enerji açısından eşit olmayan durumlarıdır. Aralarındaki dönüşüm, termal hareketin bir sonucu olarak hızlı ve sürekli olarak gerçekleşir. Bu nedenle döner izomerler tek tek izole edilemezler ancak varlıkları fiziksel yöntemlerle kanıtlanmıştır.

alkanlar .
metan, etan, propan, bütan -BİR

9. Hidrokarbonlar. Sınıflandırma. Metan serisinin doymuş hidrokarbonları. Homolog seriler. İsimlendirme. İzomerizm. Radikaller. Doğal kaynaklar. Fischer-Tropsch sentezi. Hazırlama yöntemleri (alkenlerden, karboksilik asitlerden, halojen türevlerinden, Wurtz reaksiyonuyla)

Doymuş hidrokarbonların genel (jenerik) adı: alkanlar .
Metan homolog serisinin ilk dört üyesinin isimleri önemsizdir: metan, etan, propan, bütan . Beşinciden başlayarak isimler Yunan rakamlarından bir sonek eklenerek türetilir. -BİR

Radikallerin (hidrokarbon radikalleri) de kendi isimlendirmeleri vardır. Tek değerlikli radikallere denir alkiller ve R veya Alk harfiyle gösterilir.
Onların genel formül CnH2n+1.
Radikallerin isimleri, karşılık gelen hidrokarbonların isimlerinden sonek değiştirilerek oluşturulur. -BİR sonek eklemek -il(metan - metil, etan - etil, propan - propil vb.).
Divalent radikaller sonek değiştirilerek adlandırılır. -BİR Açık -iliden(metilen radikali = CH2 istisnadır).
Üç değerlikli radikallerin son eki vardır -ilidin

İzomerizm. Alkanlar yapısal izomerizm ile karakterize edilir. Bir alkan molekülü üçten fazla karbon atomu içeriyorsa, bağlantılarının sırası farklı olabilir. Bütanın izomerlerinden biri ( N-butan) dallanmamış bir karbon zinciri içerir ve diğeri izobutan, dallanmış bir tane (izoyapı) içerir.

Doğadaki alkanların en önemli kaynağı doğal gaz, mineral hidrokarbon hammaddeleri - petrol ve ilgili petrol gazlarıdır.

Alkanlar, metalik sodyumun hidrokarbonların monohalojen türevleri üzerindeki etkisini içeren Wurtz reaksiyonuyla hazırlanabilir.
2CH3 –CH2Br (etil bromür) + 2Na ––> CH3 –CH2 –CH2 –CH3 (bütan) + 2NaBr

· Alkenlerden

C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2

Fischer-Tropsch sentezi

nCO + (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH2O

Tablo, bu hidrokarbonların -CH2- gruplarının sayısında birbirinden farklı olduğunu göstermektedir. Böyle bir seri, yapı olarak birbirine yakındır. kimyasal özellikler ve veri sayısı bakımından birbirinden farklı olan gruplara homolojik seri denir. Ve onu oluşturan maddelere homolog denir.

Formül	İsim
4. Bölüm	metan
C2H6	etan
C 3 H 8	propan
C4H10	bütan
C4H10	izobütan
C5H12	pentan
C5H12	izopentan
C5H12	neopentan
C6H14	heksan
Ç 7 H 16	heptan
C 10 H 22	dekan

10. Doymuş hidrokarbonlar (alkanlar). Kimyasal ve fiziksel özellikler: reaksiyonlar radikal ikame. Halojenasyon, nitrürleme, sülfoklorlama, sülfoksidasyon. Zincir reaksiyonları kavramı.

Fiziksel özellikler

Normal koşullar altında homolog alkan serisinin ilk dört üyesi gaz, C5-C17 sıvı ve C18'den başlayarak katıdır. Alkanların yoğunluklarının erime ve kaynama noktaları artan molekül ağırlığıyla birlikte artar. Tüm alkanlar sudan daha hafiftir ve suda çözünmezler, ancak polar olmayan çözücülerde (örneğin benzen) çözünürler ve kendileri iyi çözücülerdir.

Spesifik olarak, Lewis asitleri bir atom, molekül veya katyon olabilir: bir proton, Periyodik Tablonun ikinci ve üçüncü gruplarının elementlerinin halojenürleri, geçiş metali halojenürleri - BF3, ZnCl2, AlCl3, FeCl3, FeBr3, TiCl4, SnCl4, SbCl5, metal katyonları, sülfürik anhidrit - SO3, karbokatyon. Lewis bazları arasında aminler (RNH2, R2NH, R3N), alkoller ROH, eterler ROR bulunur

Brønsted-Lowry'ye göre asitler proton verebilen maddeler, bazlar ise proton kabul edebilen maddelerdir.

Asit ve bazın eşlenikleri:

HCN (asidik) ve CN- (baz)

NH3 (baz) ve NH4+ (asit)

Asit-baz (veya protolitik) dengesi, bir protonun (H+) dahil olduğu bir dengedir.

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

asit2 baz1

H2O + NH3D NH4++ OH- .

asit1 baz2 konjugat konjugatı

asit2 baz1

7. Organik kimyada izomerizm türleri. Yapısal, uzaysal ve optik izomerizm. Kiralite. Düzen ve yapılandırma. R, S, Z, E – isimlendirmeler.

Yapısal izomerizm: karbon iskelet izomerizmi, konumsal izomerizm, çeşitli organik bileşik sınıflarının izomerizmi (sınıflar arası izomerizm).

Yapısal izomerizm

Karbon iskelet izomerizmi

Konumsal izomerizm, molekülün aynı karbon iskeletine sahip çoklu bağ, ikame edici ve fonksiyonel grubun farklı konumlarından kaynaklanmaktadır:

Uzaysal izomerizm

Uzaysal izomerizm iki türe ayrılır: geometrik ve optik.

Geometrik izomerizm, çift bağ içeren bileşiklerin ve siklik bileşiklerin karakteristiğidir. Atomların bir çift bağ etrafında veya bir halka içinde serbestçe dönmesi mümkün olmadığından, ikame ediciler çift bağ veya halka düzleminin aynı tarafında (cis konumu) veya karşıt taraflarda (trans konumu) yerleştirilebilir.

KİRALİTE Bir cismin ideal düzlem aynadaki görüntüsüyle uyumsuz olma özelliği.

Molekülün bütünlüğünü bozmadan (kimyasal bağları koparmadan) basit bağlar etrafında dönme sonucu ortaya çıkan çeşitli uzaysal yapılara KONFORASYON denir.

Alkanların yapısı. Sp3 karbonun durumudur. C-C ve C-H bağlarının özellikleri. Serbest dönüş ilkesi. Konformasyon. Temsil ve isimlendirme yöntemleri. Alkanların fiziksel özellikleri.