Kislotalar va asoslarning protolitik nazariyasi. Tashkiliy kimyoda kislotalar va asoslar. Konjugat kislota va konjugat asos. Kislota-asos muvozanati, misollar. Molekuladagi o'rinbosarlarning kislotalilik va asoslilikka ta'siri Kislota haqidagi zamonaviy g'oyalar

Kislotalar va asoslar o'z xossalarini faqat bir-birining ishtirokida namoyon qiladi.Agar tizimda proton akseptori - asos bo'lmasa, bironta ham modda protondan voz kechmaydi va aksincha. ular hosil qiladi konjugat kislota-asos juftligi unda kislota qanchalik kuchli bo'lsa, uning konjugat asosi shunchalik zaifroq va asos qanchalik kuchli bo'lsa, uning konjugat kislotasi kuchsiz bo'ladi.

Proton bergan kislota konjugat asosga, protonni qabul qiluvchi asos esa konjugat kislotaga aylanadi. Kislota odatda AN, asos esa B bilan belgilanadi

Masalan: HC1- H + + C1 -, HC1 - kuchli kislota; C1 - ion - konjugat zaif asos;

CH 3 COOH - CH 3 COO - + H +, CH 3 COOH kuchsiz kislota, CH 3 COO - konjugat kuchli asos ionidir.

Umumiy ko'rinish quyidagicha ifodalanishi mumkin:

N+¦ : A + B N:V+ + A:-

qarshilik asoslari to'plami qarshilik

asosiy narsa

Biz allaqachon aytgan edikki, birikmalarning kislotali xossalari faqat asos borligida, asosiy xossalari esa kislota ishtirokida, ya'ni. birikmalarda ma'lum bir kislota-asos muvozanati mavjud bo'lib, uni o'rganish uchun H 2 O hal qiluvchi sifatida ishlatiladi. Kislota yoki asos sifatida H 2 O ga nisbatan birikmalarning kislota-ishqor xossalari aniqlanadi.

Zaif elektrolitlar uchun kislotalik miqdori aniqlanadi TO Rav H + ning kislotadan H 2 O ga asos sifatida o'tkazilishini o'z ichiga olgan reaktsiya.

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

bu asosiy kislotadir

CH 3 COO - - asetat ioni, konjugat asos;

H 3 O + - gidroniy ioni, konjugat kislota.

Bu reaksiyaning muvozanat konstantasi qiymatidan foydalanib va H 2 O konsentratsiyasi deyarli doimiy ekanligini hisobga olsak, K mahsulotini aniqlashimiz mumkin? kislotalik konstantasi deb ataladi TO kislotalilik (K A).

K a qanchalik baland bo'lsa, kislota shunchalik kuchli bo'ladi. CH 3 COOH uchun K a = 1,75 10 -5. bunday kichik qiymatlar amaliy ishda noqulay, shuning uchun K a orqali ifodalanadi rK A (pK = -?g K A). CH 3 COOH uchun pK a = 4,75. pKa qiymati qanchalik past bo'lsa, kislota kuchliroq bo'ladi.

Bazalarning mustahkamligi BH + ning pK qiymati bilan belgilanadi.

Vodorod o'z ichiga olgan funktsional guruhlar (spirtlar, fenollar, tiollar, karboksilik kislotalar, aminlar) bo'lgan organik birikmalarning kislotali xususiyatlari.

Organik kislotalar

Organik birikmalarda, H + bog'langan elementning tabiatiga qarab, quyidagi kislotalar ajralib turadi:

U- kislotalar (karboksilik kislotalar, fenollar, spirtlar)

CH - kislotalar (uglevodorodlar va ularning hosilalari)

NH- kislotalar (aminlar, amidlar, imidlar)

SH- kislotalar (tiollar).

Kislota markazi element va u bilan bog'liq bo'lgan vodorod atomidir.

Kislota kuchi bunga bog'liq bo'ladi anion barqarorligi, bular. konjugat asosdan, H + molekuladan ajratilganda hosil bo'ladi. Anion qanchalik barqaror bo'lsa, birikmaning kislotaligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Anion barqarorligi zaryadning delokalizatsiyasiga hissa qo'shadigan bir qator omillarga bog'liq. Zaryadning delokalizatsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, anion qanchalik barqaror bo'lsa, kislotalilik xossalari shunchalik kuchli bo'ladi.

Delokalizatsiya darajasiga ta'sir qiluvchi omillar:

1. Kislota joyidagi geteroatomning tabiati
2. Uglevodorod radikallari atomlarining elektron ta'siri va ularning o'rnini bosuvchi moddalar
3. Anionlarning yechish qobiliyati.
1. Kislotalikning geteroatomga bog'liqligi.

Geteroatomning tabiati deganda uning elektromanfiyligi (E.O.) va qutblanuvchanligi tushuniladi. (E.O.) qanchalik katta bo'lsa, molekulada geterolitik bo'linish shunchalik oson bo'ladi. Chapdan o'ngga bo'lgan davrlarda yadro zaryadining ortishi bilan (E.O) ortadi, ya'ni. elementlarning manfiy zaryadni ushlab turish qobiliyati. Elektron zichligining siljishi natijasida atomlar orasidagi bog'lanish qutblanadi. Elektronlar qanchalik ko'p bo'lsa va atomning radiusi qanchalik katta bo'lsa, tashqi energiya darajasining elektronlari yadrodan qanchalik uzoqroq joylashgan bo'lsa, qutblanish qobiliyati shunchalik yuqori va kislotalilik shunchalik yuqori bo'ladi.

Misol: CH- NH- OH- SH-

E.O.ning ortishi. va kislotalilik

C, N, O - bir xil davr elementlari. E.O. davr mobaynida o'sib boradi, kislotalilik oshadi. Bunday holda, polarizatsiya kislotalikka ta'sir qilmaydi.

Davrda atomlarning qutblanishi biroz oʻzgaradi, shuning uchun kislotalikni belgilovchi asosiy omil E.O.

Endi OH-SH-ni ko'rib chiqing

kislotalilikning oshishi

O, S - bir guruhda, guruhdagi radius yuqoridan pastgacha ortadi, shuning uchun atomning qutblanishi ham ortadi, bu kislotalikning oshishiga olib keladi. S ning atom radiusi O ga qaraganda kattaroqdir, shuning uchun tiollar spirtli ichimliklarga nisbatan kuchliroq kislotali xususiyatga ega.

Uchta birikmani solishtiring: etanol, etantiol va aminoetanol:

H 3 C - CH 2 - U, H 3 C - CH 2 - SH va H 3 C - CH 2 - N.H. 2

1. Keling, radikal bo'yicha taqqoslaylik - ular bir xil;
2. Funktsional guruhdagi geteroatomning tabiati bo'yicha: S va O bir guruhda, lekin S atom radiusi kattaroq va qutblanish qobiliyati yuqori, shuning uchun etanetiol kuchliroq kislotali xususiyatlarga ega.
3. Keling, O va N. O ni solishtiraylik, EO yuqori, shuning uchun spirtlarning kislotaligi yuqori bo'ladi.
2. Uglevodorod radikali va unda mavjud bo'lgan o'rinbosarlarning ta'siri

Taqqoslanayotgan birikmalar bir xil kislota markazi va bir xil erituvchiga ega bo’lishi kerakligiga o’quvchilar e’tiborini qaratish lozim.

Elektron tortib oluvchi (E.A.) oʻrinbosarlari elektron zichligi delokalizatsiyasiga hissa qo'shadi, bu anionning barqarorligiga va shunga mos ravishda kislotalikning oshishiga olib keladi.

Elektron beruvchi (E.D.) oʻrnini bosuvchi moddalar aksincha, ular kislota markazida elektron zichligi kontsentratsiyasiga hissa qo'shadi, bu esa kislotalikning pasayishiga va asoslilikning oshishiga olib keladi.

Masalan: bir atomli spirtlar fenollarga nisbatan zaif kislotalilik xossalarini namoyon qiladi.

Misol: H 3 C > CH 2 > OH

1. Kislota markazi bir xil
2. Erituvchi bir xil

Bir atomli spirtlarda elektron zichligi uglevodorod radikalidan OH guruhiga o'tadi, ya'ni. radikal +I ta'sirini namoyon qiladi, keyin OH guruhida katta miqdordagi elektron zichligi to'planadi, buning natijasida H + O ga qattiqroq bog'lanadi va O-H bog'ini buzish qiyin, shuning uchun bir atomli spirtlar zaif kislotali xususiyatga ega. .

Fenolda, aksincha, benzol halqasi E.A., OH guruhi esa E.D.

Gidroksil guruhining benzol halqasi bilan umumiy konjugatsiyaga kirishi tufayli fenol molekulasida elektron zichligi delokalizatsiyasi sodir bo'ladi va kislotalilik ortadi, chunki konjugatsiya har doim kislotali xususiyatlarning oshishi bilan birga keladi.

Monokarbon kislotalarda uglevodorod radikalining ortishi kislotalik xossalarining o‘zgarishiga ham ta’sir qiladi va uglevodorodga o‘rinbosarlar kiritilganda kislotalilik xossalari o‘zgaradi.

Misol: Karboksilik kislotalarda dissotsilanish natijasida karboksilat ionlari hosil bo'ladi - eng barqaror organik anionlar.

Karboksilat ionida p, p-konjugatsiya tufayli salbiy zaryad ikki kislorod atomi o'rtasida teng taqsimlanadi, ya'ni. u delokalizatsiyalangan va shunga mos ravishda kamroq konsentrlangan, shuning uchun karboksilik kislotalarda kislota markazi spirt va fenollarga qaraganda kuchliroqdir.

E.D rolini o'ynaydigan uglevodorod radikalining ko'payishi bilan. monokarboksilik kislotalarning kislotaligi karboksil guruhining uglerod atomida d + ning kamayishi tufayli kamayadi. Shuning uchun kislotalarning gomologik qatorida chumoli kislota eng kuchli hisoblanadi.

E.A.ni tanishtirganda. uglevodorod radikalidagi o'rnini bosuvchi, masalan, xlor - birikmaning kislotaligi ortadi, chunki -I effekti tufayli elektron zichligi delokalizatsiya qilinadi va karboksil guruhining C atomida d + ortadi, shuning uchun bu misolda trikloroatsetik kislota eng kuchli bo'ladi.

3. Erituvchining ta'siri.

Erigan moddaning molekulalari yoki ionlarining erituvchi bilan o'zaro ta'siri jarayon deyiladi hal qilish. Anionning barqarorligi uning eritmadagi solvatlanishiga sezilarli darajada bog'liq: ion qancha ko'p solvatlangan bo'lsa, u shunchalik barqaror bo'ladi va solvatatsiya qanchalik katta bo'lsa, ionning o'lchami shunchalik kichik bo'ladi va undagi manfiy zaryadning delokalizatsiyasi kamroq bo'ladi.

"Kislota" va "asos" atamalari diametrli qarama-qarshi xususiyatlarga ega bo'lgan ikki guruh birikmalariga ishora qilish uchun ishlatiladi. 1923 yilda I. Bronsted va T. Louri kislotalar va asoslarning umumiy protolitik nazariyasini taklif qildilar. Ushbu nazariyaga ko'ra, kislota va asos tushunchalariga quyidagi ta'riflar mos keladi.

Kislota vodorod kationini (proton) berishga qodir bo'lgan molekula yoki iondir. Kislota proton donori hisoblanadi.

Baza vodorod kationini (proton) biriktira oladigan molekula yoki iondir. Baza proton qabul qiluvchi hisoblanadi.

Kislota protondan voz kechib, uni qabul qilishga moyil zarrachaga aylanadi, bu deyiladi konjugat asos:

Baza, proton qo'shib, uni berishga moyil bo'lgan zarrachaga aylanadi, bu deyiladi konjugat kislota:

Kislota va uning konjugat asosi yoki asos va uning birikma kislotasining birikmasi deyiladi konjugat kislota-asos juftlari.

Kislota kuchi uning proton berish qobiliyati bilan belgilanadi, ya'ni kuchli kislota faol proton donoridir. Suvli eritmalardagi kislotalarning kuchi quyidagi tartibda kamayadi:

Bazaning kuchi uning protonni qabul qilish qobiliyati bilan belgilanadi, ya'ni kuchli asos faol proton qabul qiluvchi hisoblanadi. Suvli eritmalardagi asoslarning kuchi, ya'ni protonlarga yaqinligi qatorda kamayadi:

Protonni osonlikcha beruvchi kuchli kislotalar protonni oson qabul qilmaydigan konjugat asoslarga aylanadi. Shuning uchun bu kislotalarning dissotsiatsiyasi deyarli qaytmasdir:

Protondan voz kechishda qiynaladigan kuchsiz kislotalar protonni faol qabul qiluvchi konjugat asoslarga aylanadi, bu esa kuchsiz kislotalarning dissotsilanishini qaytar jarayonga aylantiradi va muvozanat dissotsilanmagan shaklga siljiydi:

Kuchli va kuchsiz asoslar xuddi shunday harakat qiladi, reaksiya natijasida mos keladigan konjugat kislotalarga aylanadi, ya'ni bu hollarda konjugat kislota-asos juftlari ham mavjud:

Ba'zi moddalar proton donori sifatida ba'zi reaktsiyalarda harakat qilish qobiliyatiga ega bo'lib, uni protonga yuqori yaqinlikdagi birikmalarga beradi, boshqalari esa - protonni qabul qiluvchi sifatida, uni protonga nisbatan pastroq bo'lgan birikmalardan olib tashlaydi. Bunday moddalar deyiladi amfolitlar.

Amfolitlar molekulalar yoki ionlar bo'lib, ular protonni berishi va qabul qilishi mumkin, shuning uchun ham kislotalar, ham asoslar uchun xarakterli reaktsiyalarga kirishadi. Amfolit qanday moddalar bilan o'zaro ta'sir qilishiga qarab kislota yoki asos xossalarini namoyon qiladi. Oddiy amfolit suvdir, chunki uning elektrolitik dissotsiatsiyasi natijasida kuchli kislota ham, kuchli asos ham hosil bo'ladi:

Bundan tashqari, suv kislotalar bilan o'zaro ta'sir qiladi, asos vazifasini bajaradi va asoslar bilan kislotaning xususiyatlarini namoyon qiladi:

Amfolitlar ba'zi metallarning gidroksidlari (Zn, Al, Pb, Sn, Cr):

Amfolitlar ko'p asosli kislotalarning gidroanionlari, masalan, HC0 3 -, HP0 4 2- va H2PO4-.

Amfolitlar, shuningdek, molekulalarida ikki xil kislota-asos guruhlari, masalan, biologik muhim a-aminokislotalar mavjud bo'lgan birikmalardir. Protonning karboksil guruhidan aminokislotalarga oʻtishi natijasida a-aminokislota molekulasi tarkibida zaryadlangan guruhlar boʻlmagan tautomer* dan bipolyar-ionli (zvitteriion) tuzilishga ega boʻlgan tautomerga aylanadi. Shunday qilib, a-aminokislotalar bilan xarakterlanadi prototropik tautomerizm(21.2.1-bo'lim).

Kristal holatida va suvli eritmalarda a-aminokislotalar uchun bu muvozanat deyarli butunlay bipolyar tuzilishga ega tautomer tomon siljiydi. Shunday qilib, suvli eritmadagi glitsin uchun bipolyar ionli tuzilishga ega tautomerning tarkibi boshqa tautomernikidan 223 000 marta ko'pdir.

Ushbu tuzilish xususiyati tufayli a-aminokislota molekulalari ammoniy guruhi (NH 3 +) tufayli kislotali xususiyatga ega va amfolitlar vazifasini bajaradigan ionlangan karboksil guruhi (-COO-) tufayli asosiy molekulalar:

Barcha amfolitlar singari a-aminokislotalar ham kuchsiz elektrolitlardir.

Protolitik nazariyaga ko'ra, kislotalar, asoslar va amfolitlar protolitlar, protonning kislotadan asosga o'tish jarayoni deyiladi protoliz va bu ikki moddaning protonlarga har xil yaqinliklari borligi bilan izohlanadi. Kislota-asos o'zaro ta'siri har doim ikkita konjugat kislota-ishqor juftligini o'z ichiga oladi va proton almashinuvi har doim kuchsizroq kislotalar, shu jumladan konjugatlarning hosil bo'lishiga qarab sodir bo'ladi. Agar reaktivlarning proton bilan ta'sir o'tkazishga moyilligi mutanosib bo'lsa, u holda protolitik muvozanat.

Protolitik yoki kislota-baz muvozanati proton uchun raqobat natijasida tashkil etilgan(H+) o'zaro ta'sir qiluvchi konjugat kislota-ishqor juftlarining asoslari o'rtasida(NA, A- Va VN + , V). Protolitik muvozanat har doim kuchsizroq kislota hosil bo'lishi tomon siljiydi:

Protolitik muvozanat sxematik ravishda quyidagi diagramma bilan ifodalanishi mumkin:

Proton almashinuvi har doim kuchli kislotadan sodir bo'ladi Kimga kuchliroq kislota ta'sirida uning tuzidan kuchsiz kislotaning siljishi bilan birga bo'ladigan kuchsiz kislotaning anioniga.

Protolitik muvozanat suvdagi kuchsiz elektrolitlarni ionlash jarayonida kuzatiladi (7.2-bo'lim). Shunday qilib, kuchsiz kislotaning suvli eritmalarda ionlanishi kuchsiz kislota anioni va asos sifatida ishlaydigan suv o'rtasidagi proton uchun raqobatning natijasidir, ya'ni proton qabul qiluvchi. Bu jarayon teskari va muvozanat konstantasi bilan tavsiflanadi K a:

Zaif asos suv bilan o'zaro ta'sirlashganda, ikkinchisi proton donori sifatida harakat qilib, muvozanat xarakteriga ega bo'lgan ushbu asosning ionlanishiga yordam beradi:

kuchsiz elektrolitlar va asoslar uchun kislotalik konstantalarining qiymatlari bilan tavsiflanadi K a va asoslilik K b mos ravishda (7.2-bo'lim). Agar bu konstantalar suvning HA, A yoki BH +, B konjugat juftining kislota yoki asosi bilan protolitik o'zaro ta'sirini tavsiflasa, u holda kislotalik konstantalarining mahsuloti. K a i asoslilik Kb, Berilgan juftlikning tarkibiy qismlari har doim Kn 2 o = 1 * 10 -14 suvning ion mahsulotiga teng (22 ° C da):

Bu ifodalar suvli eritmalarda asoslik konstantasini almashtirishga imkon beradi Q yoki asosiylik ko'rsatkichi pKb kislotalilik konstantasigacha zaif asos K a yoki kislotalilik darajasi pK a bu asosning konjugat kislotasi. Amalda, birikmaning protolitik xususiyatlarini tavsiflash uchun odatda qiymatdan foydalaniladi rK a. Shunday qilib, asos sifatida suvda ammiakning kuchi (pKb, = 4.76) ammoniy ionining NH4+ kislotalilik indeksi, ya'ni konjugat kislota bilan tavsiflanishi mumkin: pK a (NH4+) = 14 - 4,76 - 9.24. Shuning uchun, suvli eritmalar holatida doimiy yoki ko'rsatkichlarning maxsus jadvaliga ehtiyoj yo'q! asoslilik, jadvalda keltirilgan bitta kislotalik shkalasi etarli. 8.1, bu erda asoslarning xossalari doimiy bilan tavsiflanadi K a yoki kislotalik ko'rsatkichi pK a ularning konjugat kislotalari. Suvli eritmalardagi eng kuchli kislota vodorod kationi H + (aniqrog'i H3O +), eng kuchli asos esa OH-aniondir. Kattalik pK a suvli eritmalardagi kuchsiz elektrolitlarning kuchini miqdoriy jihatdan tavsiflaydi.

Zaif kislota kuchsizroq bo'lsa, uning pKa qiymati shunchalik yuqori bo'ladi. Zaif asos zaifroq bo'lsa, uning konjugat kislotasining pK qiymati shunchalik past bo'ladi.

Ma'nosi pK a berilgan kuchsiz elektrolit 50% ionlangan suvli eritmaning pH qiymatiga teng: chunki bu holda [A - ] = [HA], keyin K a= [H + ] va pK a= pH. Shunday qilib, pH = pK a (CH 3 COOH) = = 4,76 bo'lgan suvli eritmasida sirka kislotasi uchun [CH 3 COO-] = [CH 3 COOH] tengligi, ammiakning suvdagi eritmasi uchun esa = tenglik sodir bo'ladi. pH = pK va (NH4+) = 9,24 bo'lgan eritmada kuzatiladi.

Bundan tashqari, qiymat pK a suvli eritmalarning pH qiymatini aniqlashga imkon beradi, bu erda ma'lum zaif kislota HA asosan (99% yoki undan ko'p) anion (A") shaklida topiladi - bu pH > bo'lgan eritmalarda bo'ladi. pK a + 2; yoki molekulalar (NA) shaklida - pH bilan eritmalarda< pK a - 2. ArH = oralig'ida pK a ± 2 suvli eritmalardagi zaif elektrolitlar ionlangan va ionlashtirilmagan shakllarda 100: 1 dan 1 gacha [A-] / [HA] nisbatida mavjud: 100 mos ravishda.

Berilgan munosabatlar qiymatni bilgan holda imkon beradi pK a biosubstrat, tananing suvli tizimlarida ma'lum bir pH qiymatida qanday shaklda bo'lishini aniqlang. Bundan tashqari, kattaligi haqida bilim pK a kuchsiz elektrolit, agar uning konsentratsiyasi ma'lum bo'lsa, ushbu elektrolitning suvli eritmalarining pH ni hisoblash imkonini beradi.

Louri-Bronsted nazariyasiga ko'ra, kislotalar proton berishi mumkin bo'lgan moddalar, asoslar esa protonni qabul qiladigan moddalardir:

Agar B kuchli asos bo'lsa, u zaif kislotadir. Yordamida kislota yoki konjugat kislotaning dissotsilanish darajasini xarakterlash mumkin.Kislotalik konstantasi bilan bir qatorda asoslik konstantasi va unga mos keladigan tushuncha ham mavjud.

Lyuis nazariyasiga ko'ra, kislotalar qabul qila oladigan va asoslar bir juft elektronni berishi mumkin bo'lgan birikmalardir.

Keng ma'noda kislotalar kationni, ma'lum bir holatda protonni ta'minlaydigan yoki atom yoki atomlar guruhi bilan bir juft elektronni qabul qiladigan birikmalardir va hokazo).

Bazalar kationni, ma'lum bir holatda protonni qabul qiladi yoki atom yoki atomlar guruhi bilan bir juft elektronni ta'minlaydi.

Moddaning kislotaliligi yoki asosliligi boshqa modda bilan, xususan, erituvchi bilan o'zaro ta'sir qilish jarayonida namoyon bo'ladi va shuning uchun nisbiydir.

Ko'pgina moddalar amfoter xususiyatga ega. Masalan, suv, spirtlar va kislotalar asoslar bilan o'zaro ta'sirlashganda proton berishga va uni kislotalar bilan qabul qilishga qodir. Kislotalar va asoslar bo'lmasa, bunday birikmalarning ikki tomonlama tabiati avtoprotolizda namoyon bo'ladi:

Erituvchida kislotaning dissotsiatsiyasi protonning erituvchiga o'tkazilishini anglatadi:

Shu munosabat bilan kislotaning kuchi faqat berilgan erituvchiga xos bo'lgan dissotsilanish konstantasi bilan ifodalanadi. Proton almashinuvi faqat yuqori darajada ionlashtiruvchi va erituvchi erituvchilarda, masalan, suvda sodir bo'ladi.

Suvli muhitdan organik muhitga o'tishda kislota dissotsiyalanish darajasi 4-6 darajaga kamayadi.

Kuchli solvatlovchi va ionlashtiruvchi erituvchilar kislotalarning kuchini neytrallaydi, qutbsiz va past-iolarli erituvchilar esa ular bilan vodorod bog'lari darajasida o'zaro ta'sirlashib, farqlovchi ta'sir ko'rsatadi. Ikkinchi holda, kislota kuchidagi farqlar sezilarli bo'ladi.

Inert, qutbsiz erituvchilarda protonni ajratib olish ehtimoli juda past, garchi ichki elektron ta'sirlar tufayli bog'lanish juda qutblangan bo'lishi mumkin. Bunday sharoitda kislotali xususiyatlar HA molekulalarining o'z-o'zini assotsiatsiyasida yoki proton qabul qiluvchilar - asoslar bilan bog'liq holda namoyon bo'ladi. Ikkinchi holda, kislotalik o'lchovi standart sifatida tanlangan har qanday asos bilan bog'liqlik konstantasidir. Masalan, benzoldagi benzoik kislota va difenilguanidinning assotsiatsiya konstantasi:

Kislotalarning protonlash kuchi organik erituvchilarda kislotalar va asoslarning murakkab hosil bo'lishi paytidagi muvozanat holatini tavsiflovchi kislotalilik funktsiyasi orqali ham ifodalanadi. Asos sifatida kislota kuchiga qarab rangini o'zgartiruvchi ko'rsatkichlar ko'pincha ishlatiladi, bu esa tizimni spektroskopik usullar bilan o'rganish imkonini beradi. Bunday holda, spektrda bog'langan erkin asoslarning chiziqlari aniqlanishi muhim ahamiyatga ega.

Shunday qilib, kirish muhitida kislotalar va asoslar solvatlangan ionlarni, organik muhitda - ion juftlari va ularning assotsiatsiyalarini hosil qiladi.

Assotsiatsiya tushunchasiga ma'no jihatidan komplekslash tushunchasi yaqin: donor-akseptor va dativ o'zaro ta'sirlar tufayli ionlar va molekulalardan zaryad o'tkazuvchi komplekslar deb ataladigan elektron-donor-akseptor komplekslari hosil bo'lishi mumkin.

Elektron donorlarning turlari: I) geteroatomli birikmalar. tarkibida yolg'iz juft elektronlar, efirlar, aminlar, sulfidlar, yodidlar va boshqalar. Masalan: lampndan dietil efir. ldmetil sulfid trifenilfosfin propil yodid

2) o'z ichiga olgan birikmalar - bog'lar, etilenlar, asetilenlar, benzol va uning hosilalari va boshqa aromatik tizimlar;

3) elektronlarni uzatishga qodir birikmalar - alkanlar, sikloalkanlar:

Elektron qabul qiluvchilarning turlari: 1) bo'sh orbital (K-orbital) bo'lgan metall birikmalari: galoidlar va boshqalar, metall ionlari.

2) bo'sh bo'lgan galogenga qarshi bir juft elektronni qabul qila oladigan birikmalar, aralash galogenlar

3) tetratsianetilen trinitrobenzol bilan antibog'lanish hisobiga kompleks hosil bo'lishda ishtirok etuvchi kuchli elektron manfiy o'rinbosarlari bilan -bog'li birikmalar.

Shunday qilib, yoki donor bo'sh qabul qiluvchi bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin, tizim energiyasining pasayishi bilan yangi MO hosil qiladi:

Organik kimyoda -komplekslar katta ahamiyatga ega va -komplekslar beqarorlik konstantalari bilan xarakterlanadi, ular mohiyatan ularning dissotsilanish konstantalari hisoblanadi.

Kislota va asoslarning dissotsilanish va assotsiatsiya konstantalari hali ham ularning xossalarini yetarlicha to‘liq tavsiflab bera olmaydi. Ko'pgina kimyoviy jarayonlarni, xususan, kataliz hodisasini tushunishda qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar tushunchasi muhim rol o'ynadi.

ZHMKO). Ushbu kontseptsiyaga muvofiq, tegishli kislotalar va asoslar eng samarali o'zaro ta'sir qiladi: yumshoq asosli yumshoq kislota, qattiq bilan qattiq.

Qattiq kislota va asoslarning belgilari (8-jadval): 1) ion yoki molekula hajmining kichikligi; 2) yuqori elektromanfiylik; 3) mahalliylashtirilgan to'lov; 4) qutblanishning pastligi; 5) kislotalarning eng past bo'sh orbitallari (LVO) yuqori energiyaga ega; 6) asoslarning eng yuqori to'ldirilgan orbitallari (HFO) kam energiyaga ega.

Lyuisning fikriga ko'ra, organik birikmalarning kislotali va asosli xususiyatlari ularning elektron juftini qabul qilish yoki ta'minlash va keyinchalik bog'lanish qobiliyati bilan baholanadi. Elektron juftini qabul qiladigan atom elektron qabul qiluvchi hisoblanadi va bunday atomni o'z ichiga olgan birikma kislota deb tasniflanishi kerak. Elektron juftligini ta'minlovchi atom elektron donor, bunday atomni o'z ichiga olgan birikma esa asosdir.

Xususan, Lyuis kislotalari atom, molekula yoki kation bo'lishi mumkin: proton, davriy tizimning ikkinchi va uchinchi guruhlari elementlarining galogenidlari, o'tish metall galogenidlari - BF3, ZnCl2, AlCl3, FeCl3, FeBr3, TiCl4, SnCl4, SbCl5, metall kationlari, sulfat angidrid - SO3, karbokation. Lyuis asoslariga aminlar (RNH2, R2NH, R3N), ROH spirtlari, ROR efirlari kiradi.

Bronsted-Lowrining fikricha, kislotalar proton berishi mumkin bo'lgan moddalar, asoslar esa protonni qabul qila oladigan moddalardir.

Konjugat kislota va asos:

HCN (kislotali) va CN- (asos)

NH3 (asos) va NH4+ (kislota)

Kislota-asos (yoki protolitik) muvozanati proton (H+) ishtirok etadigan muvozanatdir.

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

kislota2 asos1

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

kislota1 asos2 konjugat konjugati

kislota2 asos1

7. Organik kimyoda izomeriya turlari. Strukturaviy, fazoviy va optik izomeriya. Xirallik. Tartib va konfiguratsiya. R, S, Z, E - nomenklaturalar.

Izomeriyaning ikki turi mavjud: strukturaviy va fazoviy (stereoizomeriya). Strukturaviy izomerlar bir-biridan molekuladagi atomlarning bog'lanish tartibi, stereoizomerlar - atomlarning fazoda joylashishi, ular orasidagi bog'lanishlarning bir xil tartibi bilan farqlanadi.

Strukturaviy izomeriya: uglerod skeleti izomeriyasi, pozitsion izomeriyasi, turli sinf organik birikmalar izomeriyasi (sinflararo izomeriya).

Strukturaviy izomeriya

Uglerod skeletining izomeriyasi

Pozitsion izomeriya molekulaning bir xil uglerod skeletiga ega boʻlgan koʻp bogʻlanish, oʻrnini bosuvchi va funksional guruhning turli pozitsiyalari bilan bogʻliq:

Fazoviy izomeriya

Fazoviy izomeriya ikki turga bo'linadi: geometrik va optik.

Geometrik izomeriya qo‘sh bog‘li va siklik birikmalarga ega bo‘lgan birikmalarga xosdir. Atomlarning qo'sh bog' atrofida yoki halqada erkin aylanishi mumkin emasligi sababli, o'rinbosarlar qo'sh bog' yoki halqa tekisligining bir tomonida (sis holati) yoki qarama-qarshi tomonlarda (trans pozitsiyasi) joylashishi mumkin.

Optik izomeriya molekula uning oynadagi tasviriga mos kelmasa sodir bo'ladi. Bu molekuladagi uglerod atomida to'rt xil o'rinbosar mavjud bo'lganda mumkin. Bu atom assimetrik deyiladi.

CHIRALLIK, ob'ektning ideal tekis oynadagi tasviriga mos kelmasligi xususiyati.

Molekulaning yaxlitligini buzmasdan (kimyoviy bog'lanishlarni buzmasdan) oddiy bog'lar atrofida aylanish natijasida paydo bo'ladigan turli fazoviy tuzilmalar KOFORMATSIYA deyiladi.

Alkanlarning tuzilishi. Sp3 - uglerod holati. C-C va C-H aloqalarining xarakteristikalari. Erkin aylanish printsipi. Konformatsiya. Vakillik va nomenklatura usullari. Alkanlarning fizik xossalari.

Alkan molekulalaridagi barcha uglerod atomlari holatda sp 3 - gibridlanish, C-C bog'lari orasidagi burchak 109°28", shuning uchun ko'p miqdordagi uglerod atomlariga ega bo'lgan oddiy alkanlarning molekulalari zigzag tuzilishga ega (zigzag). To'yingan uglevodorodlardagi CC bog'ining uzunligi 0,154 nm.

CC aloqasi kovalent qutbsizdir. C-H aloqasi kovalent va zaif qutblidir, chunki C va H elektronegativlik jihatidan yaqin.

Jismoniy xususiyatlar

Oddiy sharoitlarda alkanlarning gomologik qatorining dastlabki to'rt a'zosi gazlar, C 5 -C 17 suyuqliklar va C 18 dan boshlab qattiq moddalardir. Ularning zichligidagi alkanlarning erish va qaynash nuqtalari molekulyar og'irlik ortishi bilan ortadi. Barcha alkanlar suvdan engilroq va unda erimaydi, lekin ular qutbsiz erituvchilarda (masalan, benzol) eriydi va o'zlari yaxshi erituvchilardir.

· Erish va qaynash nuqtalari kam tarvaqaylab ketgandan ko'proq shoxlangangacha kamayadi.

· Gazsimon alkanlar rangsiz yoki och koʻk alanga bilan yonib, koʻp miqdorda issiqlik chiqaradi.

Atomlarning s-bog' atrofida aylanishi uning buzilishiga olib kelmaydi. C-C s-bog'lari bo'ylab molekula ichidagi aylanish natijasida etan C 2 H 6 dan boshlangan alkan molekulalari turli xil geometrik shakllarni olishlari mumkin.
C-C s-bog'lar atrofida aylanib, bir-biriga aylanadigan molekulaning turli fazoviy shakllari konformatsiyalar yoki deyiladi. aylanuvchi izomerlar(konformatorlar).
Molekulaning aylanma izomerlari uning energetik jihatdan teng bo'lmagan holatlaridir. Ularning o'zaro konvertatsiyasi issiqlik harakati natijasida tez va doimiy ravishda sodir bo'ladi. Shuning uchun aylanma izomerlarni alohida ko'rinishda ajratib bo'lmaydi, lekin ularning mavjudligi fizik usullar bilan isbotlangan.

alkanlar .
metan, etan, propan, butan -an

9. Uglevodorodlar. Tasniflash. Metan qatorining to'yingan uglevodorodlari. Gomologik seriyalar. Nomenklatura. Izomerizm. Radikallar. Tabiiy buloqlar. Fisher-Tropsh sintezi. Tayyorlash usullari (alkenlar, karboksilik kislotalar, galogen hosilalaridan, Vurts reaktsiyasi bo'yicha)

To'yingan uglevodorodlarning umumiy (generik) nomi alkanlar .
Metan gomologik seriyasining dastlabki to'rt a'zosining nomlari ahamiyatsiz: metan, etan, propan, butan . Beshinchidan boshlab, ismlar qo'shimcha qo'shilgan yunon raqamlaridan olingan -an

Radikallar (uglevodorod radikallari) ham o'z nomenklaturasiga ega. Bir valentli radikallar deyiladi alkillar va R yoki Alk harfi bilan belgilanadi.
Ularning umumiy formulasi C n H 2n+ 1 dir.
Radikallarning nomlari tegishli uglevodorodlarning nomlaridan qo‘shimchasini almashtirish orqali yasaladi. -an qo‘shimchasini olmoq -il(metan - metil, etan - etil, propan - propil va boshqalar).
Ikki valentli radikallar qo'shimchani almashtirish orqali nomlanadi -an yoqilgan -iliden(istisno - metilen radikali = CH 2).
Uch valentli radikallar qo'shimchasiga ega -ilidin

Izomerizm. Alkanlar strukturaviy izomeriya bilan tavsiflanadi. Agar alkan molekulasida uchtadan ortiq uglerod atomlari bo'lsa, ularning ulanish tartibi boshqacha bo'lishi mumkin. Butanning izomerlaridan biri ( n-butan) tarvaqaylab ketgan uglerod zanjirini o'z ichiga oladi, ikkinchisi, izobutanda shoxlangan (izostruktura) mavjud.

Tabiatdagi alkanlarning eng muhim manbai tabiiy gaz, mineral uglevodorod xom ashyolari - neft va ular bilan bog'liq neft gazlaridir.

Alkanlarni uglevodorodlarning monogalogen hosilalariga metall natriyning ta'sirini o'z ichiga olgan Vurts reaktsiyasi orqali tayyorlash mumkin.
2CH 3 –CH 2 Br (etil bromid) + 2Na ––> CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 3 (butan) + 2NaBr

· Alkenlardan

C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2

Fisher-Tropsh sintezi

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O

Jadvaldan ko'rinib turibdiki, bu uglevodorodlar bir-biridan guruhlar soni - CH2- bo'yicha farqlanadi.Bunday kimyoviy xossalari o'xshash va bir-biridan shu guruhlar soni bilan farq qiladigan o'xshash tuzilmalar qatori gomologik qator deyiladi. Va uni tashkil etuvchi moddalar gomologlar deyiladi.

Formula	Ism
CH 4	metan
C2H6	etan
C 3 H 8	propan
C4H10	butan
C4H10	izobutan
C5H12	pentan
C5H12	izopentan
C5H12	neopentan
C6H14	geksan
C 7 H 16	geptan
C 10 H 22	dekan

10. To'yingan uglevodorodlar (alkanlar). Kimyoviy va fizik xossalari: radikal almashtirish reaksiyalari. Galogenlanish, nitridlanish, sulfoxlorlash, sulfoksidlanish. Zanjirli reaksiyalar haqida tushuncha.

Jismoniy xususiyatlar

Bronsted-Lowrining fikricha, kislotalar proton berishi mumkin bo'lgan moddalar, asoslar esa protonni qabul qila oladigan moddalardir.

Konjugat kislota va asos:

HCN (kislotali) va CN- (asos)

NH3 (asos) va NH4+ (kislota)

Kislota-asos (yoki protolitik) muvozanati proton (H+) ishtirok etadigan muvozanatdir.

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

kislota2 asos1

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

kislota1 asos2 konjugat konjugati

kislota2 asos1

7. Organik kimyoda izomeriya turlari. Strukturaviy, fazoviy va optik izomeriya. Xirallik. Tartib va konfiguratsiya. R, S, Z, E - nomenklaturalar.

Strukturaviy izomeriya: uglerod skeleti izomeriyasi, pozitsion izomeriyasi, turli sinf organik birikmalar izomeriyasi (sinflararo izomeriya).

Strukturaviy izomeriya

Uglerod skeletining izomeriyasi

Pozitsion izomeriya molekulaning bir xil uglerod skeletiga ega boʻlgan koʻp bogʻlanish, oʻrnini bosuvchi va funksional guruhning turli pozitsiyalari bilan bogʻliq:

Fazoviy izomeriya

Fazoviy izomeriya ikki turga bo'linadi: geometrik va optik.

Optik izomeriya molekula uning oynadagi tasviriga mos kelmasa sodir bo'ladi. Bu molekuladagi uglerod atomida to'rt xil o'rinbosar mavjud bo'lganda mumkin. Bu atom assimetrik deyiladi.

CHIRALLIK, ob'ektning ideal tekis oynadagi tasviriga mos kelmasligi xususiyati.

Molekulaning yaxlitligini buzmasdan (kimyoviy bog'lanishlarni buzmasdan) oddiy bog'lar atrofida aylanish natijasida paydo bo'ladigan turli fazoviy tuzilmalar KOFORMATSIYA deyiladi.

Alkanlarning tuzilishi. Sp3 - uglerod holati. C-C va C-H aloqalarining xarakteristikalari. Erkin aylanish printsipi. Konformatsiya. Vakillik va nomenklatura usullari. Alkanlarning fizik xossalari.