АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Основание кислота
Из обратимости реакции следует, что каждая кислота (А—Н и В—Н), отдавая протон, превращается в основание (А- и: В) и, наоборот, каждое основание (: В и А-), присоединяя протон превращается в кислоту и (В—Н, и А—Н соответственно). Кислота А—Н и сопряженное основание А-, а также основание: В и сопряженная кислота В—Н, связанные процессами присоединения и отщепления протона, образуют кислотно-основные пары. Кислота и основание в кислотно-основной паре взаимосвязаны: чем сильнее (слабее) кислота, тем слабее (сильнее) сопряженое основание. Например, хлороводородная кислота НCl сильнее,чем циановодородная кислота HCN, и поэтому цианид-ион CN- будет более сильным основанием, чем хлорид-ион С1-.
Кислоты Бренстеда. Кислотность обычно определяется по отношению к воде как к основанию. Количественно она оценивается константой равновесия (К) реакции, заключающейся в переносе протона от кислоты к основанию (протолитическая реакция):
CH3COOH + H2O <=> CH3COO- + H3O+
Уксусная Основание ацетат-ион ион гидроксония
кислота (избыток) сопряженное (сопряженная основание кислота)
Константа равновесия этой реакции равна:
Концентрация воды постоянна, и произведение К-[ Н20] называют константой кислотности и обозначают Ка Таким образом, константа кислотности Ка определяется по следующему уравнению:
Чем больше величина Ка, тем сильнее кислота. Для уксусной кислоты Ка равна 1,75·10-5. Такие малые величины неудобны в практической работе, поэтому используют отрицательный логарифм —lg Ка= рКа (например, для уксусной кислоты рКя = 4,75). Очевидно, что чем меньше величина рКа, тем сильнее кислота.
В зависимости от природы элемента, с которым связан протон, т.е. в зависимости от строения кислотного центра, бренстедовские кислоты делятся на четыре основные типа:
О-Н -кислоты: карбоновые кислоты, фенолы, спирты;
S-H - кислоты: тиолы;
N-H -кислоты: амиды, амины, имиды;
С-Н - кислоты: углеводороды и их производные.
Значение рКа некоторых кислот Бренстеда
Тип
кислот
| кислоты
| рКа
водный
раствор
| названия
| формулы
| ОН
| Муравьиная кислота
| Н – СООН
| 3,7
| Уксусная кислота
| СН3 – СООН
| 4,7
| Триметилуксусная кислота
| (СН3)3С – СООН
| 5,0
| Монохлоруксусная кислота
| Cl–СН2– СООН
| 2,8
| Молочная кислота
| СН3– СН – СООН
׀
ОН
| 3,9
| Ацетоуксусная кислота
| СН3– С– СН2– СООН
||
ОН
| 3,6
| Щавелевая кислота
| НООС– СООН
| 1,21
| Бензойная кислота
|
| 4,2
| Фенол
|
| 9,9
| n-Крезол
|
| 10,1
| n-Нитрофенол
|
| 7,1
| Вода
| НОН
| 15,7
| Метанол
| СН3 – ОН
| 16,0
| Этанол
| СН3СН2 – ОН
| 18,0
| Трет-Бутиловый спирт
| (СН3)3С – ОН
| 19,0
| Этиленгликоль
| НОСН2СН2 – ОН
| 15,1
| SH
| Сероводородная кислота
| НSH
| 7,0
| Этантиол
| С2Н5SH
| 10,5
| NH
| Аммиак
| Н2NH
|
| Ацетамид
| СН3 – C – NH – H
||
ОН
| 15,1
| Пиррол
|
| 15,0
| СН
| Метан
| СН3 – Н
| 40,0
| Бензол
|
| 37,0
| Ацетилен
| CH ≡ C– Н
| 25,0
| Ацетон
| СН3 – C – СН2 – H
||
ОН
| 20,0
| Хлороформ
| Cl3C– H
| 15,7
| Основания Бренcтеда
Основания Бренcтеда для образования ковалентной связи с протоном должны содержать или электроны π-связи или свободную электронную пару, в качестве которой чаще всего используется n-электроны гетероатомов — О, N, S, галогенов и других элементов.
Основания Бренcтеда делятся на две группы: π-основания и n-основания (ониевые).
В π-основаниях, к которым относятся алкены, алкадиены, арены,центром основности, т.е. местом присоединения протона являются электроны π-связи. Это очень слабые основания, так как протонируемые электронные связи не свободны.
Ониевые основания (n-основания) классифицируются в зависимости от природы гетероатома, к неподеленной паре электронов которого присоединяется протон,т.е. в зависимости от центра основности:
а) аммониевые (центр основности — <, = —, ≡ ) -первичные R H2, вторичные R2 и третичные R3 алифатические и ароматические амины, азометины RCH=NR, нитрилы RC ≡ , гетероциклические азотсодержащие соединения (пиридин);
б) оксониевые (центр основности — —, = ) — спирты R H, простые эфиры r r, альдегиды , кетоны , функциональные производные кислот (Х = ОR, NH2, галогены, например );
в) сульфониевые (центр основания — —) – тиоспирты R H, тиоэфиры (сульфиды) r r.
Следовательно: электрофильные реагенты, имеющие свободную орбиталь, можно рассматривать как кислоты, а нуклеофильные реагенты, имеющие избыток электронов, можно рассматривать как основания. Эти понятия сходные, но не идентичные.
Различия: нуклеофильные регенты подают электроны на положительно заряженный углерод - карбокатион, а основания отдают электроны для связи с Н+ (протоном). Сильные основания не обязательно бывают хорошими нуклеофилами, и наоборот.
Аналогичное рассуждение верно для электрофильных реагентов.
Для характеристики органического соединения используют рКа (кислотность) и рКb (основность). Зависимость обратно-пропорциональная: чем слабее кислота, тем больше сила сопряженного с ней основания, и наоборот.
Величины рКа некоторых кислот и рКb сопряженных с ними оснований в разбавленных водных растворах
Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1368 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 |
|