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 К_а Та­ким образом, константа кислотности К_а определяется по следующему уравнению:

Чем больше величина К_а, тем сильнее кислота. Для уксусной кислоты К_а равна 1,75·10^-5. Такие малые вели­чины неудобны в практической работе, поэтому исполь­зуют отрицательный логарифм —lg К_а= рК_а (например, для уксусной кислоты рК_я = 4,75). Очевидно, что чем мень­ше величина рК_а, 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 рК_а (кислотность) и рК_b (основность). Зависимость обратно-пропорциональная: чем слабее кислота, тем боль­ше сила сопряженного с ней основания, и наоборот.

Величины рК_а некоторых кислот и рК_b сопряженных с ними оснований в разбавленных водных растворах

Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1313 | Нарушение авторских прав