Органическая химия. Цыбикова Д.Ц - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

33 34
Третичный карбониевый ион с тремя алкильными группами
устойчивее вторичного с двумя алкильными группами, который,
в свою очередь, устойчивее первичного с одной алкильной груп-
пой; следовательно, метильный ион наименее устойчив, ибо в
нем нет алкильных групп. Если имеются группы или атом, оття-
гивающий электроны, увеличивая положительный заряд на обед-
ненном атоме углерода, то устойчивость карбоиона уменьшается.
Влияние электронодонорных и электроноакцепторных групп
или атома на устойчивость карбониевых ионов и радикалов будет
рассмотрено в разделе «Взаимное влияние атомов в молекуле».
2.5. Кислоты и основания по Льюису
Эта проблема является фундаментальной для понимания ор-
ганической химии.
Существует несколько определений терминов кислот и осно-
ваний. Наиболее известны две точки зрения: Бренстеда – Лоури
и Льюиса. Первую точку зрения Вы рассматривали в курсе «Не-
органическая химия». Суть ее заключается в следующем: кисло-
ты представляют собой вещества, отдающие протон, а основания
– вещества, присоединяющие протон. Например, при растворе-
нии серной кислоты в воде кислота H
2
SO
4
отдает протон (ядро
водорода) основанию H
2
O с образованием новой кислоты Н
3
О
+
(гидроксоний) и нового основания HSO
4
-
. Хлористый водород,
реагируя с аммиаком, отдает протон основанию NH
3
с образова-
нием новой кислоты NH
4
+
и нового основания Cl
-
.
H
2
SO
4
+ H
2
O H
3
O
+
+ HSO
4
-
более более более более
сильная сильное слабая слабое
кислота основание кислота основание
HCl + NH
3
NH
4
+
+ Cl
-
более более более более
сильная сильное слабая слабое
кислота основание кислота основание
Согласно Бренстеду – Лоури, сила кислоты зависит от ее
стремления отдать протон, а сила основания – от ее стремления
связать протон. Серная кислота и хлористый водород – сильные
кислоты, поскольку они очень легко отдают протон; напротив,
бисульфит-ион HSO
4
-
и хлорид-ион должны быть обязательно
слабыми основаниями, поскольку они имеют слабую тенденцию
удерживать протон. В вышенаписанных реакциях равновесие
сдвинуто в сторону образования более слабой кислоты и более
слабого основания. Сила кислот и оснований меняется в следую-
щем порядке:
сила кислот: H
2
SO
4
> H
3
O
+
> NH
4
+
> H
2
O
HCl
сила оснований: HSO
4
-
< H
2
O < NH
3
< OH
-
Cl
-
Далее определение кислоты и основания по Льюису: кислота
– вещество, которое может принять электронную пару с образо-
ванием ковалентной связи; основание – вещество, которое может
предоставить свободную электронную пару для образования ко-
валентной связи. Таким образом, кислота – акцептор пары элек-
тронов, а основание – донор. Это наиболее общая и фундамен-
тальная концепция кислот и оснований.
Протон, по определению Льиса, является кислотой, поскольку
ему не хватает электронов и требуется электронная пара для об-
разования устойчивой электронной оболочки. Ион гидроксила,
аммиак и вода являются основаниями, поскольку они имеют
электронную пару, способную к образованию связи. В трехфто-
ристом боре BF
3
бор имеет только шесть электронов на внешнем
слое и, следовательно, стремится присоединить еще пару элек-
тронов для заполнения октета. Трехфтористый бор представляет
собой кислоту и реагирует с такими основаниями, как аммиак
или диэтиловый эфир. Хлористый алюминий AlCl
3
также являет-
ся кислотой. В хлориде олова SnCl
4
олово имеет октет электро-
нов, но может принять еще пару электронов (SnCl
6
2-
) и поэтому
его рассматривают как кислоту:
F F_ +
F – B + : NH
3
F – B : NH
3
F F
кислота основание
F .. F_ ..+
F – B + :O(C
2
H
5
)
2
F – B : O(C
2
H
5
)
2
F F
кислота основание 
    Третичный карбониевый ион с тремя алкильными группами       бисульфит-ион HSO4- и хлорид-ион должны быть обязательно
устойчивее вторичного с двумя алкильными группами, который,     слабыми основаниями, поскольку они имеют слабую тенденцию
в свою очередь, устойчивее первичного с одной алкильной груп-   удерживать протон. В вышенаписанных реакциях равновесие
пой; следовательно, метильный ион наименее устойчив, ибо в      сдвинуто в сторону образования более слабой кислоты и более
нем нет алкильных групп. Если имеются группы или атом, оття-    слабого основания. Сила кислот и оснований меняется в следую-
гивающий электроны, увеличивая положительный заряд на обед-     щем порядке:
ненном атоме углерода, то устойчивость карбоиона уменьшается.         сила кислот:      H2SO4 > H3O+ > NH4+ > H2O
    Влияние электронодонорных и электроноакцепторных групп                              HCl
или атома на устойчивость карбониевых ионов и радикалов будет         сила оснований:   HSO4- < H2O < NH3 < OH-
рассмотрено в разделе «Взаимное влияние атомов в молекуле».                             Cl-
                                                                     Далее определение кислоты и основания по Льюису: кислота
                2.5. Кислоты и основания по Льюису              – вещество, которое может принять электронную пару с образо-
                                                                ванием ковалентной связи; основание – вещество, которое может
    Эта проблема является фундаментальной для понимания ор-     предоставить свободную электронную пару для образования ко-
ганической химии.                                               валентной связи. Таким образом, кислота – акцептор пары элек-
    Существует несколько определений терминов кислот и осно-    тронов, а основание – донор. Это наиболее общая и фундамен-
ваний. Наиболее известны две точки зрения: Бренстеда – Лоури    тальная концепция кислот и оснований.
и Льюиса. Первую точку зрения Вы рассматривали в курсе «Не-        Протон, по определению Льиса, является кислотой, поскольку
органическая химия». Суть ее заключается в следующем: кисло-    ему не хватает электронов и требуется электронная пара для об-
ты представляют собой вещества, отдающие протон, а основания    разования устойчивой электронной оболочки. Ион гидроксила,
– вещества, присоединяющие протон. Например, при растворе-      аммиак и вода являются основаниями, поскольку они имеют
нии серной кислоты в воде кислота H2SO4 отдает протон (ядро     электронную пару, способную к образованию связи. В трехфто-
водорода) основанию H2O с образованием новой кислоты Н3О+       ристом боре BF3 бор имеет только шесть электронов на внешнем
(гидроксоний) и нового основания HSO4-. Хлористый водород,      слое и, следовательно, стремится присоединить еще пару элек-
реагируя с аммиаком, отдает протон основанию NH3 с образова-    тронов для заполнения октета. Трехфтористый бор представляет
нием новой кислоты NH4+ и нового основания Cl-.                 собой кислоту и реагирует с такими основаниями, как аммиак
    H2SO4 +       H 2O        H3O+ +    HSO4-                   или диэтиловый эфир. Хлористый алюминий AlCl3 также являет-
    более         более       более     более                   ся кислотой. В хлориде олова SnCl4 олово имеет октет электро-
    сильная       сильное     слабая    слабое                  нов, но может принять еще пару электронов (SnCl62-) и поэтому
    кислота       основание   кислота    основание              его рассматривают как кислоту:
                                                                       F                      F_ +
    HCl     +     NH3         NH4+ +    Cl-                        F – B + : NH3          F – B : NH3
    более         более       более     более                          F                      F
    сильная       сильное     слабая    слабое                    кислота      основание
    кислота       основание   кислота    основание                  F          ..                  F_ ..+
    Согласно Бренстеду – Лоури, сила кислоты зависит от ее        F–B       + :O(C2H5)2        F – B : O(C2H5)2
стремления отдать протон, а сила основания – от ее стремления       F                              F
связать протон. Серная кислота и хлористый водород – сильные      кислота      основание
кислоты, поскольку они очень легко отдают протон; напротив,

                                                          33     34

Страницы