Химические методы анализа - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

75
II.6. Концепция Гутмана и Линдквиста
Гутман и Линдквист рассматривали кислотно-основное равнове-
сие как миграцию ионов (ионотропию) от одного соединения к друго-
му, например, как катионотропное (миграция катионов) и анионотроп-
ное (миграция анионов) взаимодействия с растворителем, которые свя-
заны с представлениями о сольвосистемах.
В катионотропных сольвосистемах донором катионов является
кислота, в то время как акцептором протонов является основание. В
анионотропных сольвосистемах кислотой принято считать акцептор
анионов, а основанием – донор анионов.
Ниже представлены основные схемы ионотропных взаимодей-
ствий:
А. Миграция катиона в среде растворителя
2HM ↔ H
2
M
+
+ M
−
(CH
3
COOH + CH
3
COOH ↔ CH
3
COOH
2
+
+ CH
3
COO
−
)
донор протона акцептор донор протона акцептор
протона протона
1. Проявление кислотных свойств донор - кислоты НА из-за ки-
слого характера среды следующее:
HA + HM ↔ H
2
M
+
+ A
−
(HClO
4
+ CH
3
COOH (безводная) ↔ CH
3
COOH
2
+
+ ClO
4
−
)
донор-кислота
2. Проявление оснòвных свойств акцептор-основания В в связи с
основным характером среды:
B + HM ↔ BH
+
+ M
−
[ в среде безводной уксусной кислоты:
(CH
3
)
3
N + CH
3
COOH ↔ (CH
3
)
3
NH
+
⋅CH
3
COO
−
]
акцептор-основание
Б. Миграция аниона в среде самого растворителя:
HS + HS ↔ HS
2
−
+ H
+
донор акцептор кислота основание
протона протона
1. Проявление кислотных свойств акцептор-кислоты А, сопро-
вождающееся присоединением аниона кислоты молекулой растворите-
ля и обусловливающее кислотный характер среды:
A + HS ↔ AS
−
+ H
+
[в водной среде: CO
2
+ OH
−
↔ HCO
3
−
]
акцептор-
кислота
2. Проявление оснòвных свойств донор-основанием ВА, которое
сопровождается образованием HSA
−
:
76
BA + HS ↔ B
+
+ HSA
−
[ Al(OH)
3
+ KOH ↔ KAlO
2
+ H
2
O]
донор-основание
Таким образом, химическое соединение обнаруживает кислот-
ные свойства в том случае, если оно переносит на молекулу раствори-
теля свой катион. В том же случае, когда оно переносит на молекулу
растворителя свой анион, оно проявляет оснòвные свойства. Если же
молекула растворителя переносит свой анион на молекулу химическо-
го соединения, растворенного в нем, то данное соединение проявляет
кислотные свойства, а если молекула растворителя переносит катион,
то растворенное в нем вещество проявляет оснòвные свойства.
Покажем пример взаимодействия хлорной кислоты с тримети-
ламином в среде безводной уксусной кислоты:
а) HClO
4
+ CH
3
COOH ↔ CH
3
COOH
2
+
+ ClO
4
−
HA + HM ↔ H
2
M
+
+ A
−
донор- акцептор-
кислота основание
б) (CH
3
)
3
N + CH
3
COOH
2
+
↔ (CH
3
)
3
NH
+
+ CH
3
COOH
акцептор- донор-
основание кислота
(CH
3
)
3
NH
+
+ ClO
4
−
↔ (CH
3
)
3
NHClO
4
кислота основание продукт кислотно-
основного взаимодействия
Можно отметить, что схема Гутмана и Линдквиста не отличает-
ся в принципе от схемы, рассмотренной в теории сольвосистем.
Взаимодействие между кислотой и основанием по Гутману и
Линдквисту протекает только в присутствии растворителя, хотя многие
реакции кислотно-основного взаимодействия могут протекать и в от-
сутствии растворителя. Поэтому данную концепцию можно рассмат-
ривать как один из вариантов теории Бренстеда, так как донорно-
акцепторный перенос ионов водорода заменен переносом ионов. Вме-
сто термина «прототропные» реакции в концепции Бренстеда здесь
применяется термин «ионотропные» реакции или взаимодействия. Это
по большому счету одно и то же явление.
II.7. Концепция Льюиса
В данной концепции, достаточно известной и популярной осо-
бенно в органической химии, рассматриваются в единстве конституци-
                 II.6. Концепция Гутмана и Линдквиста                                        BA + HS ↔ B+ + HSA−
                                                                                       [ Al(OH)3 + KOH ↔ KAlO2 + H2O]
       Гутман и Линдквист рассматривали кислотно-основное равнове-                 донор-основание
сие как миграцию ионов (ионотропию) от одного соединения к друго-             Таким образом, химическое соединение обнаруживает кислот-
му, например, как катионотропное (миграция катионов) и анионотроп-     ные свойства в том случае, если оно переносит на молекулу раствори-
ное (миграция анионов) взаимодействия с растворителем, которые свя-    теля свой катион. В том же случае, когда оно переносит на молекулу
заны с представлениями о сольвосистемах.                               растворителя свой анион, оно проявляет оснòвные свойства. Если же
       В катионотропных сольвосистемах донором катионов является       молекула растворителя переносит свой анион на молекулу химическо-
кислота, в то время как акцептором протонов является основание. В      го соединения, растворенного в нем, то данное соединение проявляет
анионотропных сольвосистемах кислотой принято считать акцептор         кислотные свойства, а если молекула растворителя переносит катион,
анионов, а основанием – донор анионов.                                 то растворенное в нем вещество проявляет оснòвные свойства.
       Ниже представлены основные схемы ионотропных взаимодей-                Покажем пример взаимодействия хлорной кислоты с тримети-
ствий:                                                                 ламином в среде безводной уксусной кислоты:
       А. Миграция катиона в среде растворителя                              а) HClO4 + CH3COOH ↔ CH3COOH2+ + ClO4−
                         2HM ↔ H2M+ + M−                                            HA +       HM       ↔     H2M+     + A−
       (CH3COOH + CH3COOH ↔ CH3COOH2+ + CH3COO−)                                   донор-   акцептор-
    донор протона      акцептор         донор протона   акцептор                  кислота   основание
                       протона                          протона
      1. Проявление кислотных свойств донор - кислоты НА из-за ки-          б) (CH3)3N + CH3COOH2+ ↔ (CH3)3NH+ + CH3COOH
слого характера среды следующее:                                                акцептор-        донор-
                     HA + HM ↔ H2M+ + A−                                       основание        кислота
     (HClO4 + CH3COOH (безводная) ↔ CH3COOH2+ + ClO4−)
 донор-кислота                                                                        (CH3)3NH+ + ClO4− ↔ (CH3)3NHClO4
       2. Проявление оснòвных свойств акцептор-основания В в связи с                  кислота      основание      продукт кислотно-
основным характером среды:                                                                                     основного взаимодействия
                        B + HM ↔ BH+ + M−
                                                                              Можно отметить, что схема Гутмана и Линдквиста не отличает-
[ в среде безводной уксусной кислоты:
                                                                       ся в принципе от схемы, рассмотренной в теории сольвосистем.
             (CH3)3N + CH3COOH ↔ (CH3)3NH+⋅CH3COO−]                           Взаимодействие между кислотой и основанием по Гутману и
     акцептор-основание
                                                                       Линдквисту протекает только в присутствии растворителя, хотя многие
      Б. Миграция аниона в среде самого растворителя:
                                                                       реакции кислотно-основного взаимодействия могут протекать и в от-
                   HS + HS ↔ HS2− + H+                                 сутствии растворителя. Поэтому данную концепцию можно рассмат-
                    донор    акцептор кислота основание
                   протона   протона                                   ривать как один из вариантов теории Бренстеда, так как донорно-
       1. Проявление кислотных свойств акцептор-кислоты А, сопро-      акцепторный перенос ионов водорода заменен переносом ионов. Вме-
вождающееся присоединением аниона кислоты молекулой растворите-        сто термина «прототропные» реакции в концепции Бренстеда здесь
ля и обусловливающее кислотный характер среды:                         применяется термин «ионотропные» реакции или взаимодействия. Это
                       A + HS ↔ AS− + H+                               по большому счету одно и то же явление.
               [в водной среде: CO2 + OH− ↔ HCO3−]
                              акцептор-
                                                                                            II.7. Концепция Льюиса
                              кислота
      2. Проявление оснòвных свойств донор-основанием ВА, которое            В данной концепции, достаточно известной и популярной осо-
сопровождается образованием HSA−:                                      бенно в органической химии, рассматриваются в единстве конституци-


                                   75                                                                     76

Страницы