Embed Size (px)
Citation preview
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Лекция 3 Теория кислот и оснований в органической химии
лектор Бунев Александр Сиясатович
Институт Химии и Инженерной Экологии кафедра
«Химия, Химические Процессы и Технологии»
Теория кислот и оснований Роберта Бойля - Никола Ламери
2
Acid Base
Теория кислот Либиха
3
Кислота - вещество, способное реагировать с металлами с выделением водорода.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Электролитическая теория кислот и оснований. Теория Аррениуса - Оставальда
4
Кислоты - это вещества, образующие в водном растворе гидратированные катионы водорода (ионы оксония) и анионы кислотного остатка
Основания - это вещества, диссоциирующие в водном растворе образованием катиона металла и гидроксид-аниона
HA H + A
MeOH Me + OH
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури
5
Кислоты - это молекулы или ионы, способные быть донорами протонов
Основания - это молекулы или ионы, способные быть акцепторами протонов
H:A H + :A
:A + H HA
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури
6
АН - кислота Брёнстеда В - основание Брёнстеда А- - сопряженное основание кислоты Брёнстеда АН BH+ - сопряженная кислота основания Брёнстеда B
AH + B A + BH
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури
7
OH
OO
O
OOH
H O H
HNH2 H O H NH3
HO S OHO
OH O H HO S O
O
O H O H
H
Классификация кислот Брёнстеда
8
R OHR NH2R SHR PH2R CH3
ОН-кислоты
NH-кислоты
SH-кислоты
PH-кислоты
CH-кислоты
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
9
2H2O H3O+ + OH-
Kp =a(H3O)+ • a(OH)-
a(H2O)2
Kp ≈ Kauto = [H3O+][OH-] = 1×10-14 mol2/l2
[H3O+] = [OH-] = √10-14 = 10-7
pH = -log[H3O+]
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
10
AH + H2O H3O+ + A-
Ka =[H3O+][A-]
[HA]pKa = -logKa
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
11
HI H2SO4 HF H2S HCN H3BO4 SH NH3
pKa -10 -3 3.18 7 9.21 9.24 14 33
NC H
NCCN
NCCN
CN
NC
NCH F3C S
O
OOH
H
O
OH
OH
NO2O2N
pKa -11 -5 0 3.75 4.09
SH O O
H H
OH
H H
NH2
O2N
pKa 6.5 9 10 16 18.4
H H NH
HH
CH3 H
H H
pKa 26 25 41 43 65
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
12
OHMeONa
ONaMeOH
pKa 10 pKa 15.5
ONaMeOH
pKa 15.5
OHMeONa
pKa 10
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
13
Перечислите нижеприведенные кислоты в порядке увеличения константы кислотности
CH3COOH CF3COOH CH2ClCOOH
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
14
H
H
O
OHHH
H
O
OHClF
F
O
OHF
pKa 4.76 2.86 0.23
H
H
O
OHHH O H H
H
O
OHH O H
H
H
H
O
OHHH O H H
H
O
OClH O H
H
H
H
O
OHHH O H F
F
O
OFH O H
H
-I
-I
-I
Протолитическая теория Брёнстеда-Лоури Сила кислот и оснований
15
Почему тринитрометан более сильная кислота, чем трифенилметан?
O2N
NO2
HO2N
O2NNO2
O2NH
-IpKa 0
H
H
pKa 33 +M
Теория кислот и оснований Льюиса
16
Кислота Льюиса - молекула (или катион), с которой образует связь основание, является акцептором электронной пары. Основание Льюиса - молекула (или анион), которая является донором электронной пары.
A
Acid
B
Base
A B
Теория кислот и оснований Льюиса
17
Cl BCl
ClH Cl ZnCl Hg
O F H NHH SH N
Теория кислот и оснований Льюиса
18
F B FF
O B OF
FF
Теория Пирсона Жесткие и мягкие кислоты и основания (ЖМКО)
19
Уравнение Эдвардса
где К - константа равновесия реакции основания В с кислотой А; К0 - константа равновесия основания Н2О с кислотой А; Р - поляризуемость основания В; Н - относительная протонная бренстедовская основность этого основания, т.е. константа диссоциации сопряженной ему кислоты BH+, деленная константу диссоциации H3O+ в воде; a и b - эмпирические константы, зависящие от природы кислоты А.
log KK0
= a×P + b×H
Теория Пирсона Жесткие и мягкие кислоты и основания (ЖМКО)
20
Основание Льюиса называют мягким, если его донорный атом легко поляризуем (большая величина Р в уравнении Эдвардса). Донорный атом имеет большие размеры, низкую степень окисления, низкий п о т е н ц и а л и о н и з а ц и и , н и з к у ю электроотрицательность, легкую деформируемость валентной оболочки. Основание Льюиса называют жестким, если его донорный атом тяжело поляризуем. Реакционная способность такого основания определятся главным образом его протонной основностью (H > P). Донорный атом имеет малые размеры, высокий потенциал ионизации, трудно деформируемую электронную оболочку.
Теория Пирсона Принцип ЖМКО
21
Жесткие основания Льюиса реагируют с жесткими кислотами Льюиса , мягкие кислоты Льюиса реагируют с мягкими основаниями Льюиса.
Кислоты ОснованияЖесткие
H+, Li+, Mg2+, BF3, AlCl3, SO3, RCO+
Жесткие H2O, OH-, F-, Cl-, RCOO-, NH3,
RNH2, ROH, RO-
Промежуточные Fe2+, Cu2+, Zn2+, R3C+, BR3
Промежуточные PhNH2, Br-
Мягкие RHal, ROTs, CH3+, Cu+, Ag+, BH3,
Br2, I2
Мягкие RSH, R2S, RS-, I-, CN-, R3P
Теория Пирсона Принцип ЖМКО
22
s-h + h-s = s-s + h-h
K ≈ 109
CH3OH + HI CH3I + HOH
Самостоятельная работа
23
1. Обязательно прочитать Реутова: том 1, стр. 195-311, 78-107.
2. Письменный ответ на вопросник до 17:00 25.09.2017 г. 3. Подготовка к контрольной работе.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!
лектор Бунев Александр Сиясатович
Институт Химии и Инженерной Экологии кафедра
«Химия, Химические Процессы и Технологии»
