Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.2: Огляд кислотно-лужних реакцій

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20654

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Визначення кислотності та основності Бронстеда-Лоурі

    Ми почнемо наше обговорення кислотно-лужної хімії з кількох важливих визначень. Перший з них був запропонований в 1923 році датським хіміком Йоханнесом Бронстедом та англійським хіміком Томасом Лоурі, і став відомий як визначення кислотності та основності Бронстеда-Лоурі. Кислота, за визначенням Бронстеда-Лоурі, - це вид, який діє як донор протонів, тоді як основа - акцептор протонів. Ми вже обговорювали в попередньому розділі один з найбільш знайомих прикладів кислотно-лужної реакції Бронстеда-Лоурі між соляною кислотою та гідроксид-іоном:

    Основою є гідроксид-іон, а кислота - гідрохлоридна кислота. Кон'югатна кислота - це вода, а кон'югатна основа - іон хлору.

    У цій реакції протон переноситься з HCl (кислоти, або донора протона) в гідроксид-іон (основа, або протонний акцептор). Як ми дізналися в попередньому розділі, вигнуті стрілки зображують рух електронів в цьому процесі розриву зв'язку та формування зв'язків.

    Після того, як кислота Brønsted-Lowry дарує протон, те, що залишається, називається сполученою основою. Хлорид-іон, таким чином, є кон'югатною основою соляної кислоти. І навпаки, коли основа Бронстеда-Лоурі приймає протон, він перетворюється в його кон'югатну кислотну форму: вода, таким чином, є кон'югатною кислотою гідроксид-іона.

    Ось органічна кислотно-лужний реакція, між оцтовою кислотою і метиламіном:

    Оцтова кислота - це кислота і метиламін в основі, а ацетатний іон - кон'югатна основа, а іон метиламмонію - кон'югатна кислота.

    У зворотному напрямку цієї реакції ацетат-іон є основою, а іон метиламмонію (протонований метиламін) - кислотою.

    Ацетатний іон є основою, а метиламмоній - кислота, що означає, що оцтова кислота є кон'югатною кислотою, а метиламін - кон'югатною основою.

    Що робить з'єднання кислим (ймовірно, подарує протон) або основним (ймовірно, прийме протон)? Відповідь на це питання є однією з наших основних робочих місць у цьому розділі, і вона вимагатиме від нас використовувати більшу частину того, що ми дізналися про органічну структуру в перших двох розділах, а також ідеї про термодинаміку, які ми розглянули в розділі 6.

    А поки розглянемо лише одне загальне властивість основ: щоб виступати в якості основи, молекула повинна мати реактивну пару електронів. У всіх кислотно-лужних реакціях, які ми побачимо в цьому розділі, основний вид має атом з самотньою парою електронів. Коли метиламін виступає в якості основи, наприклад, одинока пара електронів на атомі азоту використовується для формування нового зв'язку з протоном.

    Очевидно, що іон метиламмонію не може виступати в якості основи - він не має реактивної пари електронів, з якими можна приймати протон.

    Пізніше, в главі 14, ми вивчимо реакції, в яких пара електронів у зв'язку алкена або ароматичного кільця діють основним чином - але поки зосередимося на основності незв'язних (одиночної пари) електронів.

    Вправа Template:index

    C завершити реакції нижче - іншими словами, намалюйте структури для відсутніх сполучених кислот і сполучених підстав, які виходять з наданих криволінійних стрілок.

    Визначення Льюїсом кислотності та основності

    Картина Бронстеда-Лоурі кислот і підстав як донорів протонів і акцепторів не є єдиним визначенням у загальному вживанні. Більш широке визначення дає визначення Льюїса кислотності і основності, при якому кислота Льюїса є електронно-парним акцептором, а основа Льюїса - донором електронної пари. Це визначення охоплює реакції переносу протонів Бронстеда-Лоурі, але також включає реакції, в яких не бере участі перенесення протонів. Взаємодія між катіоном магнію (Mg+2) і карбонільним киснем є поширеним прикладом кислотно-лужної реакції Льюїса в біологічних реакціях, каталізованих ферментами. Карбонільний кисень (основа Льюїса) дарує пару електронів катіону магнію (кислота Льюїса).

    Хоча важливо бути знайомим з визначенням кислотності Льюїсом, основна увага протягом решти цієї глави буде зосереджена на кислотно-лужних реакціях (протон-переносять) типу Бронстеда-Лоурі.