химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

с,н,о-+ Н,(У

Исключение составляют карбоновые и сульфоиовые кислоты, Диссоциирующие в воде на протон и анион кислоты.

сн,соон + н,о <± сн,соо-+н,о+

Уксусная Ацетат-пон кисло i а

c6h,so,h + н,о ^ c(h5so; + н,о+

Бензолсульфокислот а Бензолсульфопат-ион

155

Задание 5.3. Напишите схему реакции кислотно-основного взаимодей ствия пропановой кислоты СН^СН2СООН с водой с образованием про паноат-иона Укажите кислоту, основание, сопряженную кисло гу и со пряженное основание Напишиге уравнение, по которому можно рассчитать константу кислотности пропановой кислоты

Таблица 51 Органические кислоты Бренстеда

Тип кислоты Класс органических соединений Представитель

SH Тиолы RSH Этаитиол C1H5SH 10 Э

ОН Спирты ROH Этанол C2H(OH 18

Карбоновые кислоты RCOOH Уксусная кислота СН3СООН 47

NH Амины RNH? Этанамин OH<;NH-> -30

СН Алканы RCH, Пропан CHsCHj -50

Для качественной оценки силы кислоты в качестве важнейшего критерия используется стабильность аниона Сила кислоты определяется стабильностью аниона (сопряженного основания), образующегося в результате отрыва протона Чем стабильней анион, тем сильнее кислота.

Стабильность аниона в свою очередь определяется степенью делокализации заряда, т е рассредоточения его по всей частице Поскольку возможность делокализации связана со строением, взаимным влиянием атомов внутри частицы, влиянием внешней среды (растворителя) и другими обстоятельствами, то оценка стабильности иона представляет собой комплексную задачу Обычно при обсуждении стабильности аниона учитываются следующие факторы

1) электроотрицательность элемента, отдающего протон,

2) поляризуемость атома, отдающего протон,

3) электронные эффекты углеводородных радикалов и заместителей в них,

4) способность аниона к сольватации, т е взаимодействию с молекулами растворителя

Эти факторы должны рассматриваться в совокупности В каждом конкретном случае один или несколько факторов будут преобладающими Сначала рассмотрим кратко сущность каждого фактора

Электроотрицательность элемента Чем больше электроотрицательность элемента в кислотном центре, тем сильнее он

156

тягивает к cege общую пару электронов и тем сильнее поляризована его связь с атомом водорода В связи с этим возрастает вероятность гетеролитического разрыва этой связи с образованием протона Н+ Зависимость выполняется только для элементов одного периода системы элементов

Задание 5.4. Сравните по шкале Полинга (см 1 4) электроотрицательность кислорода и азота и выскажите предположение какое из соедине-

ний__этанол С2Н^ОН или этанамин C2H,NH2 — должно проявлять более

сильные кислотные свойства Сопоставьте полученный вывод с количественной оценкой (см табл 5 1)

Поляризуемость элемента Поляризуемость элемента кислотного центра имеет даже большее значение, чем его электроотрицательность Так, атом серы, обладающий меньшей электроотрицательностью по сравнению с атомом кислорода, за счет большей по объему электронной оболочки (большей поляризуемости) легче распределяет (делокализует) заряд, чем атом кислорода Поэтому тиолы как SH-кислоты более сильные, чем спирты, являющиеся ОН-кислотами

Задание 5.5. Сравните по 1абл 5 1 кислошость этантиола C,H\SH и этанамина C,H.NH, Какое соединение является более сильной кислотой и почему'

Электронные эффекты радикала Углеводородные радикалы, связанные с кислотным центром, будут способствовать делокализации отрицательного заряда, если они обладают электроно-акцепторным действием И, наоборот, электронодонорное влияние будет снижать стабильность аниона, а следовательно, и кислотные свойства Например, в нитроуксусной кислоте за счет электроноак-Цепторной нитрогруппы происходит частичное оттягивание радикалом электронной плотности, что повышает делокализацию заряда и тем самым повышает кислотность По этой причине нитроуксусная кислота является более сильной кислотой, чем уксусная

02N-«-CH2COOH сн3соон рКа 17 4 7

Задание 5.6. Расположите в ряд по убыванию кислотности хлорук-Ую ОСН ' кислоты

--— — « tiviivjiv/i\n ¦ v шл 1J w j Ul Dili 1 IIIU l\riWIUIIlUVIII /\J \\J J ,x

ОННУЮ CICH'C00H' Уксусную CH СООН и трихлоруксусную О ССО

Способность аниона к сольватации Влияние рас-Творителя на кислотность вещества может быть очень значительным

157

Кислотно-основные свойства соединений оценивают в раствора Очень часто в качестве растворителя используется вода (если исск дуемое вещество в ней растворимо). В процессе растворения происходит взаимодействие между молекулами растворителя и растворенного вещества. Наиболее ярко этот процесс проявляется при растворении ионных соединений в полярных растворителях. Например, при растворении хлорида натрия в воде полярные молекулы воды способствуют диссоциации хлорида натрия на ионы, «окружая» катион и анион своеобразной оболочкой. Взаимодействие молекул или ионов растворенного вещества с растворителем называют процессом сольватации (от англ. solvent -— растворитель). Частным случаем сольватации является гидратация, т. е. взаимодействие растворенного вещества с молекулами воды. Чем эффективнее сольватиру-ется анион, тем он более устойчив. Небольшие по размеру анионы сольватируются лучше, чем анионы с разветвленными углеводородными радикалами.

Совокупность всех этих факторов и определяет силу кислоты в каждом конкретном случае. С некоторым упрощением можно сказать, что кислотность органических соединений падает в ряду: SH-кислоты>ОН-кислоты>]МН-кислоты>СН-кислоты. В этом ряду не учитываются карбоновые кислоты, проявляющие самые сильные кислотные свойства (см. табл. 5.1).

Основания. Органические соединения, в состав молекулы которых входят атомы азота, серы и кислорода, могут выступать в роли оснований, присоединяя протон за счет неподеленной пары электронов на внешней оболочке гетероатомов. Гетероатом в молекуле органического вещества, присоединяющий протон, называется центром основности. Примеры органических оснований приведены в табл. 5.2.

В результате присоединения протона к нейтральной молекуле образуются солеобразные ониевые соединения.

)

Таблица 5.2. Органические основания Бренстеда

Класс органических соединений Представитель Название образующихся оииевых соединений рК-вн*

Амины RNH2 Метанамин CH3NH2 Аммониевые 10,6

Спирты ROH Метанол СН3ОН Оксониевые -2,2

Тиолы RSH Метантиол CH,SH Сульфониевые -6,7

158

НХ ¦? [ВН]+ + X"

Осио- Кис- Сопря- Сопря-

вание лота женная жеиное

кислота основание

В зависимости от природы гетероатома образующиеся ониевые соединения называют аммониевые (центр основности — атом азота), оксониевые (центр основности — атом кислорода), и сульфониевые (центр основности — атом серы).

Сила основания определяется стабильностью образующегося катиона (сопряженной кислоты). Чем стабильней катион, тем сильнее основание. Стабильность катиона определяется суммой тех же факторов, что и стабильность аниона, с той лишь разницей, что влияние этих факторов на основность противоположно тому влиянию, которое они оказывали на кислотность. Например, наличие в углеводородном радикале электронодонорных заместителей будет способствовать стабилизации катиона и, следовательно, повышать силу основания. Напротив, электроноакцепторные заместители будут дестабилизировать катион и уменьшать основность соединения. Исходя из природы атомов кислорода, азота и серы, можно сделать вывод, что наиболее электроотрицательный атом кислорода за счет более прочного удерживания неподеленной пары электронов менее склонен присоединять протон по сравнению, например, с атомом азота. Действительно, амины обычно более сильные основания, чем спирты. Электроны атомов азота и серы менее прочно удерживаются ядром и более доступны для связи с протоном. Однако у атома серы электронная плотность рассредоточена в большем объеме по сравнению с атомом азота и кислорода. Плотность заряда становится меньшей и атом серы слабее связывает протон. Поэтому тиолы более слабые основания, чем амины и спирты.

Кислотные и основные свойства органических соединений будут неотъемлемым элементом при изучении химических свойств различных классов и групп органических веществ.

¦ Вопросы и упражнения

I- Дайте определение понятиям кисло 1Ы и основания по теории Бренстеда. Перечислите основные типы органических кислот н оснований.

— Дайте определение понятиям сопряженной кислоты и сопряженного основания. Как зависит сила кислоты от стабильности сопряженного основания?

3- От каких факторов зависит стабильность аниона?

Почему оксониевые основания обычно более слабые, чем аммониевые основания?

л' д3* количесгвенно оценивают кислотность органических соединении? эт ' Да"ге определение понятиям сольватации и гидратации Какое из * понятий является более общим?

159

5.2. СПИРТЫ

• Спиртами называются производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные группы.

В зависимости от числа гидроксильных групп спирты подразделяются на одно-, двух-, трехатомные и т. д. Двухатомные спирты часто называют гликолями по названию простейшего представителя этой группы — этиленгликоля (или просто гликоля). Спирты, содержащие большее количество гидроксильных групп, обычно объединяют общим названием многоатомные спирты.

Одноатомиые Двухатомные Трехатомные

СНд—он сн2—сн2 сн2—СН—СН2

11 111

ОН он он он он

Метанол Этандиол-1,2 Пропантриол-1,2,3

(этиленглиноль) (глицерин)

В зависимости от характера углеводородного радикала спирты делятся на алифатические, алициклические и ароматические. В отличие от галогенопроизводных, у ароматических спиртов гидроксильная группа не связана непосредственно с атомом углерода ароматического кольца. Соединения, гидроксильная группа в которых непосредственно связана с ароматическим кольцом, называются фенолами (см. 5.3).

Спирты -j

1 1

ес!ие

Алифатические Алицикличесние Ароматические

СН3СН2ОН

ОН

СН2ОН

Этанол

Цинлогексанол

Бензиловый спирт

5.2.1. НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ

По з

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
заказать машину на свадьбу
пкгтук 226с-024е-05
стеллаж для баллонов воды
советский спорт ивентика банк

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.09.2017)