Хімічний каталог кислотність і основність по Льюїсу

Кислотність і основність по Льюїсу

За Льюїсу, кислотні та основні властивості органічних сполук оцінюються за здатністю приймати або надавати електронну пару з подальшим утворенням зв'язку. Атом, що приймає електронну пару, є акцептором електронів, а з'єднання, що містить такий атом, слід віднести до кислот. Атом, що надає електронну пару, є донором електронів, а з'єднання, що містить такий атом, - підставою.

У порівнянні з протонної теорією Бренстеда теорія Льюїса носить більш загальний характер і охоплює більш широке коло з'єднань. З урахуванням енергетичних характеристик беруть участь в кислотно-основних взаємодіях орбіталей кислотою Льюїса є молекула з низькою по енергії вільної молекулярної орбиталью, а підставою Льюїса - молекула, що надає для міжмолекулярної взаємодії високу по енергії заповнену молекулярну орбіталь. Саме кислотами Льюїса можуть бути атом, молекула або катіон: протон, галогеніди елементів другої і третьої груп Періодичної системи, галогеніди перехідних металів - BF3. ZnCl2. AlCl3. FeCl3. FeBr3. TiCl4. SnCl4. SbCl5. катіони металів, сірчаний ангідрид - SO3. карбкатион. До підстав Льюїса відносяться аміни (RNH2. R2NH, R3N), спирти ROH, прості ефіри ROR, Меркаптани RSH, тіоефіри RSR, аніони, сполуки, що містять p-зв'язку (в тому числі ароматичні та гетероциклічні сполуки), особливо якщо їх донорная здатність посилена електронодонорними заступниками.

Тепер спробуємо порівняти два підходи (Бренстеда і Льюїса) до визначення кислот і підстав. Як видно з визначень, підстави Льюїса є тотожними підставам Бренстеда: ті й інші є донорами пари електронів. Різниця лише в тому, куди витрачається ця електронна пара. Підстави Бренстеда надають її для зв'язку з протоном і тому є окремим випадком підстав Льюїса, які надають електронну пару будь частці з вакантною орбиталью. Більш істотні відмінності відзначаються в трактуванні кислот. Теорія Бренстеда охоплює лише протонні кислоти, тоді як кислоти Льюїса - це будь-які з'єднання з вільною орбиталью. Протонні кислоти розглядаються в теорії Льюїса не як кислоти, а як продукти нейтралізації протона підставами. Наприклад, сірчана кислота - продукт нейтралізації кислоти Н + підставою. соляна кислота - продукт нейтралізації Н + підставою Cl-.

При взаємодії кислот і підстав Льюїса утворюються донорно-акцепторні (кислотно-основні) комплекси самої різної природи. Нижче наведені приклади таких взаємодій.

Органічна хімія багата прикладами подібних взаємодій, в яких ковалентний зв'язок утворюється в результаті взаємодії частинки, що має заповнену орбиталь, з часткою, що має вакантну орбіталь. Ці процеси можуть розглядатися як кислотно-основні реакції Льюїса. Більш широке охоплення конкретних об'єктів, характерний для теорії Льюїса, більш істотні відмінності в природі з'єднань призводять до того, що ряд відносної сили кислот і підстав Льюїса не має настільки універсального характеру, як для кислот і основ Бренстеда. Для кислот Льюїса неможливо скласти таблицю зі строгими кількісними характеристиками кислотності, як це зроблено для кислот Бренстеда (див. Табл. 1). Для них є лише якісна приблизна послідовність кислотності. Так, для кислот Льюїса типу галогенідів металів кислотність падає в ряду: BX3> AlX3> FeX3> SbX5 >> SnX4> ZnX2.

Підсумовуючи викладене, зазначимо, що в даний час в оцінці кислотно-основних властивостей органічних сполук є дві теорії. Чи можна сказати, що одна з них має суттєві переваги перед іншою. Однозначної відповіді на це запитання не може бути. Так, теорія Льюїса має більш загальний характер і охоплює більш широке коло конкретних об'єктів. Теорія Бренстеда-Лоурі характеризується більш суворим урахуванням кількісних характеристик кислотності і основності. Перевага тієї чи іншої теорії можна дати лише з урахуванням конкретного змісту обговорюваного питання. Якщо обговорюються процеси, що протікають за участю водородсодержащих речовин, в яких важливу роль відіграють реакції перенесення протона і істотний вплив роблять водневі зв'язку, мабуть, в цих випадках перевагу треба віддати теорії Бренстеда-Лоурі. Важливою перевагою теорії Льюїса є те, що будь-яка органічна сполука може бути представлено як кислотно-основний комплекс. Під час обговорення гетеролітичних реакцій, в яких кислоти Льюїса беруть участь як електрофільні реагенти, а підстави Льюїса - як нуклеофіли, перевага повинна бути віддана теорії Льюїса. Хіміки навчилися вміло використовувати переваги кожної з названих теорій.

Книга відомих англійських вчених розкриває основні принципи хімії навколишнього середовища та їх дія в локальних і глобальних масштабах. Важливий аспект книги полягає в розкритті механізму дії природних геохімічних процесів в різних масштабах часу і впливу на них людської діяльності. Показуються хімічний склад, походження і еволюція земної кори, океанів і атмосфери. Детально розглядаються процеси вивітрювання та їх вплив на хімічний склад осадових утворень, грунтів і поверхневих вод на континентах. Для студентів і викладачів факультетів біології, географії та хімії університетів і викладачів середніх шкіл, а також для широкого кола Новомосковсктелей.