Nukleofilitāte pret vienkāršumu
Skābes un bāzes ir divi svarīgi jēdzieni ķīmijā. Viņiem ir pretrunīgas īpašības. Nukleofils ir termins, ko vairāk izmanto organiskajā ķīmijā, lai aprakstītu reakcijas mehānismus un ātrumus. Strukturāli starp bāzēm un nukleofīliem nav izteiktas atšķirības, taču funkcionāli tie veic dažādus pienākumus.
Kas ir nukleofilitāte?
Nukleofilitāte nozīmē sugas spēju darboties kā nukleofilam. Nukleofils var būt jebkurš negatīvs jons vai jebkura neitrāla molekula, kurai ir vismaz viens nedalīts elektronu pāris. Nukleofils ir viela, kas ir ļoti elektropozitīva, tāpēc patīk mijiedarboties ar pozitīvajiem centriem. Tas var ierosināt reakcijas, izmantojot vientuļo elektronu pāri. Piemēram, kad nukleofils reaģē ar alkilhalogenīdu, nukleofila vientuļais pāris uzbrūk oglekļa atomam, kas satur halogēnu. Šis oglekļa atoms ir daļēji pozitīvi uzlādēts elektronegativitātes starpības dēļ starp to un halogēna atomu. Pēc tam, kad nukleofils pievienojas ogleklim, halogēns atstāj. Šāda veida reakcijas ir pazīstamas kā nukleofīlās aizvietošanas reakcijas. Ir arī cita veida reakcijas, ko ierosina nukleofili, ko sauc par nukleofīlajām eliminācijas reakcijām. Nukleofilitāte stāsta par reakcijas mehānismiem; tādējādi tas ir reakcijas ātruma rādītājs. Piemēram, ja nukleofilitāte ir augsta, tad noteikta reakcija var būt ātra, un, ja nukleofilitāte ir zema, reakcijas ātrums ir lēns. Tā kā nukleofili ziedo elektronus, saskaņā ar Lūisa definīciju tie ir bāzes.
Kas ir Basicity?
Pamatiskums ir spēja darboties kā pamats. Dažādi zinātnieki bāzes definē vairākos veidos. Arrhenius definē bāzi kā vielu, kas šķīdumam piešķir OH– jonus. Bronsted-Lowry definē bāzi kā vielu, kas spēj pieņemt protonu. Pēc Lūisa domām, jebkurš elektronu donors ir bāze. Saskaņā ar Arrhenius definīciju savienojumam ir jābūt hidroksīda anjonam un spējai nodot to kā hidroksīda jonu, lai kļūtu par bāzi. Bet saskaņā ar Lūisa un Bronsted-Lowry teikto, var būt molekulas, kurām nav hidroksīdu, bet kuras var darboties kā bāze. Piemēram, NH3 ir Lūisa bāze, jo tā var nodot elektronu pāri uz slāpekļa. Na2CO3 ir Bronsted-Lowry bāze bez hidroksīda grupām, taču tai ir spēja pieņemt ūdeņražus.
Bāzēm ir slidenas ziepju sajūtas un rūgta garša. Tie viegli reaģē ar skābēm, veidojot ūdens un sāls molekulas. Kaustiskā soda, amonjaks un cepamā soda ir dažas no izplatītākajām bāzēm, ar kurām mēs sastopamies ļoti bieži. Bāzes var iedalīt divās kategorijās, pamatojoties uz to spēju atdalīties un ražot hidroksīda jonus. Spēcīgas bāzes, piemēram, NaOH un KOH, tiek pilnībā jonizētas šķīdumā, lai iegūtu jonus. Vājas bāzes, piemēram, NH3, ir daļēji disocītas un rada mazāku daudzumu hidroksīda jonu. Kb ir bāzes disociācijas konstante. Tas norāda uz spēju zaudēt vājas bāzes hidroksīda jonus. Skābes ar augstāku pKa vērtību (vairāk nekā 13) ir vājas skābes, bet to konjugētās bāzes tiek uzskatītas par stiprām bāzēm. Lai pārbaudītu, vai viela ir bāze, mēs varam izmantot vairākus indikatorus, piemēram, lakmusa papīru vai pH papīru. Bāzēm pH vērtība ir augstāka par 7, un sarkanais lakmuss kļūst zils.
Kāda ir atšķirība starp nukleofilitāti un pamatīgumu?
• Atšķirība starp nukleofilitāti un bāziskumu ir būt nukleofilam vai bāzei.
• Visi nukleofili ir bāzes, bet visas bāzes nevar būt nukleofīli.
• Pamatīgums ir spēja pieņemt ūdeņradi, tādējādi veikt neitralizējošas reakcijas, bet nukleofilitāte ir spēja uzbrukt elektrofiliem, lai ierosinātu noteiktu reakciju.
