J. Lyuis kislotalar va asoslarning umumiyroq nazariyasini taklif qildi.
Lyuis asoslari Bular elektron juft donorlar (spirtli ichimliklar, alkogolli anionlar, efirlar, aminlar va boshqalar).
Lyuis kislotalari - ular elektron juft qabul qiluvchilardir , bular. bo'sh orbitalga ega bo'lgan birikmalar (vodorod ioni va metall kationlari: H +, Ag +, Na +, Fe 2+; ikkinchi va uchinchi davr elementlarining galogenidlari BF 3, AlCl 3, FeCl 3, ZnCl 2; galogenlar; qalay va oltingugurt birikmalari: SnCl 4, SO 3).
Shunday qilib, Bronsted va Lyuis asoslari bir xil zarralardir. Biroq, Bronsted asosliligi faqat protonni biriktirish qobiliyatidir, Lyuis asosliligi esa kengroq tushuncha bo'lib, pastda joylashgan erkin orbitaga ega bo'lgan har qanday zarracha bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatini anglatadi.
Lyuis kislota-asos o'zaro ta'siri donor-akseptor ta'siri bo'lib, har qanday geterolitik reaktsiya Lyuis kislotasi va Lyuis asosining o'zaro ta'siri sifatida ifodalanishi mumkin:
Lyuis kislotalari va asoslarining kuchini solishtirish uchun yagona shkala mavjud emas, chunki ularning nisbiy kuchi qaysi moddaning standart sifatida qabul qilinishiga bog'liq bo'ladi (Bronsted kislotalari va asoslari uchun bu standart suv). Lyuisga ko'ra kislota-asos o'zaro ta'sirining qulayligini baholash uchun R. Pearson "qattiq" va "yumshoq" kislotalar va asoslarning sifat nazariyasini taklif qildi.
Qattiq asoslar yuqori elektronegativlikka va past polarizatsiyaga ega. Ularning oksidlanishi qiyin. Ularning eng yuqori egallagan molekulyar orbitallari (HOMO) past energiyaga ega.
Yumshoq zaminlar past elektronegativlikka va yuqori polarizatsiyaga ega. Ular oson oksidlanadi. Ularning eng yuqori egallagan molekulyar orbitallari (HOMO) yuqori energiyadir.
Qattiq kislotalar yuqori elektronegativlikka va past polarizatsiyaga ega. Ularni tiklash qiyin. Ularning eng past erkin molekulyar orbitallari (LUMO) kam energiyaga ega.
Yumshoq kislotalar past elektronegativlikka va yuqori polarizatsiyaga ega. Ularni tiklash oson. Ularning eng past erkin molekulyar orbitallari (LUMO) yuqori energiyadir.
Eng qattiq kislota - H +, eng yumshoq - CH 3 Hg +. Eng qattiq asoslar F - va OH - , eng yumshoqlari - I - va H - .
Jadval 5. Qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar.
|
O'rta | ||
|
H + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ , Fe 3+ , BF 3 , AlCl 3 , RC + = O |
Cu 2+, Fe 2+, Zn 2+, R 3 C + |
Ag +, Hg 2+, I 2 |
|
asoslar |
||
|
H 2 O, OH - , F - , ROH, RO - , R 2 O, NH 3 , RNH 2 |
ArNH 2, Br -, C 5 H 5 N |
R 2 S, RSH, RS - , I - , H - , C 2 H 4 , C 6 H 6 |
Pirsonning qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar printsipi (HICA printsipi):
Qattiq kislotalar qattiq asoslar bilan, yumshoq kislotalar esa yumshoq asoslar bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Bu yuqori reaktsiya tezligida va barqarorroq birikmalar hosil bo'lishida ifodalanadi, chunki energiya jihatidan yaqin orbitallar orasidagi o'zaro ta'sir energiya jihatidan sezilarli darajada farq qiluvchi orbitallar orasidagi o'zaro ta'sirga qaraganda samaraliroqdir.
IMCA printsipi raqobatlashuvchi jarayonlarning ustun yo'nalishini aniqlash uchun ishlatiladi (eliminatsiya va nukleofil almashtirish reaktsiyalari, atrofdagi nukleofillar ishtirokidagi reaktsiyalar); detoksifikatsiya qiluvchi va dori vositalarini maqsadli yaratish uchun.
Kislotalar va asoslar nazariyalari
Kislotalar va asoslar nazariyalari- kislotalar va asoslarning tabiati va xossalarini tavsiflovchi fundamental fizik-kimyoviy tushunchalar majmui. Ularning barchasi kislotalar va asoslarning ta'riflarini kiritadi - bir-biri bilan reaksiyaga kirishadigan moddalarning ikki klassi. Nazariyaning vazifasi kislota va asos o'rtasidagi reaksiya mahsulotlarini va uning paydo bo'lish ehtimolini bashorat qilishdan iborat bo'lib, ular uchun kislota va asos kuchining miqdoriy xarakteristikalari qo'llaniladi. Nazariyalar orasidagi farq kislotalar va asoslarning ta'riflarida, ularning kuch xususiyatlarida va natijada ular orasidagi reaktsiya mahsulotlarini bashorat qilish qoidalarida yotadi. Ularning barchasi o'zlarining qo'llash sohasiga ega, ular qisman kesishadi.
Kislota-asos o'zaro ta'siri tabiatda juda keng tarqalgan bo'lib, ilmiy va ishlab chiqarish amaliyotida keng qo'llaniladi. Kislotalar va asoslar haqidagi nazariy g'oyalar kimyoning barcha kontseptual tizimlarini shakllantirishda muhim ahamiyatga ega va barcha asosiy kimyoviy fanlarda ko'plab nazariy tushunchalarning rivojlanishiga ko'p qirrali ta'sir ko'rsatadi.
Zamonaviy kislotalar va asoslar nazariyasiga asoslanib, suvli va suvsiz elektrolitlar eritmalari kimyosi, suvsiz muhitda pH-metriya, gomo- va geterogen kislota-ishqor katalizlari, kislotalik funktsiyalari nazariyasi kabi kimyoviy fanlarning bo'limlari. , va boshqalar ishlab chiqilgan.
Kislota-asos o'zaro ta'siri haqidagi g'oyalar evolyutsiyasi
Kislotalar va asoslarning tabiati haqidagi ilmiy g'oyalar 18-asr oxirida shakllana boshladi. A.Lavoisierning ishlarida kislotalilik xossalari moddaning tarkibida kislorod atomlarining mavjudligi bilan bog'liq edi. O'sha paytda ma'lum bo'lgan mineral va organik kislotalar haqiqatan ham kislorodni o'z ichiga oladi. G. Deyvi va J. Gey-Lyusaklarning ishi tufayli kislorodsiz bir qator kislotalar (masalan, vodorod galogenidlari, gidrosiyan kislotalari) ma'lum bo'lganda, ko'plab kislorodli birikmalar ma'lum bo'lganda, bu gipotezani tezda isbotlab bo'lmaydi. kislotali xossalarini namoyon qiladi.
19-asrning boshidan vodorod ajralib chiqishi bilan metallar bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazishga qodir boʻlgan moddalar kislotalar deb hisoblana boshladi (Yu.Liebig, 1839). Taxminan shu davrda J. Berzelius moddalarning kislota-ishqor xossalarini ularning elektr «dualistik» tabiati bilan izohlovchi g‘oyani ilgari surdi. Demak, u nometallarning va ayrim metallarning (masalan, xrom, marganets va boshqalar) elektromanfiy oksidlarini kislotalarga, elektromusbat metall oksidlarini esa asoslar deb hisoblagan. Shunday qilib, kislotalik yoki asoslilik Berzelius tomonidan birikmaning mutlaq xossasi emas, balki funktsional xususiyat sifatida qaraladi. Berzelius birinchi marta kislotalar va asoslarning kuchini hisoblash va bashorat qilishga harakat qildi.
S. Arrenius (1887) tomonidan elektrolitik dissotsilanish nazariyasi paydo bo'lishi bilan elektrolitlarning ionlanish mahsulotlari asosida kislota-ishqor xossalarini tavsiflash mumkin bo'ldi. V. Ostvaldning ishi tufayli nazariya zaif elektrolitlar uchun ishlab chiqilgan.
XX asr boshlarida. Amerikalik kimyogarlar G.Kadi, E.Franklin va C.Kraus solvotizimlar nazariyasini yaratdilar, bu esa Arrenius-Osvald nazariyasi qoidalarini oʻz-oʻzidan dissotsiatsiyalanishga qodir boʻlgan barcha erituvchilarga kengaytirdi.
Kislotalar va asoslar haqidagi zamonaviy nazariyalar J. Bronsted va G. Lyuis gʻoyalariga asoslanadi. Umumlashtirilgan nazariyalarni yaratish bo'yicha ancha muvaffaqiyatli urinishlar mavjud (M. Usanovich, 1939), lekin ular keng qo'llanilishini topa olmaydi.
Liebigning vodorod nazariyasi
Ta'riflar. Kislota metall bilan reaksiyaga kirishib, vodorodni chiqaradigan moddadir. Ushbu nazariyada "poydevor" tushunchasi mavjud emas.
reaksiya mahsulotlari. Kislota metall bilan reaksiyaga kirishganda, tuz va vodorod hosil bo'ladi.
Misollar. Kislota - HCl.
Reaksiya 2HCl + Zn = ZnCl 2 + H 2
Reaksiyaning borishi mezonlari. Faoliyat qatorida vodoroddan chap tomonda joylashgan metallar kuchli kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi. Kislota qanchalik zaif bo'lsa, ular orasidagi reaktsiya uchun shunchalik faol metall kerak bo'ladi. Miqdoriy xarakteristikalar. Nazariya kamdan-kam qo'llanilganligi sababli, kislota kuchining miqdoriy xarakteristikalari (va shuning uchun reaktsiya yo'nalishini bashorat qilish) ushbu nazariya doirasida ishlab chiqilmagan.
Qo'llash doirasi. Har qanday erituvchilarda vodorod o'z ichiga olgan moddalarning metallar bilan o'zaro ta'sirini bashorat qilish.
o'ziga xos xususiyatlar. Ushbu nazariyaga ko'ra, etil spirti va ammiak zaif kislotalardir, chunki ular ishqoriy metallar bilan reaksiyaga kirisha oladi:
2C 2 H 5 OH + 2Na \u003d 2C 2 H 5 ONa + H 2
2NH 3 + 2Na \u003d 2NaNH 2 + H 2
Arrenius-Ostvald elektrolitik dissotsilanish nazariyasi
Asosiy maqola: Elektrolitik dissotsilanish nazariyasi
HA kislotasi uchun K = ·/
Asosiy MOH uchun K = ·/
Kislota va asos o'rtasidagi reaksiya sodir bo'lishi uchun ularning dissotsilanish konstantalari mahsuloti 10 -14 (suvning ion mahsuloti) dan katta bo'lishi kerak.
Qo'llash doirasi. U etarlicha kuchli kislotalar va asoslarning bir-biri bilan reaktsiyalarini va ularning suvli eritmalarining xususiyatlarini qoniqarli tarzda tavsiflaydi. Dissotsilanish darajasi va konstantasi haqidagi g'oyalar asosida elektrolitlarning kuchli va kuchsizga bo'linishi aniqlandi, vodorod indeksi tushunchasi kiritildi, uning ishqoriy muhitga tarqalishi qo'shimcha taxminlarni talab qiladi (biroq suvning ion mahsuloti).
Nazariya tuzlarning gidrolizini va kislotalar va asoslarning tuzlar bilan reaktsiyasini tasvirlash uchun ishlatilishi mumkin, ammo bu juda og'ir apparatni talab qiladi - proton nazariyasi (pastga qarang) ancha qulayroqdir.
Arrhenius-Ostvald nazariyasining qo'llanilishi faqat suvli eritmalar bilan cheklangan. bundan tashqari, ammiak, fosfin va gidroksoguruhlarni o'z ichiga olmaydigan boshqa birikmalarning asosiy xususiyatlarining mavjudligini tushuntirishga imkon bermaydi.
Proton Bronsted-Lauri nazariyasi
Asosiy maqola: Kislotalar va asoslarning protolitik nazariyasi
Modelni taqqoslash
kislota-asos o'zaro ta'siri
Lyuis va Bronstedga ko'ra
Kislotalar va asoslarning protolitik (proton) nazariyasi 1923 yilda daniyalik olim J. Bronsted va ingliz olimi T. Lauri tomonidan mustaqil ravishda taklif qilingan. Unda kislotalar va asoslar tushunchasi kislota-asos o'zaro ta'sirida namoyon bo'lgan yagona bir butunga birlashtirildi: A B + H + (A - kislota, B - asos). Ushbu nazariyaga ko'ra, kislotalar bu reaktsiyada proton donorlari bo'lishi mumkin bo'lgan molekulalar yoki ionlar, asoslar esa protonlar (akseptorlar) qo'shadigan molekulalar yoki ionlardir. Kislotalar va asoslar birgalikda protolitlar deb ataladi.
Kislota-asos o'zaro ta'sirining mohiyati protonning kislotadan asosga o'tishidir. Bunday holda, kislota protonni asosga o'tkazib, o'zi asosga aylanadi, chunki u yana protonni biriktirishi mumkin va protonlangan zarrachani hosil qiluvchi asos kislotaga aylanadi. Shunday qilib, har qanday kislota-asos o'zaro ta'sirida ikki juft kislota va asoslar ishtirok etadi, ular Brönsted deb ataladi. konjugatsiyalangan: A1 + B2 A2 + B1.
Xuddi shu modda, o'zaro ta'sir qilish shartlariga ko'ra, ham kislota, ham asos (amfoter) bo'lishi mumkin. Masalan, kuchli kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda suv asos bo'ladi: H 2 O + H + H 3 O +, ammiak bilan reaksiyaga kirishganda esa kislotaga aylanadi: NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH -.
Solvotizim nazariyasi
Asosiy maqola: Solvotizim nazariyasi
Solvotizimlar nazariyasi Arrenius-Ostvald nazariyasining boshqa ionli (xususan, protik) erituvchilarga kengayishidir. Amerikalik kimyogarlar G.Kadi, E.Franklin va C.Kraus tomonidan taklif qilingan
Ta'riflar. Ionli erituvchi o'z-o'zidan kation va anionga ajraladigan erituvchidir. Kation lioniy ioni, anion esa lyat ioni deb ataladi. Protik erituvchi - avtoprotolizga, ya'ni H + ionini bir molekuladan ikkinchisiga o'tkazishga qodir erituvchi:
2HL ↔ H 2 L + + L -
Bular boshqa metall bo'lmagan (ko'pincha azot, kislorod yoki ftor) ustida vodorod va bo'linmagan elektron juftligini o'z ichiga olgan etarli darajada qutbli aloqani o'z ichiga olgan erituvchilardir.
Eslatma: ushbu ta'rifda proton nazariyasi "himoyalangan", chunki avtoprotoliz Breasted-Lowry bo'yicha kislota-asos reaktsiyasidir. Shuningdek, u Lyuis nazariyasini "qattiq bog'ladi", chunki u lion ionlarining paydo bo'lish sabablarini tushuntiradi.
H 2 L + ioni lyonium ioni, L - lyat ioni deyiladi.
Kislotalar - ma'lum bir erituvchida ion ionini hosil qiluvchi moddalar.
Asoslar - berilgan erituvchida liat ionini hosil qiluvchi moddalar.
Tuzlar - ma'lum bir erituvchida dissotsiatsiyalanib, lion va liat bo'lmagan kation va anion hosil qiluvchi moddalardir.
reaksiya mahsulotlari. Kislota asos bilan reaksiyasida (neytrallanish reaksiyasi, tuz va erituvchi hosil bo'ladi.
Misollar.
Reaksiyaning miqdoriy xarakteristikalari va mezonlari Kislota va asoslarning kuchliligi ularning dissotsilanish konstantasi bilan tavsiflanadi.
Dissotsilanish konstantalari erituvchiga bog'liq. Yuqori avtodissotsiatsiya konstantalariga ega bo'lgan protik erituvchilar ("kislotali erituvchilar", masalan, HF) kislotalarni (kislotalar kuchsiz bo'lib, kuchliligi bilan farq qiladi), lekin darajali asoslarni (barcha asoslar kuchli bo'lib, lyat ioniga aylanadi) farqlaydi. Avtodissosiatsiya konstantalari past bo'lgan protik erituvchilar ("asosiy erituvchilar, masalan, NH3") asoslarni farqlaydi, lekin kislotalarni neytrallaydi (ular lionga aylantirilganda kuchli bo'ladi).
Reaksiya kuchli kislotalardan kuchsiz kislotalargacha boradi.
Qo'llash doirasi. Har qanday erituvchida kislota-asos reaktsiyalarini bashorat qilish imkonini beradi. Erituvchi yordamida kislota-asos jarayonlarini boshqarish. Suvsiz eritmalar uchun pH (pH) tushunchasini lion ionlarining kontsentratsiyasi sifatida kengaytiradi. Tarkibida OH guruhlari bo‘lmagan moddalarning asosiy xossalarini tavsiflaydi.
Biroq, ko'p muammolar uchun nazariya juda og'ir.
O'ziga xos xususiyatlar Bu nazariyadagi ba'zi kislota-asos reaktsiyalari, masalan, ostin-ustun bo'lishi mumkin
KOH (kislota) + HCl (asos) = KCl (eritma) + H 2 O (tuz)
Lyuis elektron nazariyasi
Asosiy maqola: Lyuis nazariyasi
Lyuis nazariyasida (1923) elektron tasvirlar asosida kislota va asos tushunchasi yanada kengaytirildi. Lyuis kislotasi - bo'sh elektron orbitallarga ega bo'lgan molekula yoki ion, buning natijasida ular elektron juftlarni qabul qila oladi. Bular, masalan, vodorod ionlari - protonlar, metall ionlari (Ag +, Fe 3+), ba'zi metall bo'lmaganlar oksidlari (masalan, SO 3, SiO 2), bir qator tuzlar (AlCl 3), shuningdek. BF 3, Al 2 O 3 kabi moddalar sifatida. Vodorod ionlari bo'lmagan Lyuis kislotalari aprotik deb ataladi. Protik kislotalar kislotalar sinfining alohida holati sifatida qaraladi. Lyuis asosi - elektron juft donor bo'lishga qodir bo'lgan molekula yoki ion: barcha anionlar, ammiak va aminlar, suv, spirtlar, galogenlar. Lyuis kislotalari va asoslari o'rtasidagi kimyoviy reaktsiyalarga misollar:
- AlCl 3 + Cl - → AlCl 4 -
- BF 3 + F - → BF 4 -
- PCl 5 + Cl - → PCl 6 -.
Usanovichning umumiy nazariyasi
Kislotalar va asoslarning eng umumiy nazariyasi M. Usanovich tomonidan 1939 yilda tuzilgan. Nazariya har qanday kislota-asos o'zaro ta'siri tuz hosil bo'lish reaktsiyasi degan fikrga asoslanadi. Ushbu nazariyaga ko'ra, kislota - bu kationlarni, shu jumladan protonni olib tashlash yoki anionlarni, shu jumladan elektronni qo'shishi mumkin bo'lgan zarracha. Baza proton va boshqa kationlarni qabul qila oladigan yoki elektron va boshqa anionlarni beradigan zarrachadir."(formula 1964). Lyuis Usanovichdan farqli o'laroq, "kislota" va "asos" tushunchalari elektron qobiqning tuzilishiga emas, balki zarracha zaryadining belgisiga asoslanadi.
Usanovichning nazariyasi aslida klassik kimyoning asosiy tamoyillaridan birini - kislotalar va asoslar sinflari tushunchasini bekor qiladi: " kislotalar va asoslar birikmalar sinfi emas; kislotalilik va asoslilik moddaning funktsiyalari. Moddaning kislota yoki asos bo'lishi sherikga bog'liq.» .
Usanovich nazariyasining kamchiliklari uning haddan tashqari umumiy tabiati va "kislota" va "asos" tushunchalarining so'zlashuvining etarli darajada aniq ta'riflanmaganligini o'z ichiga oladi. Kamchiliklari, shuningdek, noionik kislota-asos o'zgarishlarini tasvirlamasligini ham o'z ichiga oladi. Nihoyat, u miqdoriy bashorat qilishga imkon bermaydi.
Lyuisning fikricha, organik birikmalarning kislotali va asosli xossalari elektron juftni qabul qilish yoki berish qobiliyati, keyin esa bog’lanish hosil bo’lishi bilan o’lchanadi. Elektron juftini qabul qiladigan atom elektron qabul qiluvchi hisoblanadi va bunday atomni o'z ichiga olgan birikma kislota deb tasniflanishi kerak. Elektron juftligini ta'minlovchi atom elektron donor, bunday atomni o'z ichiga olgan birikma esa asosdir.
Masalan: Lyuis kislotalariga BF 3 , ZnCl 2 , AlCl 3 , FeCl 3 , FeBr 3 , TiCl 4 , SnCl , SbCl 5 , metall kationlari, sulfat angidrid - SO 3 , karbokation kiradi. Lyuis asoslariga aminlar RNH 2, R 2 NH, R 3 N, ROH spirtlari, ROR efirlari, RSH tiollari, RSR tioefirlari, anionlar, p-bogʻlar (shu jumladan aromatik va geterotsiklik birikmalar) kiradi.
5.3 Qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar haqida tushuncha (HICA printsipi, Pearson printsipi).
Kislota va asoslarni qattiq va yumshoqga bo'lishning umumiy yondashuvini quyidagicha tavsiflash mumkin.
Qattiq kislotalar- Akseptor atomlari kichik o'lchamli bo'lgan Lyuis kislotalari katta musbat zaryadga, yuqori elektr manfiylikka va past qutblanishga ega. Donor elektronlar o'tkaziladigan qattiq kislotalarning molekulyar orbitali past energiya darajasiga ega.
Yumshoq kislotalar - Lyuis kislotalari kichik musbat zaryadga ega, katta hajmdagi akseptor atomlarini o'z ichiga oladi, past elektronegativlik va yuqori qutblanish qobiliyatiga ega. Donor elektronlarini qabul qiluvchi yumshoq kislotalarning molekulyar orbitali yuqori energiya darajasiga ega.
Qattiq asoslar- donor atomlari yuqori elektromanfiylik va past qutblanish qobiliyatiga ega bo'lgan donor zarralari. Valentlik elektronlari mahkam ushlab turiladi, mahsulot qiyinchilik bilan oksidlanadi. Elektron juftligi akseptorga o'tkaziladigan orbital past energiya darajasiga ega. Qattiq asoslardagi donor atomlari kislorod, azot, ftor, xlor bo'lishi mumkin.
Yumshoq zaminlar- donor zarrachalari, ulardagi donor atomlari past elektronegativlik va yuqori qutblanish qobiliyatiga ega, ular oson oksidlanadi; valentlik elektronlar zaif tutiladi. Elektron juftligi akseptorga o'tgan orbital yuqori energiya darajasiga ega. Yumshoq asoslardagi donor atomlar uglerod, oltingugurt va yod atomlaridir. 4-jadval
Pirsonning qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar (HMCA) printsipiga ko'ra, Lyuis kislotalari qattiq va yumshoq bo'linadi. Qattiq kislotalar - kichik o'lchamli, katta musbat zaryadli, yuqori elektromanfiy va past polarizatsiyaga ega bo'lgan qabul qiluvchi atomlar.
Yumshoq kislotalar - kichik musbat zaryadli, kichik elektr manfiy va yuqori qutblanish qobiliyatiga ega bo'lgan katta hajmdagi qabul qiluvchi atomlar.
LCMO ning mohiyati shundaki, qattiq kislotalar qattiq asoslar bilan, yumshoq kislotalar esa yumshoq asoslar bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan: natriy etoksidi izopropil yodid bilan o'zaro ta'sirlashganda, etoksid - C 2 H 5 O ion - qattiq asos sifatida proton holatida bo'lgan qattiq kislota bilan reaksiyaga kirishadi. Eliminatsiya reaktsiyasi ustun bo'ladi. 
Lyuis kislotasi - bo'sh elektron orbitallarga ega bo'lgan molekula yoki ion, buning natijasida ular elektron juftlarni qabul qila oladi. Masalan, vodorod ionlari protonlar, metall ionlari (Ag +, Fe 3+), ba'zi metall bo'lmaganlar oksidlari (SO 3, SiO 2), bir qator tuzlar (AlCl 3), BF 3, Al 2 O kabi moddalardir. 3. Vodorod ionlari bo'lmagan Lyuis kislotalari aprotik deb ataladi. Protik kislotalar kislotalar sinfining alohida holati sifatida qaraladi.
Lyuis asosi - elektron juft donor bo'lishga qodir bo'lgan molekula yoki ion: barcha anionlar, ammiak va aminlar, suv, spirtlar, galogenlar.
Lyuis kislotalari va asoslari o'rtasidagi kimyoviy reaktsiyalarga misollar:
AlCl 3 + Cl - → AlCl 4 -
BF 3 + F - → BF 4 -
PCl 5 + Cl - → PCl 6 -.
Ion potentsiali - ionning elektron zaryadining unga nisbati samarali radius.
Z / r nisbati bilan ifodalanadi, bu erda Z - zaryad, r - ion radiusi. Ionning kristall panjaradagi yoki eritmadagi o'zaro ta'sirini tavsiflash uchun ishlatiladi
Qattiq asoslarga elektromanfiyligi yuqori, qutblanish qobiliyati past, oksidlanishi qiyin bo‘lgan donor zarrachalar kiradi. Murakkab o'z elektronlarini mustahkam ushlab turadi, uning molekulyar orbitali, juft elektronlari akseptorga o'tkaziladi, energiya darajasi past.Yumshoq asoslar. Bularga elektronegativligi past, qutblanish qobiliyati yuqori va ancha oson oksidlanadigan donor zarralari kiradi. Ular valentlik elektronlarini, molekulyar orbitallarini zaif ushlab turadilar, yuqori energiyaga ega (elektronlar atom yadrosidan chiqariladi).
Qattiq kislotalar. Lyuis kislotalarini o'z ichiga oladi, ulardagi akseptor atomlari kichik o'lchamli, katta musbat zaryadga, yuqori elektr manfiylikka va past qutblanishga ega. Molekulyar orbital past energiya darajasiga ega. Yumshoq kislotalar. kichik musbat zaryadli, kichik elektr manfiyligi va yuqori qutblanish qobiliyatiga ega katta hajmdagi akseptor atomlarini o'z ichiga olgan Lyuis kislotalarini o'z ichiga oladi. Molekulyar orbital yuqori energiya darajasiga ega. HICA printsipining mohiyati shundaki, qattiq kislotalar qattiq asoslar bilan, yumshoq kislotalar esa yumshoq asoslar bilan reaksiyaga kirishadi. yuqori reaksiya tezligi, yanada barqaror birikmalar hosil bo'lishi
Bilet raqami 2 1. Galogenlar. Oksidlanish darajalari. Galogenlarning nomutanosibligi. Oksidlanish kuchini solishtirish. Galogen vodorod va gidrogal kislotalar. HF xususiyatlari. Metall va metallmaslarning galogenidlari, ularning suv bilan o'zaro ta'siri. Galogen oksidlar.
Asosiy holatda halogen atomlari nsnp5 elektron konfiguratsiyasiga ega. ftorni kichikroq radiusga, ionlanish energiyasi va elektronegativlikning katta qiymatlari. Ftorning elektronga yaqinligi xlornikiga qaraganda kamroq. ftorning oksidlanish darajalari -1, 0.
Musbat oksidlanish darajasidagi halogen birikmalar oksidlovchi xususiyatga ega.
Galogenlar eng faol metall bo'lmaganlardir. Ftor deyarli barcha oddiy moddalar bilan o'zaro ta'sir qiladi, engil inert gazlar bundan mustasno. Ftordan yodgacha oksidlanish qobiliyati pasayadi, qaytarilish qobiliyati esa ortadi. Xlor ba'zi metallarning oksidlari bilan reaksiyaga kirishadi: magniy, alyuminiy, temir.
2MgO + 2S12 = 2MgCl2 + 02
Brom kuchli oksidlovchi moddadir. Suv muhitida oltingugurtni sulfat kislotaga oksidlaydi:
ZBr2 + S + 4H20 = bHBr + H2SO4
kaliy manganat - permanganat uchun:
2K2Mp04 + Vg2 = 2KMp04 + 2KVg
Yodning oksidlovchi xossalari boshqa galogenlarga qaraganda kamroq aniqlanadi. Yod nafaqat kislorodni, balki oltingugurtni ham oksidlashga qodir emas. Yodidlar qaytaruvchi xususiyatga ega. Xlor, brom, vodorod periks va nitrat kislota ta'sirida suvli muhitda yod kislotasi HNiu3 ga oksidlanadi:
3I2(qattiq) + 10HNO3(100%) = 6NIO3 + 10NO2 + 2N20
Standart sharoitda vodorod galogenidlari o'tkir hidli rangsiz gazlardir. HF uchun erish va qaynash nuqtalari Ftor vodorodning g'ayritabiiy darajada yuqori erish va qaynash nuqtalari HF molekulalari o'rtasida vodorod bog'larining hosil bo'lishi tufayli molekulalararo o'zaro ta'sirning kuchayishi bilan izohlanadi. Qattiq vodorod ftorid dan iborat
zigzag polimer zanjirlari. HCl, HBr, HI uchun galogen atomining elektronegativligi pastligi sababli vodorod aloqalarining hosil bo'lishi odatiy emas. HC1, HBr va HI ning suvli eritmalari kuchli kislotalar kabi harakat qiladi. gidroflorik HF va xlorid HC1 kislotalari konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, lekin HBr va HI u bilan oksidlanadi:
2NVg + H2S04(koh4.) = Br2t + S02 + 2H20
8HI + H2S04(koh4.) = 4I2 + H2S + 4H20
Ishqoriy va gidroksidi tuproqli galogenidlar ionli moddalardir. Ular suvda yaxshi eriydi va yuqori erish va qaynash nuqtalariga ega.
Gipogalogenitik kislotalar HCO faqat suyultirilgan suvli eritmalarda ma'lum.
Gipogalogen kislotalar kuchsizdir. HSiu-HBrO-Niu seriyasidagi kislotali xususiyatlar zaiflashadi, asosiylari esa kuchayadi. Yod kislotasi allaqachon amfoter birikma hisoblanadi.
Gipogalitlarning eritmalari kuchli gidroksidi reaktsiyaga ega va ular orqali CO2 o'tishi kislota hosil bo'lishiga olib keladi:
NaCIO + H20 + C02 = NaHC03 + NSO
Gipogalogen kislotalar va ularning tuzlari kuchli oksidlovchi moddalardir:
Okso kislotalardan HXO2 xlorid kislotasi HClO2 ma'lum.
HClO2 o'rtacha kuchli kislotadir.
HXO3 okso kislotalari gipogalogen kislotalarga qaraganda ancha barqaror. Xlorid HClO3 va bromik HBIO3 kislotalari konsentratsiyasi 50% dan past bo'lgan eritmalarda olingan, yodli HClO3 esa alohida modda sifatida ajratilgan. HclO3 va HBrO3 eritmalari suyultirilgan H2SO4 ning tegishli tuzlarning eritmalariga ta'sirida olinadi, masalan:
Ba(SlO3)2 + H2SO4 = 2NSO3 + BaSO4
Yod kislotasi yodning nitrat kislotasi bilan oksidlanishi natijasida hosil bo'ladi.
kislota, vodorod periks eritmasi:
I2 + 5H202 = 2HI3 + 4H20.
HXO3 kuchli kislotalardir. HClO3-HBrO3-HI3 qatorida kislotalarning kuchini biroz pasaytirish kuzatiladi.
Perklorik kislota HC104. HC104*H20 gidratlari shaklida chiqariladi. Bromik kislota HBrO4 faqat eritmalarda ma'lum.
Suyuq HF HF polimer zanjirlaridan iborat.
Galogen-kislorod aloqasi mo'rt bo'lib, u yuqori kuchga ega bo'lgan atomlarning kuchli o'zaro itarilishi natijasida yuzaga keladi.
Elektromanfiylik. halogen oksidlar beqaror. Kislorod diflorid OF2 ni olish mumkin
2F2 + 2NaOH =OF2 + 2NaF + H20
Kislorod diftorid kuchli oksidlovchi-ftorlovchi vositadir.
Ftor va kislorodning sovutilgan aralashmasidan elektr razryad o'tkazilsa, boshqa ftorid 02F2 ni olish mumkin.
Xlor oksidi (I) C120 olinadi
3HgO + 2C1 2 = Hg30 2 Cl 2 + Cl 2 O
Ulanish juda barqaror emas.
2. Titan, sirkoniy, gafniy. Oksidlanish-qaytarilish xossalarini solishtirish. Metalllarning kislotalar va ishqorlar eritmalari bilan o'zaro ta'siri. Ti birikmalarining Zr va Hf dan farqi. Ti 2+ va Ti 3+ birikmalarining reaksiyalari. E 4+ birikmalari: oksidlar, kislotalarning a- va b-shakllari. Galogenidlar, ularning gidrolizi. Oksokatsiya tuzlari. halid komplekslari.
Titandan tsirkoniyga o'tishda ionlanish sezilarli darajada kamayadi.
Guruhning faqat birinchi elementi - titan yuqori kimyoviy faollikni namoyish etadi. Gafnium lantanid qisqarishiga ega. +4 oksidlanish darajasi xarakterlidir, ko'pchilik birikmalar kovalentdir. Ti - Zr-Hf qatorida eng yuqori oksidlanish darajasiga ega bo'lgan birikmalarning barqarorligi oshadi. Demak, TiO, Ti203, Ti02 oksidlari va TiF2, TiF3, TiF4 ftoridlari titan uchun barqaror, faqat Zr02, Hf02 dioksidlari va ZrF4, HfF4 tetrafloridlari sirkoniy va gafniy uchun barqaror. Titan og'ir analoglariga qaraganda +2, +3 past oksidlanish darajalariga ko'proq moyil bo'ladi.Suvli eritmalarda sirkoniy (III) va gafniy (III) birikmalari mavjud emas. oksidlanish darajalari, asosiy va qaytaruvchi xususiyatlar kuchayadi
Titan uchun koordinatsion raqam odatda 6 ga, kamdan-kam hollarda 4 ga teng; tsirkoniy va gafniy 7 va 8.
Galogenlar bilan reaktsiya past qizdirilganda boshlanadi, har doim MX4 tetragalidlarini hosil qiladi.
Tsirkoniy va gafniydan farqli o'laroq, titan qizdirilganda xlorid va suyultirilgan sulfat kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi.
2Ti + 6HC1 = 2TiCl3 + 3H2T
Titan yashil eritmalar hosil qilish uchun konsentrlangan gidroflorik kislotada ham eriydi.
2Ti + 6HF = 2- + Ti2+ + ZN2T
Ti + 6HF + 02 = H2 + 2H20
Juda sekin titan suyultirilgan va konsentrlangan nitrat kislotada, shuningdek, akva regiyada eriydi - qatlam hosil bo'lishi bilan reaktsiyaning oldini oladi.
Ti + 4H2S207 - Ti(S04)2 + 2S02T + 4H2S04
Titan kukuni qizdirilganda asta-sekin konsentrlangan eritmalarda eriydi va gidroksidi eriydi:
Ti + 2NaOH + H20 = Na2Ti03 + 2H2
Zirkonyum va ayniqsa gafniy kislotali oksidlanishga nisbatan ancha chidamli. gidroflorikdan tashqari suyultirilgan kislotalarning hech biri bilan reaksiyaga kirishmang. tsirkoniy va gafniy faqat nitrat va gidroftorik kislotalar aralashmasi bilan kuchli reaksiyaga kirishadi:
3M + 4HN03+ 21HX = 3H3[MX7] + 4NO + 8H20
Sirkoniy va gafniyning gidroflorik kislota va konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'siri sekinroq davom etadi:
M + 7HF = H3 + 2H2T
M + 5H2S04 = H2 + 2S02t + 4H20
Konsentrlangan HN03 metallarning korroziyaga chidamliligini yaxshilaydi. Zirkoniy va gafniy ishqorlar bilan reaksiyaga kirishmaydi.
