Отговори на билети по химия (85 билета)
Въпрос 5. Конюгирани системи със затворена верига. Ароматност, критерии. Обосноваване на ароматността на бензен, нафталин и хетероциклични съединения: пирол, пиридин, пиримидин, пурин. Киселинност и основност на тези хетероциклични съединения
1.Затворените свързани системиимат повишена термодинамична стабилност в сравнение със свързаните отворени системи. Притежаватароматност- специално свойство на някои химични съединения, поради което спрегнатият пръстен от ненаситени връзки проявява необичайно висока стабилност. Пръстените могат да бъдат само въглеродни (арени и техните производни) или да съдържат повече хетероатоми (хетероциклични съединения) и в тях може да се извърши както pi-pi-, така и p-pi конюгация.Критерии за ароматност:
1. Наличието на плосък затворен цикъл Sp2
2. Наличие на свързана система
3. Съответствие с правилото на Хюкел: (4n + 2), където n е броят на циклите
4n+2 е броят на споделените електрони в спрегната система
(кажи: шестоъгълник, кажи да нарисуваш орбитали)
1. Плосък затворен цикъл, защото е в Sp2 хибридизация
2. пи-пи спрегната система, т.к двойната връзка се редува с единична връзка, която има несподелена двойка.
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*1+2=6
1. Плосък затворен цикъл, защото е в Sp2 хибридизация
2. пи-пи спрегната система, т.к двойната връзка се редува с единична връзка, която има несподелена двойка.
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*2+2=10
1. Плосък затворен цикъл, защото е в Sp2 хибридизация
2.конюгирана P-pi система.
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*1+2=6
Пиридин:
1. Плосък затворен цикъл, защото е вSp2 хибридизация
2.конюгирана пи-пи система.
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*1+2=6
1. Плосък затворен цикъл, защото е в Sp2 хибридизация
2.конюгирана пи-пи система.
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*1+2=6
1. Плосък затворен цикъл, защото е в Sp2 хибридизация.
2. свързана P-pi система
3. Спазване на правата на Kuhchel: 4*2+2=10
Пирол: Пиридин: Пиримидин
Това е NH-киселина на Brønsted
Въпрос 6. Киселинност и основност на органичните съединения. Теории на Бронстед и Люис. Конюгирани киселини и основи. Фактори, влияещи върху силата на киселините и основите. pKa и pKv. Киселинни свойства на алкохоли, тиоли, карбоксилни киселини, амини. Основните свойства на неутралните молекули, съдържащи хетероатом с несподелена електронна двойка (алкохоли, етери, амини).
1. Киселинно-алкалните свойства са описани от теориите: Bronsted-Lowry, Lewis.
Според теорията на Brønsted, киселина и основа образуват спрегната киселинно-основна двойка, в която колкото по-силна е киселината, толкова по-слаба е нейната спрегната основа, и обратното, колкото по-силна е основата, толкова по-слаба е нейната спрегната киселина. Например, солната киселина е по-силна от оцетната киселина и съответно ацетатният йон ще бъде по-силна основа от хлоридния йон.
1. Протон донорна киселина H+NAS AC киселинен остатък
2.Протонна акцепторна база B-база
3. Киселина и основа образуват спрегната двойка
NAS (киселина) + B (основа) \u003d AC- (конюгирана основа) + BH + (конюгирана киселина)
Пример: 1)CH3COOH=H+ +CH3COO- (база)
( бензоена киселина) + HOH (основа) = (конюгирана основа) (да речем: начертайте по същия начин като бензоената киселина, само че вместо OH ще има O със знак минусотгоре) + H3O + (конюгирана киселина)
Някои съединения имат амфорни свойства:
Аминокиселини H2N -CH-COOH = H3N+ -CH-COO-
(базов център ) (киселинен център) (конюгирана киселина) (конюгирана основа) Киселинността се определя количествено чрез киселинната константа
Колкото повече KA, толкова по-силна е киселината
Колкото по-голямо е pKA, толкова по-слаба е киселината COOH,SO3H,SH,OH,NH,CH (увеличаване на силата на киселините отдясно наляво)
ТеорияЛюис:Акцепторни киселини, донорни основи Br(BREAK)Br + FeBr3=Br+ + [FeBr4-]
Киселините на Брьонстед(протонни киселини) са неутрални молекули или йони, способни да отдават протон (протонни донори).Базите на Брьонстедса неутрални молекули или молекули, способни да приемат протон (протонни акцептори). Киселинността и основността не са абсолютни, а относителни свойства на съединенията: киселинните свойства се откриват само в присъствието на основа; основни свойства само в присъствието на киселина. Водата обикновено се използва като разтворител при изследване на киселинно-базовите равновесия - по отношение на водата като киселина или като основа се определят киселинно-алкалните свойства на съединенията.
Киселините на Луисмогат да бъдат атом, молекула или катион, който има свободна орбитала и е способен да приеме двойка електрони, за да образува ковалентна връзка. Представители на киселините на Луис са халогениди на елементи от втора и трета група на периодичната система (AlCl3, FeCl3 и др.), метални катиони, протон. Киселините на Люис са акцептори на електронни двойки. Базите на Люисса донори на електронни двойки. Базите на Люис (атом, молекула или анион) трябва да имат поне една двойка валентни електрони, за които могат да осигурят партньоробразуване на ковалентна връзка. Всички бази на Люис са нуклеофилни реагенти. Базите на Люис включват амини, алкохоли, етери, тиоли, етери, съединения, съдържащи pi връзки или система от спрегнати pi връзки, особено ако тяхното даряване е подобрено от донорни на електрони заместители.
Индикатори за киселинност (pKa) и основност (pKa) на химикали Киселинни свойства:
Киселинните свойства на алкохолите се определят от способността им да протонизират водородния атом на хидроксилната група. Последното се определя не само от разликата в електроотрицателността между кислородните (3.5) и водородните (2.1) атоми, но и от природата на радикала. Метанолът (pKa = 15,5) е малко по-силна киселина от водата (pKa = 15,7), но повечето алкохоли са по-слаби киселини от водата. Причината за това са пространствени пречки, които предотвратяват солватацията на получения алкоксиден анион в разклонени алкохоли. Солватацията стабилизира алкоксидния анион и следователно подобрява киселинните свойства.Тиоли:
Тиолите имат слаби киселинни свойства, с металите те образуват тиолати (меркаптиди) с водни разтвори на основи, както и оксиди, хидроксиди и соли на тежки метали. Те са много по-силни киселини от съответните алкохоли.
Увеличаване на стабилността на аниони и силата на спрегната киселина (отляво надясно)
RO-, RS-, F-, CL-, Br-, J-, ROH, RSH, HF, HCl, HBr, HJ
C2H5SH(етантиолова сол)+NaOH=>C2H5SNa(натриев етантиолат - натриев етилсулфид)+H2O
2C2H5SH(етанетиолова сол)+HgO=>(C2H5S)2Hg(живачен етантиолат 2 или живачен диетилсулфид)
в периодична система електроотрицателността се увеличава отляво към жицата, т.е. способността за задържане на отрицателен заряд се увеличава.
Същото составена върху жицата, т.е. силата на киселината се увеличава
Единична връзка, двойна, тройна CH3-CH3 CH2=CH2 CH(тройна връзка)HC
Амините, като производни на амоняка, имат структура, подобна на него и проявяват свойства, подобни на него. Те се характеризират и с образуването на донорно-акцепторна връзка. Азотът осигурява несподелена електронна двойка, действайки като донор. Например, протонът H + може да действа като акцептор на електрони, образувайки R3NH + йон. Получената N-H ковалентна връзка е напълно еквивалентна на останалите N-H връзки в амина.
Основните свойства на неутралните молекули, съдържащи хетероатом с несподелена електронна двойка (алкохоли, етери, амини).Колкото по-голям е атомът на E.O., толкова по-ниска е основността на съединението Алкохоли, етери RNH3 (алкиламоний) + Cl- (хлорид) Алифатните амини са най-силната органична основа s При алкохоли и етери:
pEf+ -2 до -5 => само протонирани от силни киселини