Brönstedovo-Lowryho pojetí kyselin a zásad

Prezentace na téma: "Brönstedovo-Lowryho pojetí kyselin a zásad"— Transkript prezentace:

1 Brönstedovo-Lowryho pojetí kyselin a zásad
Vodík Kyseliny a zásady Brönstedovo-Lowryho pojetí kyselin a zásad Kyselinou je částice, která působí jako donor protonu a báze jako jeho akceptor Akceptorem může být i samotné rozpouštědlo (molekuly solvatují odštěpený proton) Síla kyselin (měřená rozsahem jejich disociace) je závislá na povaze rozpouštědla (její bazicitě). Bazicita rozpouštědla je funkcí elektronegativity centrálního atomu – Síla kyselin HA klesá s klesající bazicitou rozpouštědla Brönstedova-Lowryho definice kyseliny a zásady umožňuje rozšířit tuto koncepci i na kationty a anionty, jejichž roztoky podléhají hydrolýze (obecně solvolýze):

2 Klasifikace kyselin – binární a ternární
Vodík Kyseliny a zásady Klasifikace kyselin – binární a ternární Binární kyseliny (hydridy), například HCl neobsahují -OH. Ternární kyseliny: 1. hydratované kationty, například [Fe(H2O)6]3+ (2). (zdroj protonu molekula vody vázaná na Fe(III) 2. kyseliny obsahující výhradně skupiny -OH, například Si(OH)4 (3) 3. kyseliny, které vedle -OH mají atom kyslíku =O, například H2SO4 (4): Tyto typy kyselin A(H2O)nm+, A(OH)n a (HO)nAOm jsou vzájemně propojeny deprotonizací, tj. přerušením vazby O-H. Pokud nastane štěpení v místě vazby A-OH, pak takové látky mají charakter zásady

3 Lewisova teorie kyselin a bází
Vodík Kyseliny a zásady Lewisova teorie kyselin a bází Lewisova teorie kyselin a bází - definuje kyselinu jako akceptor elektronového páru a bázi jako jeho donor, - zvláštní případ Brönstedovy-Lowryho teorie, od které se liší tím, že vztah mezi kyselinou a bází nevnímá jako přenos protonu, nýbrž jako přenos elektronového páru od donoru (Lewisovy báze) na akceptor (Lewisovu kyselinu), při kterém vzniká mezi donorem a akceptorem kovalentní vazba - orientace na elektronový systém - Lewisova teorie je naprosto obecnou teorií. Neomezuje se proto pouze na částice schopné poskytovat proton

4 Lewisova teorie kyselin a bází
Vodík Kyseliny a zásady Lewisova teorie kyselin a bází zahrnuje jakýkoliv systém složený z dvojice donor-akceptor, bez ohledu na to, jedná-li se o nekovy nebo kovy. z donor-akceptorového vztahu vyplývá - Lewisova kyselina musí mít vakantní orbital pro přijetí elektronového páru od báze

5 Lewisova teorie kyselin a bází
Vodík Kyseliny a zásady Lewisova teorie kyselin a bází Lewisovy kyseliny – nemusí být pouze molekuly, atomy nebo ionty s neúplným oktetem x částice s energeticky dostupnými vakantními orbitaly d (reakce (4) a (5)) Pearsonův model HSAB: Teorie měkkých a tvrdých Lewisových kyselin a bází - založena na ionizačních energiích a elektronových afinitách (polarizovatelnosti). Tvrdé kyseliny: H+, Be2+, SO3, BF3; měkké kyseliny: Cu+, Au+, Hg2+. Tvrdé báze: F-, OH-, NH3; měkké báze: H-, I-, CN-, CO. Interakce tvrdá kyselina-tvrdá báze zahrnuje kyseliny s nízkou elektronegativitou a vysoce elektronegativní báze. V případě měkkých kyselin a bází je tomu naopak.

6

7 Vliv atomů vázaných na středový atom:
Vodík Kyseliny a zásady Vliv atomů vázaných na středový atom: akceptorové i donorové schopnosti Lewisových kyselin a bází závislé na elektronegativitě substituentu( ovlivňení náboje na centrálním atomu Tyto jednoduché odhady poskytují poněkud zkreslený obraz. Halogenidy borité BX3 – přítomnost intramolekulární donor-akceptorové vazby Na dvojné vazbě se podílí vakantní orbital p - akceptorová kapacita je úplně (nebo z části) vyčerpána. Síla BX3 jako Lewisových kyselin roste s klesajícími tendencemi halogenů k tvorbě násobné vazby, řadě BF3 < BCl3 < BBr3 (na základě velikosti parciálních nábojů je BF3 > BCl3 > BBr3)

8 Síla Lewisových bází – podobné principy s opačnými opačnými účinky
Vodík Kyseliny a zásady Při tvorbě aduktu – v molekule BX3 musí dojít k reorganizaci plošné struktury na pyramidální. Poté dochází k obsazení vakantního AO el. párem za vzniku tetraedrického aduktu Síla Lewisových bází – podobné principy s opačnými opačnými účinky NH3 < PH3, NH2- > NH3 a PF3 < PBr3.

9 Reakce Lewisových kyselin a bází Adice - vzniká nová kovalentní vazba,
Vodík Kyseliny a zásady Reakce Lewisových kyselin a bází Adice - vzniká nová kovalentní vazba, Substituce - adice spojená se zánikem vazby staré Adice a následná eliminace vazby P-Cl (atom chloru přechází na Cl-), vodíkový atom se odštěpí v podobě protonu za vzniku HCl. Náhrada vazby P-Cl energeticky bohatšími vazbami P-O (E(P-Cl) = 319, E(P-O) = 407, resp. E(P=O) = 560 kJ/mol) - substituce všech vazeb P-Cl.