Нуклеофильность и основность
Кислоты и основания – два важных понятия в химии. Они обладают противоречивыми свойствами. Нуклеофил - это термин, который более широко используется в органической химии для описания механизмов и скоростей реакций. Структурно между основаниями и нуклеофилами нет четкой разницы, но функционально они выполняют разные функции.
Что такое нуклеофильность?
Нуклеофильность означает способность вида действовать как нуклеофил. Нуклеофилом может быть любой отрицательный ион или любая нейтральная молекула, имеющая хотя бы одну неподеленную электронную пару. Нуклеофил представляет собой вещество, которое очень электроположительно, поэтому любит взаимодействовать с положительными центрами. Он может инициировать реакции с использованием неподеленной электронной пары. Например, когда нуклеофил реагирует с алкилгалогенидом, неподеленная пара нуклеофила атакует атом углерода, несущий галоген. Этот атом углерода частично заряжен положительно из-за разницы в электроотрицательности между ним и атомом галогена. После присоединения нуклеофила к углероду галоген уходит. Реакции такого типа известны как реакции нуклеофильного замещения. Существует еще один тип реакций, инициируемых нуклеофилами, которые называются реакциями нуклеофильного элиминирования. Нуклеофильность говорит о механизмах реакции; таким образом, это показатель скорости реакции. Например, если нуклеофильность высокая, то определенная реакция может быть быстрой, а если нуклеофильность низкая, скорость реакции медленная. Поскольку нуклеофилы отдают электроны, согласно определению Льюиса, они являются основаниями.
Что такое базисность?
Основность – это способность выступать в качестве основы. Базы определяются разными учеными по-разному. Аррениус определяет основание как вещество, отдающее раствору ионы OH–. Бренстед-Лоури определяет основание как вещество, способное принять протон. По Льюису любой донор электронов является основанием. Согласно определению Аррениуса, соединение должно иметь гидроксид-анион и способность отдавать его в виде гидроксид-иона, чтобы быть основанием. Но, согласно Льюису и Бренстеду-Лоури, могут быть молекулы, не обладающие гидроксидами, но способные выступать в качестве основания. Например, NH3 является основанием Льюиса, потому что оно может отдавать электронную пару азоту. Na2CO3 представляет собой основание Бренстеда-Лоури без гидроксильных групп, но обладает способностью присоединять атомы водорода.
Основы имеют скользкое мылоподобное ощущение и горьковатый вкус. Они легко реагируют с кислотами, образуя молекулы воды и соли. Каустическая сода, аммиак и пищевая сода - вот некоторые из распространенных оснований, с которыми мы сталкиваемся очень часто. Основания можно разделить на две категории в зависимости от их способности диссоциировать и образовывать гидроксид-ионы. Сильные основания, такие как NaOH и KOH, полностью ионизируются в растворе с образованием ионов. Слабые основания, такие как NH3, частично диссоциируют и дают меньше ионов гидроксида. Kb – основная константа диссоциации. Это указывает на способность слабого основания терять гидроксид-ионы. Кислоты с более высоким значением pKa (более 13) являются слабыми кислотами, но их сопряженные основания считаются сильными основаниями. Чтобы проверить, является ли вещество основанием, мы можем использовать несколько индикаторов, таких как лакмусовая бумага или pH-бумага. Основания показывают значение pH выше 7, и красная лакмусовая бумажка становится синей.
В чем разница между нуклеофильностью и основностью?
• Разница между нуклеофильностью и основностью заключается в том, кто является нуклеофилом или основанием.
• Все нуклеофилы являются основаниями, но не все основания могут быть нуклеофилами.
• Основность - это способность принимать водород, тем самым выполняя нейтрализующие реакции, а нуклеофильность - это способность атаковать электрофилы, чтобы инициировать определенную реакцию.
