1
RJC
Kwasy i Zasady
Kwasy i Zasady
Kwasy i zasady Br
Kwasy i zasady Br
ø
ø
nsteda
nsteda
Stabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja Rezonansowa
Kwasy i Zasady Lewisa
Kwasy i Zasady Lewisa
Slides 1 to 35
HA + B: A
-
+ BH
+
1
RJC
Kwasy i Zasady
Kwasy i Zasady
Kwasy i zasady Br
Kwasy i zasady Br
ø
ø
nsteda
nsteda
Stabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja Rezonansowa
Kwasy i Zasady Lewisa
Kwasy i Zasady Lewisa
Slides 1 to 35
HA + B: A
-
+ BH
+
2
RJC
Kwas : Definicja Br
Kwas : Definicja Br
ø
ø
nsteda
nsteda
Kwasem jest taki zwi
Kwasem jest taki zwi
ą
ą
zek chemiczny, kt
zek chemiczny, kt
ó
ó
ry mo
ry mo
Ŝ
Ŝ
e
e
by
by
ć
ć
donorem protonu. Przekazanie protonu
donorem protonu. Przekazanie protonu
prowadzi do wytworzenia sprz
prowadzi do wytworzenia sprz
ęŜ
ęŜ
onej zasady.
onej zasady.
HA + B: A
-
+ BH
+
Kwas
SprzęŜona zasada
3
RJC
Zasada : Definicja Br
Zasada : Definicja Br
ø
ø
nsteda
nsteda
Zasad
Zasad
ą
ą
jest taki zwi
jest taki zwi
ą
ą
zek chemiczny, kt
zek chemiczny, kt
ó
ó
ry mo
ry mo
Ŝ
Ŝ
e
e
przej
przej
ąć
ąć
rol
rol
ę
ę
akceptora protonu. W wyniku
akceptora protonu. W wyniku
przej
przej
ę
ę
cia protonu generowany jest sprz
cia protonu generowany jest sprz
ęŜ
ęŜ
ony
ony
kwas.
kwas.
HA + B: A
-
+ BH
+
Zasada
SprzęŜony kwas
4
RJC
H
2
O + B: HO
-
+ BH
+
Te substancje, kt
Te substancje, kt
ó
ó
re s
re s
ą
ą
zdolne reagowa
zdolne reagowa
ć
ć
zar
zar
ó
ó
wno
wno
jako kwas jak i zasada nazywamy substancjami
jako kwas jak i zasada nazywamy substancjami
amfoterycznymi.
amfoterycznymi.
Amfoteryczno
Amfoteryczno
ść
ść
HA + H
2
O
A
-
+ H
3
O
+
5
RJC
Moc kwasu opisana jest przez sta
Moc kwasu opisana jest przez sta
łą
łą
r
r
ó
ó
wnowagi
wnowagi
(k
(k
eq
eq
)
)
Moc kwasu (kwasowo
Moc kwasu (kwasowo
ść
ść
) (k
) (k
eq
eq
)
)
HA
+ H
2
O H
3
O
+
+
A
-
k
eq
= [H
3
O
+
][
A
-
]
[
HA
][H
2
O]
6
RJC
Moc kwasu (k
Moc kwasu (k
a
a
)
)
Pomiary k
Pomiary k
eq
eq
w rozcie
w rozcie
ń
ń
czonych roztworach
czonych roztworach
wodnych oznaczaj
wodnych oznaczaj
ą
ą
,
,
Ŝ
Ŝ
e st
e st
ęŜ
ęŜ
enie [H
enie [H
2
2
O] mo
O] mo
Ŝ
Ŝ
na
na
uzna
uzna
ć
ć
za warto
za warto
ść
ść
sta
sta
łą
łą
~ 55.5M.
~ 55.5M.
HA
+ H
2
O H
3
O
+
+
A
-
k
a
= k
eq
[H
2
O] = [H
3
O
+
][
A
-
]
[
HA
]
7
RJC
Mocne kwasy posiadaj
Mocne kwasy posiadaj
ą
ą
ma
ma
łą
łą
warto
warto
ść
ść
pk
pk
a
a
(pk
(pk
a
a
-
-
7)
7)
S
S
ł
ł
abe kwasy posiadaj
abe kwasy posiadaj
ą
ą
du
du
Ŝą
Ŝą
warto
warto
ść
ść
pk
pk
a
a
(pk
(pk
a
a
16)
16)
pk
pk
a
a
=
=
-
-
logk
logk
a
a
HCl + H
2
O H
3
O
+
+ Cl
-
EtOH + H
2
O H
3
O
+
+ EtO
-
8
RJC
Moc Kwasu
Moc Kwasu
kwas
pk
a
sprzęŜ. zasada
HCl
-7.0
Cl
-
Kwas solny
anion chlorkowy
HNO
3
-1.3
NO
3
-
Kwas azotowy (V)
anion azotanowy
HF
3.2
F
-
Kwas fluorowodorowy
anion fluorkowy
9
RJC
Moc kwasu
Moc kwasu
kwas
pk
a
sprzęŜ. zasada
CH
3
COOH
4.76
CH
3
COO
-
Kwas octowy
anion octanowy
HCN
9.2
CN
-
Kwas cyjanowodorowy
anion cyjankowy
H
2
O
15.74
HO
-
woda
anion hydroksylowy
10
RJC
Czynniki Wp
Czynniki Wp
ł
ł
ywaj
ywaj
ą
ą
ce na Kwasowo
ce na Kwasowo
ść
ść
Moc kwasu jest uzale
Moc kwasu jest uzale
Ŝ
Ŝ
niona od takich czynnik
niona od takich czynnik
ó
ó
w jak
w jak
:
:
Elektroujemność
Typ hybrydyzacji
Stabilizacja Rezonansowa
11
RJC
Elektroujemno
Elektroujemno
ść
ść
: Cz
: Cz
ęść
ęść
1
1
...im wi
...im wi
ę
ę
ksza elektroujemno
ksza elektroujemno
ść
ść
atomu (atom
atomu (atom
ó
ó
w)
w)
A... tym wi
A... tym wi
ę
ę
ksza polaryzacja wi
ksza polaryzacja wi
ą
ą
zania
zania
H
H
-
-
A
A
;
;
tym
tym
ł
ł
atwiej mo
atwiej mo
Ŝ
Ŝ
e doj
e doj
ść
ść
do oddysocjowania (oddania)
do oddysocjowania (oddania)
protonu.
protonu.
CH
3
-H
CH
3
N
-H
CH
3
O
-H
F
-H
H
pk
a
= 70 pk
a
= 32
pk
a
= 16
pk
a
= 3.2
HA
H
+
+ A
-
12
RJC
Elektroujemno
Elektroujemno
ść
ść
: Cz
: Cz
ęść
ęść
2
2
Efekt elektronowy
Efekt elektronowy
-
-
Stabilizacja i destabilizacja.
Stabilizacja i destabilizacja.
Cl-CH
2
-C
O
O
δ
-
δ
+
Cl-CH
2
-C
O
OH
δ
-
δ
+
δ
+
kwas
(destabilizacja)
sprzęŜona zasada
(stabilizacja)
13
RJC
ClCH
2
CO
2
H
(pk
a
2.86)
Elektroujemno
Elektroujemno
ść
ść
: Cz
: Cz
ęść
ęść
2
2
Cl
3
CCO
2
H
(pk
a
0.65)
CH
3
CO
2
H
(pk
a
4.76)
Cl
2
CHCO
2
H
(pk
a
1.29)
14
RJC
Elektroujemno
Elektroujemno
ść
ść
: Cz
: Cz
ęść
ęść
3
3
Stabilizuj
Stabilizuj
ą
ą
cy efekt indukcyjny.
cy efekt indukcyjny.
CH
3
CH
2
CH
2
CO
2
H
Cl
CH
2
CH
2
CH
2
CO
2
H
CH
3
CH
Cl
CH
2
CO
2
H
CH
3
CH
2
CH
Cl
CO
2
H
pk
a
4.9
pk
a
4.5
pk
a
4.1
pk
a
3.8
kwasowość
15
RJC
Im bli
Im bli
Ŝ
Ŝ
ej j
ej j
ą
ą
dra ulokowane s
dra ulokowane s
ą
ą
elektrony wi
elektrony wi
ąŜą
ąŜą
ce,
ce,
tym bardziej
tym bardziej
:
:
Hybrydyzacja Orbitali
Hybrydyzacja Orbitali
Słabsze jest przenikanie orbitali
Słabsze jest wiązanie
Kwasowy jest atom wodoru
16
RJC
H
H
H
Hybrydyzacja Orbitali
Hybrydyzacja Orbitali
CH
3
CH
2
CH
2
=CH
CH=C
pk
a
70
pk
a
50
pk
a
30
Bardzo s
Bardzo s
ł
ł
abe kwasy... alkany < alkeny < alkiny
abe kwasy... alkany < alkeny < alkiny
kwasowość
17
RJC
Stabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja Rezonansowa
...zmniejsza
...zmniejsza
∆
∆
G
G
o
o
sprz
sprz
ęŜ
ęŜ
onej zasady przesuwa
onej zasady przesuwa
r
r
ó
ó
wnowag
wnowag
ę
ę
w kierunku produkt
w kierunku produkt
ó
ó
w.
w.
Energia
Postęp reakcji
kwas
sprzęŜona zasada
18
RJC
Anion Karboksylanowy
Anion Karboksylanowy
(Pochodz
(Pochodz
ą
ą
cy od kwasu karboksylowego)
cy od kwasu karboksylowego)
...jest stabilizowany efektem rezonansowym.
...jest stabilizowany efektem rezonansowym.
CH
3
C
-
O
O
CH
3
C =
O
O
anion octanowy
19
RJC
Anion Etoksylanowy
Anion Etoksylanowy
(Pochodz
(Pochodz
ą
ą
cy od etanolu EtOH)
cy od etanolu EtOH)
Anion etoksylanowy nie jest stabilizowany
Anion etoksylanowy nie jest stabilizowany
efektem rezonansowym.
efektem rezonansowym.
CH
3
CH
2
-
OH
pk
a
16
CH
3
CH
2
-
O
etanol
anion etoksylanowy
20
RJC
Anion Fenolanowy
Anion Fenolanowy
(Pochodz
(Pochodz
ą
ą
cy od fenolu C
cy od fenolu C
6
6
H
H
5
5
OH)
OH)
O
O
O
O
anion fenolanowy
... jest stabilizowany efektem rezonansowym.
... jest stabilizowany efektem rezonansowym.
21
RJC
Para: silna zasada
Para: silna zasada
–
–
s
s
ł
ł
aby sprz
aby sprz
ęŜ
ęŜ
ony kwas (pk
ony kwas (pk
a
a
16)
16)
Para: s
Para: s
ł
ł
aba zasada
aba zasada
–
–
silny sprz
silny sprz
ęŜ
ęŜ
ony kwas
ony kwas
(pk
(pk
a
a
-
-
7)
7)
Zasady
Zasady
EtO
-
+ H
3
O
+
H
2
O + EtOH
Cl
-
+ H
3
O
+
H
2
O + HCl
22
RJC
Moc zasady jest okre
Moc zasady jest okre
ś
ś
lona przez takie czynniki,
lona przez takie czynniki,
jak ...
jak ...
Elektroujemność podstawników
Hybrydyzacja orbitali
Stabilizacja rezonansowa
Czynniki Okre
Czynniki Okre
ś
ś
laj
laj
ą
ą
ce Zasadowo
ce Zasadowo
ść
ść
23
RJC
Elektroujemno
Elektroujemno
ść
ść
Im wi
Im wi
ę
ę
ksza elektroujemno
ksza elektroujemno
ść
ść
podstawnik
podstawnik
ó
ó
w, tym
w, tym
mniejsza sk
mniejsza sk
ł
ł
onno
onno
ść
ść
pary elektronowej do
pary elektronowej do
po
po
łą
łą
czenia z protonem.
czenia z protonem.
H
N
R
H
F
R
O
H
R
R - F
R - OH
R - NH
2
•
•
••
••
••
••
••
••
••
••
•
•
••
••
24
RJC
...im bli
...im bli
Ŝ
Ŝ
ej j
ej j
ą
ą
dra ulokowane s
dra ulokowane s
ą
ą
elektrony nie
elektrony nie
-
-
wi
wi
ąŜą
ąŜą
ce, tym mniej dost
ce, tym mniej dost
ę
ę
pne s
pne s
ą
ą
one dla protonu
one dla protonu
(s
(s
ł
ł
abiej wi
abiej wi
ąŜą
ąŜą
proton).
proton).
Hybrydyzacja Orbitali
Hybrydyzacja Orbitali
(CH
3
CH
2
)
3
N
CH
3
C N
sp
sp
2
sp
3
acetonitryl
pirydyna
trietyloamina
N
25
RJC
Stabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja rezonansowa wolnej pary elektronowej
Stabilizacja rezonansowa wolnej pary elektronowej
powoduje,
powoduje,
Ŝ
Ŝ
e jest ona mniej podatna na zwi
e jest ona mniej podatna na zwi
ą
ą
zanie z
zanie z
protonem.
protonem.
CH
3
C
-
NH
2
O
••
acetamid
CH
3
CH
2
-
NH
2
••
etyloamina
zasadowość
zasadowość
26
RJC
Amidy
Amidy
Amidy podlegaj
Amidy podlegaj
ą
ą
stabilizacji rezonansowej.
stabilizacji rezonansowej.
Rezonans powoduje,
Rezonans powoduje,
Ŝ
Ŝ
e wykazuj
e wykazuj
ą
ą
one cechy raczej
one cechy raczej
kwasowe ni
kwasowe ni
Ŝ
Ŝ
zasadowe !
zasadowe !
CH
3
C
-
NH
2
O
••
CH
3
C
=
NH
2
O
acetamid
27
RJC
Protonowanie Amid
Protonowanie Amid
ó
ó
w
w
Z powodu stabilizacji rezonansowej, amidy s
Z powodu stabilizacji rezonansowej, amidy s
ą
ą
protonowane raczej na atomie O, ni
protonowane raczej na atomie O, ni
Ŝ
Ŝ
na atomie N.
na atomie N.
CH
3
C NH
2
OH
CH
3
C
=
NH
2
OH
28
RJC
Aminy
Aminy
Aminy nie podlegaj
Aminy nie podlegaj
ą
ą
stabilizacji rezonansowej.
stabilizacji rezonansowej.
CH
3
CH
2
-
NH
2
••
etyloamina
29
RJC
Anilina
Anilina
Wolna para elektronowa jest zdelokalizowana w
Wolna para elektronowa jest zdelokalizowana w
wyniku rezonansu, a odpowiedni sprz
wyniku rezonansu, a odpowiedni sprz
ęŜ
ęŜ
ony kwas
ony kwas
nie jest stabilizowany efektem rezonansowym; w
nie jest stabilizowany efektem rezonansowym; w
efekcie anilina jest s
efekcie anilina jest s
ł
ł
ab
ab
ą
ą
zasad
zasad
ą
ą
.
.
NH
2
••
NH
2
NH
2
NH
2
30
RJC
Pirydyna
Pirydyna
Sprz
Sprz
ęŜ
ęŜ
ony kwas pirydyny jest stabilizowany
ony kwas pirydyny jest stabilizowany
rezonansem
rezonansem
–
–
jest ona silniejsz
jest ona silniejsz
ą
ą
zasad
zasad
ą
ą
ni
ni
Ŝ
Ŝ
anilina.
anilina.
kation pirydyniowy
N
H
N
H
N
H
N
H
31
RJC
Guanidyna
Guanidyna
Zasadowo
Zasadowo
ść
ść
mo
mo
Ŝ
Ŝ
e by
e by
ć
ć
znacz
znacz
ą
ą
co zwi
co zwi
ę
ę
kszona przez
kszona przez
rezonansow
rezonansow
ą
ą
stabilizacj
stabilizacj
ę
ę
sprz
sprz
ęŜ
ęŜ
onego kwasu.
onego kwasu.
H
2
N C NH
2
NH
2
••
••
H
2
N C NH
2
NH
2
••
••
H
2
N C NH
2
NH
2
••
••
32
RJC
Inne Czynniki
Inne Czynniki
Por
Por
ó
ó
wnanie ilo
wnanie ilo
ś
ś
ciowe mocy kwas
ciowe mocy kwas
ó
ó
w i zasad nie
w i zasad nie
jest
jest
ł
ł
atwym zadaniem, poniewa
atwym zadaniem, poniewa
Ŝ
Ŝ
w
w
łą
łą
czaj
czaj
ą
ą
si
si
ę
ę
inne
inne
czynniki, takie jak ...
czynniki, takie jak ...
oddziaływania dipol-dipol
solwatacja
33
RJC
Inne definicje Kwas
Inne definicje Kwas
ó
ó
w i Zasad ?
w i Zasad ?
Definicja Br
Definicja Br
ø
ø
nsteda jest po
nsteda jest po
Ŝ
Ŝ
yteczna, lecz nie jest
yteczna, lecz nie jest
kompletna, poniewa
kompletna, poniewa
Ŝ
Ŝ
...
...
Nie wszystkie zasady wiąŜą się z protonem!
Nie wszystkie kwasy są donorami protonów!
34
RJC
CH
3
CH
2
-
OH
••
••
••
••
Definicja Kwas
Definicja Kwas
ó
ó
w i Zasad wg Lewisa
w i Zasad wg Lewisa
Kwas Lewisa jest akceptorem pary elektronowej ...
Kwas Lewisa jest akceptorem pary elektronowej ...
Zasada Lewisa jest donorem pary elektronowej ...
Zasada Lewisa jest donorem pary elektronowej ...
zasada Lewisa
kwas Lewisa
Cl
Fe
Cl
Cl
δ
+++
δ
-
δ
-
δ
-
35
RJC
Podsumowanie
Podsumowanie
Równowaga kwas/zasada
Definicja Brønsteada
SprzęŜone kwasy i zasady
Związki amfoteryczne
Stałe kwasowości (k
a
) oraz pk
a
Elektroujemność
Stabilizacja rezonansowa
Kwas i zasady Lewisa
Hybrydyzacja orbitali
Równowaga kwas/zasada
Definicja Brønsteada
SprzęŜone kwasy i zasady
Związki amfoteryczne
Stałe kwasowości (k
a
) oraz pk
a
Elektroujemność
Stabilizacja rezonansowa
Kwas i zasady Lewisa
Hybrydyzacja orbitali