Louri-Brensted nazariyasi

Anorganik kimyoda bo’lgani kabi organik ikmyoda ham kislotalar va asoslar tushunchalari mavjuddir. Organki moddalarning kislotali yoki asosli xossalari to’g’risida ikkita nazariya mavjud:

1. 
   Louri-Brensted nazariyasi;
   
2. 
   Lyuis nazariyasi.
   

Louri-Brensted nazariyasi bo’yicha kislotalar deb proton beruvchi, asoslar deb esa – proton biriktirib oluvchi moddalarga aytiladi, ya’ni:.

yoki

bu erda, ^QB-H – protonlangan (kislota)

Louri-Brensted nazariyasi asosidagi bu tenglamalardan quyidagicha juda muhim xulosa kelib chiqadi:

Kuchli kislotaga kuchsiz asos mos keladi va aksincha kuchsiz kislotaga kuchli asos mos keladi. Maslan, sirka va xlorsirka kislotalar solishtirilganda xlorsirka kislota sirka kislotaga nisbatan taxminan 100 barobar kuchli ekani aniqlanadi.

Ularga mos keluvchi anionlarning asosli xususiyati solishtirilganda esa atsetat anioni xloratsetat anioniga nisbatan taxminan 100 barobar kuchli asosdir. Bunga sabab xlor atomining kuchli elektronoaktseptorlik xossaga ega ekanidir.

Lyuis nazariyasiga muvofiq kislotalar elektronga taxchil bo’lgan, asoslar elektronga boy bo’lgan, bo’linmagan elektron juftli, qo’sh bog’li va aromatik yadrosi bo’lgan moddalardir.

Masalan, Lyuis kislotalari: H^Q, BF₃, AlCl₃, ZnCl₂, FeCl₃, ^QCR₃

Lyuis asoslari:

BF₃, AlCl₃, ZnCl₂, FeCl₃, AlBr₃ kabi elektroneytral birikmalarning markaziy atomlari (B, Al, Zn, Fe) dagi elektronga taxchillik shundan iboratki, bu atomlar atrofidagi sakkizta barqaror (oktet) elektron qobiq o’rniga oltita (sekstet) elektron qobiq mavjuddir. Shuning uchun bu moddalar elektroneytral bo’lsa ham o’ziga yana ikkita elektron (asos) biriktirib olishga va elektronlarni sakkistaga etkazishga harakat qiladi va shuning uchun ular kislotali xususiyat namoyon qiladi. Bu tuzlar Lyuis kislotalari deyiladi.

Organik moddalarning kislotali yoki asosli xususiyatlari to’g’risida gap ketganda ularga Lyuis nazariyasi ko’proq mos tushadi va shuning uchun bu nazariyadan keng foydalaniladi.

Kislotalilik yoki asoslilik tushunchalari nisbiy tushunchalardir. Moddaning kislotali xossasi asos ishtirokida, asosli xossasi esa – kislota ishtirokida namoyon bo’ladi. Masalan, gaz holdagi HSl kislota emas, lekin u asos ishtirokida (suv) kislotaga aylanadi.

Demak, moddaning kislota yoki asos bo’lishi uni o’rab turuvchi moddalar xarakteriga bog’liqdir.

Amfoter xossaga ega bo’lgan suv kuchli asoslarga nisbatan (masalan, ammiaka) kislotali, kuchli kislotalar (masalan, sulfat kislota) ga nisbatan asosli xossa namoyon qiladi:

Umuman H-R ko’rinishidagi har qanday organik modda, shu jumladan, uglevodorodlar ham kislotali xossaga ega bo’lishi mumkin, bunda faqat protonni R-qoldiqqa nisbatan kusliroq bog’lovchi asos bo’lsa bas.

Suvga o’xshagan amfoter xossaga ega bo’lgan moddalar o’z protonini o’zi biriktirib oluvchi aktseptoga ham ega:

Bu jarayon avtoprotoliz deyiladi.

Birikmaning kislotali yoki asosliligi erituvchining asosligiga (mos ravishda kislotaliligiga) bog’liqdir. Shuning uchun moddalarning tegishli konstantalari solishtirilganda hamma vaqt erituvchi ko’rsatiladi. Asosliligi katta bo’lgan erituvchida kuchli kislotalar ham, kuchsiz kislotalar ham chuqur va farqi kam dissotsiyalanishga uchraydi. Bunday erituvchilarni kislota kuchini tenglashtiruvchi erituvchilar deyiladi. Shu sababdan, kuchsiz kislotalar o’rganilganda suvga nisbatan asosliroq erituvchi, maslan, suyuq ammiak yoki aminlar qo’llaniladi. Kuchsiz asoslar tadqiq qilinganda esa suvga nisbatan kislotaliroq erituvchi, masalan, suvsiz sirka kislota, konts. sulfat kislotalardan foydalaniladi. Kuchli kislotalar o’rganilganda kuchsiz kislta, masalan, suvsiz sirka kislota ishlatiladi.

Moddaning yuqori kislotaliligi kerak bo’lsa kislota kuchini farqlaydigan, kislota kuchini tenglashtirish darajasi kam bo’lgan erituvchi olinadi. Maslan, vodorod xlorid asosli xossaga ega bo’lgan moddani suvga nisbatan benzolda kuchliroq protonlaydi. Shunday qilib benzol suvga qaraganda kislota kuchini kam tenglashtiruvchi erituvchidir.

Kislotalilikning yoki asoslilikning son qiymatlardagi farqqa qaramasdan birikmalarning suvsiz-erituvchilardagi kislotalik yoki asoslik bo’icha joylash tartibi o’zgarmaydi.
Misollar.

1. 
   kislota yoki u bilan mezomer bog’langan asos strukturasi birikma kislotaligi yoki asosligiga qanday ta’sir qiladi?
   

Echish: kislotalilik yoki asoslilikning Louri-Brensted ta’rifiga ko’ra, asos qanchalik kuchsiz (ya’ni barqaror) bo’lsa, unga mos keluvchi yoki u bilan mezomer bog’langan kislota shunchalik kuchli bo’ladi va aksincha. Asosning barqarorligi manfiy zaryadning mezomer yoki induktsion ta’sir tufayli delokallanishi qanchalik yuqori bo’lsa, shunchalik kata bo’ladi. Masalan, SF₃-SOO^- anion asos sifatida ftorning manfiy induktsion ta’siri (-J) tufayli SN₃SOO^- anioniga nisbatan ancha kuchlidir. Shu sababli uchftorsirka kislota sirka kislotaga nisbatan ancha kuchlidir.

2. 
   quyidagi birikmalarni ularning kisloaligi ortib boruvchi qatorga joylashtiring: fenol, etilenglikol, glitserin, izopropil spirt, p-nitrofenol, p-metoksibenzoy kislota.
   

Echish. karboksilat R-SOO^- anionidagi manfiy zaryadning delokallanish darajasi fenolyat anioni ArO^- yoki alkogolyat anioni RO^- dagi manfiy zaryadlarning delokallanish darajasidan yuqori bo’lganiligi uchun, ularga mos keluvchi kislotalilik spirtlarga nisbatan fenollarda, fenollarga nisbatan karbon kislotalarida kuchli bo’ladi, ya’ni kislotalilik spirtlardan fenollarga, fenollardan karbon kislotalariga o’tganda ortib boradi.

Demak, kislotalilik quyidagi qatorda ortib boradi:

cpirt < fenol < karbon kislota

Misolda berilgan uchta spirtdan, molekuladagi atomlarning induktsion ta’sirini hisobga olganda, eng kuchli kislota xossasiga glitserin, eng kuchsiz kislota xossasiga esa izopropil spirti ega. Spirtlarning kislotali xossasi quyidagi qatorda ortib boradi:

izopropil spirti < etilenglikol < glitserin

Berilgan ikkita fenoldan, xudi shunday mulohaza asosida p-nitrofenolning kislotalilik xassasi fenolnikidan kattaligi kelib chiqadi:

fenol < p-nitrofenol

Hamma moddalar solishtirilganda kislotalilik quyidagi qatorda ortib boradi:

izopropil spirt < etilenglikol < glitserin < fenol <

2. 
   Sirka kislotasining kuchi quyidagi erituvchilarda qanday o’zgaradi: suv, benzol, dietilamin?
   

Echish. ma’lumki, erituvchining asosliligi qanchalik katta bo’lsa, u kislotalarning kuchini ko’proq farqlaydi, ya’ni ularning kislotalilik xossasini tenglashtirish darajasi shunchalik kam bo’ladi. Shuning uchun sirka kislotaning kuchi (dissotsialanishi) quyidagi qatorda ortib boradi:

benzol < suv < dietilamin

17. spirtlar, fenollar va karbon kislotalarining kislotali xususiyatlari
Kislotalar kuchining xarakteristikasi siftadia ularning suvdagi dissotsialanish konstantasi (K_a) qo’llaniladi, bunda suv deyarli o’zgarmas miqdorda – 55 molG’l olinadi:

bu erda, G⁰ – erkin entalpiyaning o’zgarishi.

pK_a ning qiymati qancha kichik bo’lsa, kislotaning kuchi shunchalik katta bo’ladi. Asoslarning protonlanishi uchun rK_a ga o’xshash rK_v kattaligi qo’llaniladi. rK_v q 14 – rK_a, yoki rK_a q 14 – rK_v. Odatda asoslilik ham rK_a qiymatlari orqali ifodalaniladi, ya’ni tegishli protonlangan asosning dissotsialanishi ko’rsatiladi. rK potentsiometriya va spektrofotometriya metodlari bilan aniqlanadi.

Karbon kislotalarning rK_a qiymatlari solishtirilganda shuni ko’rish mumkinki, to’yinmagan yoki aromatik kislotalar (masalan, akril yoki benzoy kislotalari) alkilkarbon kislotalariga nisbatan kuchlidir. Bunga sabab, qo’sh bog’ tutuvchi guruh manfiy induktsion (-J) ta’sir ko’rsatadi. X-SN₂-SOON ko’rinishidagi almashingan sirka kislotalarning kuchi _J – konstantasi asosida aniqlanishi mumkin. Bu kislotalar uchun Taft tenglamasini qo’llash yaxshi natija beradi. Agar o’rinbosarlar bir nechta bo’lsa, ularning ta’siri, taxminan ta’sirlar yig’indisidan iborat bo’ladi:

O’rinbosralar reaktsion markazdan (bizning misollarimizda -SOON guruhi) uzoqlashgan sari ularning ta’siri keskin kamayib boradi. O’rinbosarlarning bunday ta’siri almashingan benzoy ksilotalarida ham kuzatiladi. Misol tariqasida quyida ba’zi kislotalarning rK_a kattaliklari keltirilgan:

Ba’zi kislotalarning rK_a kattaliklari

Kislota	rKa
H-COOH	3,77
CH3-COOH	4,76
(CH3)3C-COOH	5,05
Cl-CH2-COOH	2,86
CH2qCH-COOH	4,25
C6H5-COOH	4,20
CH3-CC-COOH	2,65
o-CH3-C6H4-COOH	3,91
m-CH3-C6H4-COOH	4,24
p-CH3-C6H4-COOH	4,34
o-HO-C6H4-COOH	2,98
m-HO-C6H4-COOH	4,08
p-HO-C6H4-COOH	4,58
o-NO2-C6H4-COOH	2,17
m-NO2-C6H4-COOH	3,45
p-NO2-C6H4-COOH	3,44