Principen för hårda och mjuka syror och baser

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 januari 2017; kontroller kräver 5 redigeringar .

Principen för hårda och mjuka syror och baser (HMCO-principen, Pearsons HMCO-princip, eng. HSAB-teori ) är en princip inom kemin som kvalitativt beskriver Lewis-syrors och basers förmåga att interagera effektivt. Denna princip föreslogs av den amerikanske oorganiska kemisten Ralph Pearson 1963 [1] [2] [3] . I enlighet med denna princip delas Lewis-syror och baser in i hårda och mjuka, där mjuka syror övervägande reagerar med mjuka baser, och hårda syror med hårda baser [4] .

Kärnan i principen

GIAM-principen gäller de interaktioner som beaktas i teorin om Lewis-syror och baser. Enligt denna teori donerar Lewisbasen B ett elektronpar för att bilda en kovalent bindning med Lewissyran A , som har en ledig orbital. Effektiviteten av en sådan interaktion beror på den kemiska sammansättningen och elektroniska strukturen hos de reagerande syrorna och baserna. Dessa parametrar beaktas av Pearson vid klassificering av syror och baser i mjuka och hårda.

Enligt Pearson är hårda syror elektronparacceptorer med liten storlek, stor positiv laddning, hög elektronegativitet och låg polariserbarhet . Den molekylära orbital som elektronparet passerar till har låg energi i hårda syror. Följaktligen är hårda baser donatorer med liknande egenskaper (med en stor negativ laddning, hög elektronegativitet och låg polariserbarhet). Deras orbital, från vilken ett elektronpar avges, har också låg energi. Mjuka syror är Lewis-syror med liten positiv laddning, stor storlek, låg elektronegativitet och hög polariserbarhet. Mjuka baser är Lewis-baser med samma egenskaper. Både i mjuka syror och i mjuka baser är energin i de orbitaler som är involverade i reaktionen hög. Eftersom egenskaper som laddning, elektronegativitet och polariserbarhet ändras smidigt, finns det ett antal Lewis-syror och baser som ligger mellan hårda och mjuka [5] .

Hårdheten hos en syra eller bas betyder dess tendens att bilda övervägande jonbindningar, och mjukheten hos en syra eller bas betyder dess tendens att bilda kovalenta bindningar [6] .

Klassificering av syror och baser inom ramen för IMCA-principen [5] [6]

Hårda syror	Mellansyror	Mjuka syror
H + , Li + , Na + , K + , Mg2 + , Ca2 + , Al3 + , Cr3 + , Fe3 + , BF3 , B(OR) 3 , AlR3 , AlCl3 , SO3 , -RCO + , CO2 , RSO2 +	Cu2 + , Fe2 + , Zn2 + , SO2 , R3C + , C6H5 + , NO +	Ag + , Cu + , Hg2 + , RS + , I + , Br + , Pb2 + , BH3 , karbener
Styva baser	Mellanbaser	Mjuka grunder
OH - , RO - , F - , Cl - , RCOO - , NO 3 - , NH 3 , RNH 2 , H 2 O, ROH, SO 4 2- , CO 3 2- , R 2 O, NR 2 - , NH 2- _	Br- , C6H5NH2 , NO2- , C5H5N _ _ _ _ _ _ _ _ _	RS- , RSH , I- , H- , R3C- , alkener , C6H6 , R3P , ( RO ) 3P , CN-

Förutom den villkorliga uppdelningen i tre typer kan man också spåra beroendet av hårdhet eller mjukhet i serien av individuella Lewis-syror och baser. Till exempel, när man rör sig längs gruppen av det periodiska systemet från topp till botten, minskar styvheten hos baserna [7] :

${\mathsf {F^{-}>Cl^{-}>Br^{-}>I^{-}.))$

För isoelektroniska föreningar ökar styvheten när man rör sig längs perioden från vänster till höger [7] :

${\mathsf {NH_{2}^{-}<OH^{-}<F^{-}.))$

Syrors hårdhet minskar när man rör sig nedåt i gruppen från topp till botten [7] :

${\mathsf {Li^{+}>Na^{+}>K^{+};))$

${\mathsf {Zn^{2+}>Cd^{2+}>Hg^{2+}.))$

Tillämpningar i organisk kemi

Inom organisk kemi används principen för HIAM i stor utsträckning för att förutsäga eller förklara förloppet av kemiska reaktioner.

Till exempel kan reaktionen mellan tioetern CH 3 COSR och alkoholatjonen RO - representeras som övergången av acylkatjonen CH 3 CO + (hård Lewis-syra) från den mjuka Lewis-basen RS - till den hårda Lewis-basen RO - . Enligt HICA-principen är addukten av en hård syra och en hård bas mer stabil, så jämvikten i reaktionen förskjuts åt höger [7] .

Pearsons princip är också användbar för att förutsäga reaktiviteten hos föreningar med två reaktiva ställen, såsom enolatjoner eller α,β-omättade föreningar. De senare, till exempel, är benägna att reaktioner med nukleofiler i två positioner, och den föredragna riktningen för reaktionen beror på nukleofilens stelhet som en Lewis-bas [7] .

Se även

Teorier om syror och baser

Anteckningar

↑ Pearson i JACS, 1963 .
↑ Pearson i JCE 1, 1968 .
↑ Pearson i JCE 2, 1968 .
↑ Kemisk uppslagsverk/red. I. L. Knunyants. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1992. - T. 2. - S. 145. - ISBN 5-85270-039-8 .
↑ 1 2 Moskva V. V. Begreppet syra och bas i organisk kemi // Soros Educational Journal. - 1996. - Nr 12 . - S. 33-40 .
↑ 1 2 Zolotov Yu. A., Dorokhova E. N., Fadeeva V. I. et al. Fundamentals of Analytical Chemistry. Bok 1. Allmänna frågor. Separationsmetoder / Ed. Yu. A. Zolotova. - 2:a uppl., reviderad. och ytterligare - M . : Högre skola, 1999. - S. 152-153. — ISBN 5-06-003558-1 .
↑ 1 2 3 4 5 Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Organisk kemi. - 3:e uppl. - M . : Binom. Kunskapslaboratoriet, 2010. - V. 1. - S. Kapitel 3. - ISBN 978-5-94774-614-9 .

Litteratur

Originalverk

Pearson RG hårda och mjuka syror och baser // J. Am. Chem. soc. - 1963. - Vol. 85 , nr. 22 . - P. 3533-3539 . - doi : 10.1021/ja00905a001 .
Pearson RG Hårda och mjuka syror och baser, HSAB, del 1: Grundläggande principer // J. Chem. Educ. - 1968. - Vol. 45 , nr. 9 . - s. 581-586 . doi : 10.1021/ ed045p581 .
Pearson RG Hårda och mjuka syror och baser, HSAB, del II: Underliggande teorier // J. Chem. Educ. - 1968. - Vol. 45 , nr. 10 . - s. 643-648 . doi : 10.1021 / ed045p643 .

Recensioner

Moskva VV Begreppet syra och bas i organisk kemi // Soros Educational Journal. - 1996. - Nr 12 . - S. 33-40 .