Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Применение принципа жестких и мягких кислот и оснований

Прогноз продуктов реакции

Теория жестких и мягких кислот и оснований помогает:

  • Предсказать наиболее стабильные продукты реакции между нуклеофильными и электрофильными веществами;

  • Оценить состояние равновесия реакций, для которых отсутствуют точные термодинамические характеристики.

Определение 1

«Симбиоз» - процесс укрепления связи между соединениями одинаковой степени тяжести, вступающими в реакции. Жесткие заместители делают кислоты и основания более жесткими, а мягкие заместители -- более мягкими.

Пример 1

При взаимодействии мягкой кислоты BH3 с мягким основанием CO образуется устойчивое соединение BH3CO. Если BH3 вступает во взаимодействие с жесткими основаниями (аминами, эфирами), то стабильный аддукт не образуется. Жесткая кислота BF3 легко взаимодействует с жестким основанием с образованием с образованием BF3OR2 или BF3NR3. Соединение BF3CO будет неустойчиво, так как наблюдается неустойчивая комбинация жесткое -- мягкое, что противоречит принципу ЖМКО.

  • Предсказать продукты обменных реакций между солями.
Пример 2

В результате реакции йодида лития LiI со фторидом серебра AgF, проходящей в твердой фазе или в растворе, образуются более стабильные соли (жесткая кислота -- жесткое основание LiF и мягкое основание -- мягкая кислота AgI).

Образование координационных соединений, π - комплексов

  • Теория ЖМКО помогает описать отличия в способности галогенид -- ионов участвовать в образовании координационных соединений с катионами разной степени жесткости.
Пример 3

С катионом Al3+ (жесткая кислота) последовательность имеет следующий вид: F, Cl>Br>I, при этом стабильность убывает; с катионом ртути Hg2+ (мягкой кислотой) соединения более стабильные будут иметь обратное направление.

  • Выяснено, почему осуществляется стабилизация жесткими основаниями типа F, OH, O2 металлов, обладающих высокой степенью окисления.

    Центральные ионы металла с большим зарядом являются жесткими кислотами. Наоборот, мягкие кислоты -- ионы с малым зарядом -- стабилизируются мягкими основаниями (например, CN, I, CO).

  • Теория кислот и оснований Пирсона объясняет реакции между акцепторами π --электронов (CO, R=N=C, NO, замещенные фосфины) и переходными металлами.

«Применение принципа жестких и мягких кислот и оснований» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти
Пример 4

Образование карбонильного соединения никеля:

Ni+4CONi(CO)4

Атомы никеля в кристаллической решетке не заряжены, являются мягкими кислотными центрами. К ним присоединяются мягкие основные молекулы CO, имеющие свободную пару электронов. σ -- связи между центральными атомами никеля и атомами молекул CO усиливаются π -- дативными связями. Высокая электронная плотность нейтрального атома металла перераспределяется на лиганды. В результат этого электронная плотность распространяется по всей молекуле более равномерно.

Всевозможные π -- комплексы являются стабильными соединениями в комбинации мягкая кислота -- мягкое основание. Донором электронов в этих соединениях выступают π -- электронные системы непредельных или ароматических веществ, а в результате реакции с кислотой также образуется π -- связь. Мягкими основными компонентами являются ароматические или непредельные лиганды, мягкая кислота -- атом d- металла (в низкой степени окисления).

Донорная связь σ -- типа образуется за счет занятой π -- орбитали лиганда и свободной гибридной орбитали d- металла. Упрочнение связи, выравнивание электронной плотности происходит за счет образования дативной связи.

Пример 5

Типичные представители -- бис(бензол)хром (C6H6)2Cr, бис(π -- циклопентадиенил)железо ((πC5P5)2Fe -- ферроцен), которые имеют структуру двойной кегли или сендвича.

Структура $\pi $ -- комплекса ферроцена.

Рисунок 1. Структура π -- комплекса ферроцена.

  • Некоторые молекулы могут одновременно иметь и жесткие и мягкие центры. Жесткие кислоты (протон и др.) прочно связываются с атомом кислорода. Мягкие кислоты (соли платины и палладия) могут образовывать прочные координационные соединения.
Пример 6

В молекуле диметилсульфоксиде атом кислорода проявляет жесткие свойства, вследствие высокой электронной плотности. Атом серы является мягким основным центром в результате особенностей электронной структуры.

Строение молекулы диметилсульфоксида

Рисунок 2. Строение молекулы диметилсульфоксида

Оценка положения равновесия реакции

Для предсказания положения равновесия необходимо знать качественное деление на жесткие и мягкие кислоты и основания:



Рисунок 3.

Метанол и метилиодид являются продуктами взаимодействия мягкой кислоты CH3+ , жесткого основания OH и мягкого основания I. На основании теории ЖМКО можно предположить, в реакции метанола с иодоводородом равновесие должно сместиться вправо, так как в результате образуются связи, соответствующие принципу «мягкий -- мягкий», «жесткий -- жесткий».

CH3OH+HICH3I+HOH

константа равновесия очень велика: K109 при 25 C, что подтверждает смещение равновесия вправо.

Теория ЖМКО помогает прогнозировать и объяснять реакции между нуклеофильными и электрофильными соединениями, давать оценку стабильности образовавшихся веществ.

Дата последнего обновления статьи: 27.04.2024
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Крупнейшая русскоязычная библиотека студенческих решенных задач
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot