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化学试剂亲核性和碱性是什么?优质

925次浏览| 2022-06-28 21:48:37 更新
来源:互联网
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对于试剂的碱性和亲核性的理解,首先要分清楚亲核原子的本身特征以及外部对其的影响,多数情况下,亲核试剂的强弱与碱性强弱是一致的,只是亲核性的影响因素相对碱性而言要多一点。要从多方位去分析考虑,对于实验过程,要做到控制各个变量,以防其中任何一部分对实验结果产生影响,将碱性和亲核性从概念、评价方式等方面区分开来,不能以偏概全,要用严谨的态度对待。在特定的条件下,如在非质子极性溶剂中,我们能够凭借碱性强度的特性,来估计某些亲核试剂的亲核能力。对于亲核性的极大影响因素:质子溶剂、亲核试剂、空间阻力、可极化等对亲核性的影响程度,尚待研究,并且我们可以说,仍有其他影响试剂亲核性的因素尚未被我们发现。但首先要明确的是,虽然碱性可以影响亲核性的强弱,也有时会发生碱性与亲核性相同的情况,但试剂的碱性与亲核性不存在等同关系。

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在有机化学的学习中,研究出亲核试剂的亲核性和碱性是非常重要的内容,甚至有可能会影响以后对有机化学的掌握。所以我们应该清楚地知道,亲核性和碱性是两个不同的概念,或许有相关性,但不存在等同性。我们应当从两者的定义入手去理解这两个概念,碱性顾名思义,就是指进攻试剂与质子的结合能力,且由于酸碱中和,会产生剧烈的反应。然而试剂的亲核性会受到多方面因素的影响,亲核性属于动力学控制,亲核试剂的亲核性的大小取决的因素有很多,试剂亲核能力的强弱,取决于所带电荷性质、可极化性的大小、碱性强弱、以及所占体积的大小、空间效应等。

亲X性,就是指一个原子(或离子)与另一个原子(或离子)结合的意愿,碱性其实我们可以理解成亲质子性,而亲核性大多数情况下我们都认为是亲碳性。

那么强弱怎么区分呢?任何强弱的判断都需要先建立一个标准,就比如一个人是高的还是矮的,使用身高(单位厘米或米)来作为衡量标准。而碱性的强弱是用pKa(或pKb)作为标准,碱性强,则试剂的原子对质子有着强烈的结合意愿,若则结合意愿不强。碱性强弱是很好判断,也容易理解的。亲核性怎么判断呢?亲核性是指的对碳原子的结合意愿,而碳原子(或碳正离子)与氢质子既有相似又有不同,相似的是它们的电负性相差不大,不同的是碳原子由于往往连有各种各样的基团,会存在空间位阻的问题,而质子由于没有电子,体积已经是最小的了。而亲核试剂的评判标准也因此而生,包含两项,碱性和可极化性(或称变形性)。碱性易于理解,变形性好的亲核试剂的原子,能够更好的突破碳原子的空间位阻,从而更加深入地与碳原子结合。所以一个试剂如果碱性强,变形性强,那么它的亲核性强。

第三个问题,亲核性的强弱很大程度上受溶剂的影响,溶剂分三类:质子溶剂、偶极溶剂、非极性溶剂。可极化性受溶剂的影响不大,但碱性与溶剂的关系很大。一些可极化性很高而碱性很弱的试剂,它们在质子溶剂中,因为碱性较弱,被质子溶剂化少,在偶极溶剂中,也很少溶剂化,因此,这些试剂在质子溶剂和偶极溶剂中亲核性均很高。例如:碘离子、硫氢根、硫氰根;另一些碱性很强而可极化性较低的试剂,它们在质子溶剂中与质子形成氢键的力量强,也就是溶剂化作用大,在反应是需要去溶剂化的能量,故使反应性降低,但在偶极溶剂中,这些试剂不被溶剂分子所包围,而以“裸露”状态存在,所以反应性就高。例如:氟离子、氯离子、溴离子。

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