有机化学基础问题之关于亲核性大小的判断

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有机化学基础问题之关于亲核性大小的判断

2024-07-15 01:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

关于亲核性大小的判断

有个基础问题关于亲核性大小的判断总是爱弄糊涂,大家帮忙看看:亲核性的大小决定于两个因素1)碱性大小:也即给电子能力的大小2)可极化性:即受到外界电场影响,分子中电荷产生相应变化在元素周期表中,同一周期的元素,从左到右因为原子核对外层电子吸引能力增加,所以可极化性变小。同时,因为原子核对外层电子吸引能力增加,给出点子的能力相应的应该减少,故碱性减弱。----------------------------------------------综上所述,同一周期的元素,由左到右碱性和可极化性都减弱。到这里理解没有问题,可是当理解同一主族元素的时候出现问题了同一主族的元素,从上而下,随着原子质量的增加,原子核对外层电子吸引能力降低,所以外层电子在电场作用下,轨道容易变形,所以可极化性增加。但是不理解的是:为什么同一主族的元素,从上而下,随着原子质量的增加,原子核对外层电子吸引能力降低,应该是原子核对外层电子束缚能力降低了容易给出电子,即碱性增加。为什么事实却是减少的???请达人指点(我知道根据酸性判断出HI酸酸性最强,相应的共轭碱性最弱)但是始终不明白我上面的疑问,为什么对外电子束缚能力降低了却不容易给出电子了??

回答:

用I-和F-比较,碘的原子半径大,负电荷分散,负电荷越分散越稳定,不易与质子反应,而F-半径小,电荷集中,易和质子反应

溶剂化作用不仅仅局限于质子性溶剂中,在极性溶剂中也有溶剂化作用的,如DMSO,由于存在偶极矩,存在正电荷中心(硫)和负电荷中心(氧)对于9楼的观点“在非质子溶剂中确实如楼主所言碘离子的碱性是强于氟离子的,但是在质子溶剂中由于质子化的作用顺序颠倒了过来”,我本人不是太赞同

楼主你的问题31楼的回答是正解。只是他说的比较精炼,可能没有引起注意。你的疑问在于为什么沿周期表某列从上至下,因原子直径增大,电子的核束缚减小了,原子给出电子更容易了,而碱性却反直觉地却减小了。问题的关键就在于“给出电子”上。事实上,碱转变成其共轭酸的过程,不宜理解成“给出电子”,因为电子并未真的像酸给出质子那样弃本体远去而完全移交到别的原子上,而只是想拉一个质子入伙,希望两个核一起共享电子对构成的电子云(即使是离子键也是有一定的电子云重叠的)。那么尺寸较小的原子其轨道空间也小,两个电子拥挤在较小的空间里电子间斥力就大,所以更需要一个质子加入以扩大容纳电子的空间。所以碱性也就相对增强了。而尺寸较大的原子其轨道空间也大,足够容纳电子对而不易产生电子间斥力,所以更不需要一个质子的加盟来对轨道空间扩容,相对也就对质子不太敏感,表现为碱性相对较低。换句话说就是对于尺寸较大的共轭碱原子,得到质子是能量上比较不太有利的。也正如31楼所说,大轨道空间中电子比较稳定。

楼主看问题角度过于单一了,始终纠结在负离子是否容易给出电子这个问题上,其实,碱性是由其稳定性决定的(稳定性越好,碱性越弱):同一周期,从左到右,电负性增强,原子核对外层电子束缚能力增大,不易给出电子,稳定性强(注意:同一周期,原子核半径变化不是太大);同一主族,从上到下,虽然电负性是减小的,原子核束缚外层电子的能力是减弱的,但是要注意,原子核半径改变得是很显著的,这导致外层电子较分散(这也是碘离子的可极化性强于氟离子的可极化性的原因),类似于共轭体系中的离域作用,电荷离散有利于离子的稳定,因此,从上到下,碱性是减弱的

要变通去思考,原子质量大了,核外电子也多了,电子层也大了,对外吸引也就弱了,就容易失去外层的的氢质子,形成酸性,要有个概念,原子核很小很小,一粒米和操场一样

离子亲核作用的强弱是碱性和离子可极化性共同作用的结果,并且可极化性受溶剂影响很大而碱性受溶剂影响不大。氟离子具有比碘离子更强的吸电子能力,在质子性溶剂中因为溶剂化作用的影响,氟离子溶剂化作用更强,在亲核反应中去溶剂化所需的能量也很大,而碘离子所需能量较小,因而呈现出上述顺序。而在非质子溶剂中,溶剂化作用可以忽略,呈现出相反效果

在非质子溶剂中确实如楼主所言碘离子的碱性是强于氟离子的,但是在质子溶剂中由于质子化的作用顺序颠倒了过来

这个我明白点。因为可极化作用受溶剂的影响不大,但是碱性与溶剂的关系很大。所以在质子溶剂里同主族碱性弱的溶剂化作用强,而可极化性又强,导致顺序颠倒。可能我出现问题的原因是把价键理论和元素混到一起了,老爱糊涂,,,就是电负性考虑也不能两全。。。

亲核性与碱性是两个既相关又不同的概念,亲核性一般是指基团对碳核的作用,碱性是指基团对氢核的作用。可以说碱性是特定情况下的亲核性,即是亲“氢”核的能力!所以,亲核性不是由碱性决定的。碱性的强弱指的是与氢质子的结合能力,亲核性指的是与碳核的结合能力。二者有时是一致的,有时又不同。比如,OH-是比F-更强的碱,其亲核性也比F-更强;而RO-比RS-是更强的碱,但后者的亲核性强于前者。

这里需要考虑结构化学当中知识,原子的相对论效应。质量越大,其相对论效应越大,原子半径在原来基础上半径会缩小。然后其对电子的束缚性相应增强。这是我个人观点

离子亲核作用的强弱是碱性和离子可极化性共同作用的结果,并且可极化性受溶剂影响很大而碱性受溶剂影响不大。氟离子具有比碘离子更强的吸电子能力,在质子性溶剂中因为溶剂化作用的影响,氟离子溶剂化作用更强,在亲核反应中去溶剂化所需的能量也很大,而碘离子所需能量较小,因而呈现出上述顺序。而在非质子溶剂中,溶剂化作用可以忽略,呈现出相反效果

可以这样理解,判断碱性归结于判断稳定性,有两个方面影响电负性和离子半径,同周期从左往右,半径依次减小,但变化不大,而对电子的吸附力增强,不易给电子(此时以电负性影响为主)所以碱性减弱,但同主族中,半径从上往下一次增大,半径变化较大,而电负性变化相对较小,外层电子被分散较稳定(此时以离子半径影响为主),所以碱性减弱

简单说一下:卤素离子的碱性强弱,指其接受质子,形成卤化氢的能力。其形成卤化氢的能力越强,则碱性越强。从化合的角度讲,氟化氢最容易形成,而碘化氢形成后,即同时分解。这说明碘化氢的形成是最困难的,当然其碱性就弱。楼主纠结的是给出电子的能力,但是有一个重要的误区:这里指的给出电子,不是电离出电子,而是提供电子对与质子(氢离子)成化学键!换句话说,就是提供电子对,形成配位键的能力,重点在“成键能力”上。碘的半径最大,其电子云与氢的电子云形状差别最大,必然他们的电子云交盖程度也是最差的,所以必然化学键最弱。这与第一种分析方法的结果是统一的。



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