1 00:00:00,000 --> 00:00:00,510 2 00:00:00,510 --> 00:00:02,930 В това видео искам да разграничим 3 00:00:02,930 --> 00:00:13,520 понятието за нуклеофилност или колко силен е един нуклеофил и 4 00:00:13,520 --> 00:00:19,900 понятието основност. 5 00:00:20,160 --> 00:00:25,660 В някакъв смисъл разликата изглежда малка, но всъщност е много голяма. 6 00:00:25,800 --> 00:00:28,580 Ще видиш защо е малко объркващо първия път, когато учиш за това. 7 00:00:28,780 --> 00:00:32,860 Когато изучавахме Sn2 реакциите, имахме нуклеофил, който 8 00:00:32,860 --> 00:00:35,030 имаше един свободен електрон. 9 00:00:35,030 --> 00:00:37,200 Той има отрицателен заряд. 10 00:00:37,200 --> 00:00:42,340 Може да бъде метилвъглерод. 11 00:00:42,600 --> 00:00:44,200 Ще го напиша. 12 00:00:44,200 --> 00:00:46,430 Може би имаш един водород, който е наколо. 13 00:00:46,430 --> 00:00:48,740 Зад него има един водород. 14 00:00:48,740 --> 00:00:50,980 Имаш водород отгоре. 15 00:00:50,980 --> 00:00:56,850 После имаш напускащата група точно тук. 16 00:00:56,850 --> 00:01:02,180 При Sn2 реакциите нуклеофилът ще отдаде този електрон на въглерода. 17 00:01:02,300 --> 00:01:04,090 Този въглерод има частично положителен заряд. 18 00:01:04,090 --> 00:01:06,460 Нека да го нарисувам. 19 00:01:06,460 --> 00:01:09,260 Напускащата група има частично отрицателен заряд, 20 00:01:09,260 --> 00:01:12,630 защото тя е по-електроотрицателна. 21 00:01:12,630 --> 00:01:16,370 Значи този електрон отива при този въглерод, точно когато 22 00:01:16,370 --> 00:01:18,960 въглеродът получава това, или едновременно, 23 00:01:18,960 --> 00:01:24,090 тази електроотрицателна група е способна напълно да отнеме 24 00:01:24,090 --> 00:01:27,830 този електрон от въглерода. 25 00:01:27,830 --> 00:01:31,370 И накрая изглежда ето така. 26 00:01:31,370 --> 00:01:35,910 Имаме нашия метилов въглерод, като водородът е отзад, 27 00:01:35,910 --> 00:01:39,330 има водород отпред и отгоре. 28 00:01:39,330 --> 00:01:43,150 Напускащата група си е отишла. 29 00:01:43,150 --> 00:01:46,150 Тук беше този електрон, но сега той присъедини 30 00:01:46,150 --> 00:01:52,910 и този лилав електрон, така че сега има отрицателен заряд, 31 00:01:52,910 --> 00:02:00,650 а нуклеофилът отдаде този електрон точно тук 32 00:02:00,650 --> 00:02:04,060 и сега е свързан с въглерода. 33 00:02:04,060 --> 00:02:06,450 Направих това, защото това действа като нуклеофил. 34 00:02:07,100 --> 00:02:08,139 То обича ядра. 35 00:02:08,140 --> 00:02:17,280 То отдава тези единични електрони, но също така действа и като Люисова основа. 36 00:02:17,440 --> 00:02:18,620 Малко преговор. 37 00:02:18,620 --> 00:02:21,830 Основа на Люис, което е доста по-общо, или предполагам 38 00:02:21,830 --> 00:02:25,630 се отнася за примери, в които това означава основа. 39 00:02:25,630 --> 00:02:32,160 Основа по Люис означава донор на електрони. 40 00:02:32,360 --> 00:02:33,700 Точно каквото се случва тук. 41 00:02:33,700 --> 00:02:37,170 Този нуклеофил отдава един електрон на този въглерод. 42 00:02:37,170 --> 00:02:38,760 Той действа като Люисова основа. 43 00:02:38,760 --> 00:02:41,460 Когато видиш това за пръв път, ти можеш да се запиташ 44 00:02:41,460 --> 00:02:45,310 защо изобщо химиците си правят целия този труд да дефинират 45 00:02:45,310 --> 00:02:46,220 нещо като нуклеофил. 46 00:02:46,220 --> 00:02:47,840 Защо просто не го нарекат основа? 47 00:02:47,840 --> 00:02:52,940 По какво се различават тези две понятия – нуклеофилност и основност? 48 00:02:53,100 --> 00:02:57,000 Разликата е в това, че нуклеофилността е кинетично понятие, 49 00:02:57,000 --> 00:03:02,470 което означава, че определя колко добре участва в реакциите, 50 00:03:02,470 --> 00:03:03,900 колко бързо реагира, 51 00:03:03,900 --> 00:03:06,870 колко допълнителна енергия е нужна, за да реагира? 52 00:03:06,870 --> 00:03:14,280 Когато нещо е силен нуклеофил, то реагира много добре. 53 00:03:14,520 --> 00:03:17,830 Това не ни казва нищо за стабилността 54 00:03:17,830 --> 00:03:20,680 на реактантите преди или след реакцията, а просто ни казва 55 00:03:20,680 --> 00:03:22,880 колко склонни са да реагират помежду си. 56 00:03:22,880 --> 00:03:30,160 Основността е термодинамична концепция. 57 00:03:30,320 --> 00:03:35,820 Тя ни казва колко стабилни са реактантите и продуктите. 58 00:03:35,880 --> 00:03:52,440 Тя ти казва колко склонно е нещо да реагира. 59 00:03:52,520 --> 00:03:57,800 Например да видим ситуацията с флуора. 60 00:03:57,800 --> 00:03:58,580 Да помислим за това. 61 00:03:58,580 --> 00:04:00,760 Всъщност трябва да кажа флуорида, 62 00:04:00,760 --> 00:04:03,170 флуоридът изглежда така. 63 00:04:03,170 --> 00:04:08,560 Седем електрона за флуора и после още един електрон. 64 00:04:08,640 --> 00:04:10,700 И получаваш флуорид. 65 00:04:10,710 --> 00:04:14,470 Флуоридът е определено основен. 66 00:04:14,470 --> 00:04:27,400 Той е по-основен от йодида. 67 00:04:28,540 --> 00:04:33,480 Но в протонен разтворител... ще го запиша тук. 68 00:04:33,490 --> 00:04:46,080 Но е по-малко нуклеофилен в протонен разтвор. 69 00:04:46,080 --> 00:04:50,100 Протонен разтвор, да припомня, има водородни протони наколо. 70 00:04:50,280 --> 00:04:54,840 И причината за това е, че флуоридът много иска да се свърже 71 00:04:54,840 --> 00:04:59,780 с въглерод или нещо друго, даже с водороден протон. 72 00:04:59,900 --> 00:05:04,360 Той иска да се свърже повече от йодидния анион. 73 00:05:04,370 --> 00:05:07,050 И ако го направи, връзката ще бъде по-здрава 74 00:05:07,050 --> 00:05:11,250 от тази, която би формирал йодидният анион, защото флуоридният анион 75 00:05:11,250 --> 00:05:14,270 е по-малко стабилен в този вид, отколкото йодида. 76 00:05:14,270 --> 00:05:17,970 Ако можем да отнемем протон или да отдадем неговия електрон, 77 00:05:17,970 --> 00:05:21,440 той ще бъде по-щастлив, но е по-малко нуклеофилен. 78 00:05:21,440 --> 00:05:24,820 Той не е толкова добър при реакции в протонен разтвор. 79 00:05:24,820 --> 00:05:28,060 Цялата причина да е по-малко нуклеофилен е, защото 80 00:05:28,060 --> 00:05:30,330 има други неща, които му пречат да реагира. 81 00:05:30,330 --> 00:05:33,145 Във видеото видяхме какво прави един нуклеофил силен, 82 00:05:33,145 --> 00:05:37,960 а в случая с флуорида, това е, че той е много малък атом. 83 00:05:38,020 --> 00:05:43,140 Той всъщност е много малък йон, така че е ограден много плътно. 84 00:05:43,140 --> 00:05:47,250 Електронният му облак е много плътен, и това позволява 85 00:05:47,250 --> 00:05:54,240 на водородите от водата да образуват плътен слой около него. 86 00:05:54,300 --> 00:05:56,860 Те всички имат частично положителен заряд, затова 87 00:05:56,860 --> 00:05:59,790 са привлечени от отрицателния анион. 88 00:05:59,790 --> 00:06:05,420 Те образуват плътен слой, който екранира флуоридния анион, 89 00:06:05,420 --> 00:06:10,100 което прави по-трудно за него да реагира в протонен разтвор, 90 00:06:10,100 --> 00:06:16,420 затова той не реагира толкова добре. 91 00:06:16,680 --> 00:06:21,180 Ако можеше да реагира, той всъщност щеше да образува по-здрава 92 00:06:21,180 --> 00:06:24,570 връзка от йодидния анион. 93 00:06:24,570 --> 00:06:27,920 Ето това е голямата разлика. 94 00:06:28,020 --> 00:06:31,920 При основността няма значение какъв е разтворителят. 95 00:06:32,040 --> 00:06:37,120 Това е термодинамична характеристика на молекулата, атома или аниона. 96 00:06:37,240 --> 00:06:44,040 Така че ако гледаш само основността, най-силната основа, която ще видиш... 97 00:06:44,050 --> 00:06:46,070 тук ще запиша само хидроксид. 98 00:06:46,070 --> 00:06:49,720 Това обикновено ще е нещо като натриев хидроксид или калиев хидроксид, 99 00:06:49,720 --> 00:06:53,150 но когато ги разтвориш в нещо като вода например, 100 00:06:53,150 --> 00:06:57,130 тогава натрият и хидроксидът се разделят 101 00:06:57,130 --> 00:06:59,700 и реално хидроксидът е този, който действа като основа, 102 00:06:59,700 --> 00:07:01,540 който иска да отдава електрони. 103 00:07:01,540 --> 00:07:06,150 Хидроксидът е много по-силна основа от флуорида, 104 00:07:06,150 --> 00:07:10,520 който е по-силна основа от хлорида, който е по-силна основа от бромида, 105 00:07:10,520 --> 00:07:15,840 който е по-силна основа от йодида. 106 00:07:15,850 --> 00:07:20,880 Сега, ако разглеждаш нуклеофилността, 107 00:07:20,880 --> 00:07:27,220 ще видиш разликата, видяхме вече, че разтворителят 108 00:07:27,220 --> 00:07:31,500 има значение, защото той повлиява на това как реагира дадено вещество. 109 00:07:31,620 --> 00:07:39,780 При нуклеофилността има разлика между протонен и апротонен разтворител. 110 00:07:39,960 --> 00:07:47,320 В протонен разтворител най-силна нуклеофилност показва йодидът, защото 111 00:07:47,480 --> 00:07:50,000 той не е оплетен в тези водородни връзки в такава голяма степен. 112 00:07:50,010 --> 00:07:50,950 Той няма плътна обвивка. 113 00:07:50,950 --> 00:07:53,590 Той има голям електронен облак, и някои хора смятат, че 114 00:07:53,590 --> 00:07:55,090 то е някак добродушен. 115 00:07:55,090 --> 00:07:58,370 Има тази способност за поляризация, когато този облак се измества 116 00:07:58,370 --> 00:08:00,420 по посока на въглерода и прави това, което трябва да направи. 117 00:08:00,420 --> 00:08:04,900 В този случай йодидът е по-добър нуклеофил, само да кажа, 118 00:08:04,900 --> 00:08:11,480 от хидроксида, който е по-добър нуклеофил от флуорида. 119 00:08:11,480 --> 00:08:18,090 В апротонен разтвор, където обаче 120 00:08:18,090 --> 00:08:22,120 взаимодействието с разтворителя няма такова значение, 121 00:08:22,120 --> 00:08:23,700 нещата се променят. 122 00:08:23,710 --> 00:08:26,960 В този случай важна е основността. 123 00:08:26,960 --> 00:08:41,260 В апротонен разтвор основността и нуклеофилността са свързани. 124 00:08:42,040 --> 00:08:48,710 Ще поставя звездичка, защото има още един аспект 125 00:08:48,710 --> 00:08:51,050 на нуклеофилността, за който още не съм говорил, 126 00:08:51,050 --> 00:08:52,790 но ще обясня след малко. 127 00:08:52,790 --> 00:08:57,640 В този случай хидроксидът е по-добър в реакциите 128 00:08:57,640 --> 00:09:04,040 от флуорида, който пък е по-добър от йодида. 129 00:09:04,160 --> 00:09:11,080 Причината и в двата случая хидроксидът да е... 130 00:09:11,080 --> 00:09:13,730 Имам предвид, че дори когато реагира с разтворителя, 131 00:09:13,730 --> 00:09:16,470 все още е много силен нуклеофил, защото ако се замислиш за хидроксида, 132 00:09:16,470 --> 00:09:20,700 а трябва доста да мислиш за него, 133 00:09:20,700 --> 00:09:23,530 той има единичен електрон. 134 00:09:23,530 --> 00:09:25,960 Ако се замислиш, можеш да си представиш водата, която отнема... 135 00:09:25,960 --> 00:09:28,650 Ще го нарисувам ето така. 136 00:09:28,650 --> 00:09:32,660 Можеш да си го представиш като водна молекула, от която си е тръгнал един протон, 137 00:09:32,660 --> 00:09:35,750 или където е отнет един електрон от един протон, така че 138 00:09:35,750 --> 00:09:38,860 имаш две несподелени електронни двойки и сега имаш и трета ето тук. 139 00:09:38,860 --> 00:09:43,080 Този кислород има един, два, три, четири, пет, шест, седем 140 00:09:43,080 --> 00:09:45,970 валентни електрони, един повече от нормалния кислороден атом, така че 141 00:09:45,970 --> 00:09:47,310 има отрицателен заряд. 142 00:09:47,310 --> 00:09:51,220 Той вече има един електрон повече, което му придава този 143 00:09:51,220 --> 00:09:54,580 отрицателен заряд, но кислородът е много по-електроотрицателен 144 00:09:54,580 --> 00:10:01,160 от водорода, така че той може да засегне и този приятел тук. 145 00:10:01,360 --> 00:10:07,000 Това е много основна молекула. 146 00:10:07,010 --> 00:10:09,520 Така че дори да е малко възпрепятстван от 147 00:10:09,520 --> 00:10:13,840 протонна среда като водата, той все още е по-добър нуклеофил 148 00:10:13,840 --> 00:10:17,040 от някой като флуорида. 149 00:10:17,040 --> 00:10:21,120 Ако махнеш разтворителя от картинката, това е супер силна основа. 150 00:10:21,300 --> 00:10:25,060 Той също така е и много, много силен нуклеофил. 151 00:10:25,060 --> 00:10:28,250 Последният аспект от нуклеофилността, спомни си, 152 00:10:28,250 --> 00:10:30,930 нуклеофилността показва колко добре реагира някой. 153 00:10:30,930 --> 00:10:35,250 Сега да си представим, че тук имаме нещо. 154 00:10:35,250 --> 00:10:42,900 Имаме две хидроксидни молекули, нали? 155 00:10:43,000 --> 00:10:47,680 Да кажем, че едната си е направо хидроксид. 156 00:10:47,680 --> 00:10:50,900 И да кажем, че тази тук има всякакъв вид неща към нея. 157 00:10:50,940 --> 00:10:55,760 Нека да е цялата тази голяма верига. 158 00:10:55,760 --> 00:10:57,110 Не знам какво е точно. 159 00:10:57,110 --> 00:10:59,190 Ако сравниш тези две молекули, ако трябва да отгатнеш 160 00:10:59,190 --> 00:11:02,210 коя от тях е по-силен нуклеофил, 161 00:11:02,210 --> 00:11:05,820 трябва просто да си спомниш: нуклеофилност означава 162 00:11:05,820 --> 00:11:09,290 колко добре реагира молекулата, колко добре се справя с 163 00:11:09,290 --> 00:11:12,160 протичането на реакцията. 164 00:11:12,160 --> 00:11:14,910 Това тук има тази голяма молекула наоколо. 165 00:11:14,910 --> 00:11:18,000 Това може доста да я затрудни, особено при обстоятелствата горе, 166 00:11:18,000 --> 00:11:21,660 може да е много трудно да дойде до тук. 167 00:11:21,760 --> 00:11:24,080 Говорихме за пространствено засенчване от гледна точка 168 00:11:24,090 --> 00:11:26,040 на въглерода, но не сме го разглеждали 169 00:11:26,040 --> 00:11:27,820 от гледна точка на нуклеофил. 170 00:11:27,820 --> 00:11:32,270 В този нуклеофил тук, може да е наистина трудно 171 00:11:32,270 --> 00:11:40,100 този екстра електрон тук да стигне до желаното ядро. 172 00:11:40,280 --> 00:11:41,300 Той е засенчен. 173 00:11:41,310 --> 00:11:45,870 В тази ситуация ще бъде много по-лесно, 174 00:11:45,870 --> 00:11:48,220 дори групата която реагира, този кислород, който има 175 00:11:48,220 --> 00:11:51,540 отрицателен заряд, този допълнителен електрон, в някакъв смисъл 176 00:11:51,540 --> 00:11:52,600 това е напълно еквивалентно. 177 00:11:52,600 --> 00:11:56,120 Но това тук е много по-малка молекула. 178 00:11:56,120 --> 00:11:57,930 Тя ще е по-малко засенчена, по-лесна за достигане. 179 00:11:57,930 --> 00:12:03,000 Значи това ще е по-силният нуклеофил. 180 00:12:03,140 --> 00:12:07,960 Ето защо не искам да съм категоричен, 181 00:12:07,960 --> 00:12:10,880 че в апротонен разтвор основност и нуклеофилност 182 00:12:10,880 --> 00:12:13,530 са напълно идентични, защото нуклеофилността 183 00:12:13,530 --> 00:12:17,050 зависи и от това допълнително условие за засенчване. 184 00:12:17,050 --> 00:12:19,720 Защото средата или част от самата молекула 185 00:12:19,720 --> 00:12:23,300 може да му попречи да реагира, макар и да е много силна основа. 186 00:12:23,420 --> 00:12:26,470 Ако то наистина образува връзка, тя ще е много силна. 187 00:12:26,470 --> 00:12:28,830 Важното е да запомниш, че това са две 188 00:12:28,830 --> 00:12:30,810 напълно различни понятия и затова има различни 189 00:12:30,810 --> 00:12:32,750 термини за всяко от тях. 190 00:12:32,750 --> 00:12:35,850 Нуклеофилността показва колко добре реагира съединението, 191 00:12:35,850 --> 00:12:38,110 без значение колко е здрава образуваната връзка. 192 00:12:38,110 --> 00:12:40,860 Основността е колко здрава е получената връзка. 193 00:12:40,860 --> 00:12:43,570 Колко склонно е да реагира, но без да отчита 194 00:12:43,570 --> 00:12:46,540 колко добре се справя със самия процес. 195 00:12:46,540 --> 00:12:46,999