WEBVTT

00:00:00.000 --> 00:00:00.510


00:00:00.510 --> 00:00:02.930
В това видео искам да разграничим

00:00:02.930 --> 00:00:13.520
понятието за нуклеофилност или
колко силен е един нуклеофил и

00:00:13.520 --> 00:00:19.900
понятието основност.

00:00:20.160 --> 00:00:25.660
В някакъв смисъл разликата изглежда
малка, но всъщност е много голяма.

00:00:25.800 --> 00:00:28.580
Ще видиш защо е малко объркващо
първия път, когато учиш за това.

00:00:28.780 --> 00:00:32.860
Когато изучавахме Sn2 реакциите,
имахме нуклеофил, който

00:00:32.860 --> 00:00:35.030
имаше един свободен електрон.

00:00:35.030 --> 00:00:37.200
Той има отрицателен заряд.

00:00:37.200 --> 00:00:42.340
Може да бъде метилвъглерод.

00:00:42.600 --> 00:00:44.200
Ще го напиша.

00:00:44.200 --> 00:00:46.430
Може би имаш един
водород, който е наколо.

00:00:46.430 --> 00:00:48.740
Зад него има един водород.

00:00:48.740 --> 00:00:50.980
Имаш водород отгоре.

00:00:50.980 --> 00:00:56.850
После имаш напускащата група
точно тук.

00:00:56.850 --> 00:01:02.180
При Sn2 реакциите нуклеофилът
ще отдаде този електрон на въглерода.

00:01:02.300 --> 00:01:04.090
Този въглерод има частично
положителен заряд.

00:01:04.090 --> 00:01:06.460
Нека да го нарисувам.

00:01:06.460 --> 00:01:09.260
Напускащата група има
частично отрицателен заряд,

00:01:09.260 --> 00:01:12.630
защото тя е по-електроотрицателна.

00:01:12.630 --> 00:01:16.370
Значи този електрон отива при 
този въглерод, точно когато

00:01:16.370 --> 00:01:18.960
въглеродът получава това, или едновременно,

00:01:18.960 --> 00:01:24.090
тази електроотрицателна група
е способна напълно да отнеме

00:01:24.090 --> 00:01:27.830
този електрон от въглерода.

00:01:27.830 --> 00:01:31.370
И накрая изглежда ето така.

00:01:31.370 --> 00:01:35.910
Имаме нашия метилов въглерод,
като водородът е отзад,

00:01:35.910 --> 00:01:39.330
има водород отпред и отгоре.

00:01:39.330 --> 00:01:43.150
Напускащата група си е отишла.

00:01:43.150 --> 00:01:46.150
Тук беше този електрон, но сега
той присъедини

00:01:46.150 --> 00:01:52.910
и този лилав електрон, така че
сега има отрицателен заряд,

00:01:52.910 --> 00:02:00.650
а нуклеофилът отдаде този електрон
точно тук

00:02:00.650 --> 00:02:04.060
и сега е свързан с въглерода.

00:02:04.060 --> 00:02:06.450
Направих това, защото това действа
като нуклеофил.

00:02:07.100 --> 00:02:08.139
То обича ядра.

00:02:08.140 --> 00:02:17.280
То отдава тези единични електрони,
но също така действа и като Люисова основа.

00:02:17.440 --> 00:02:18.620
Малко преговор.

00:02:18.620 --> 00:02:21.830
Основа на Люис, което е доста 
по-общо, или предполагам

00:02:21.830 --> 00:02:25.630
се отнася за примери, в които
това означава основа.

00:02:25.630 --> 00:02:32.160
Основа по Люис означава
донор на електрони.

00:02:32.360 --> 00:02:33.700
Точно каквото се случва тук.

00:02:33.700 --> 00:02:37.170
Този нуклеофил отдава един
електрон на този въглерод.

00:02:37.170 --> 00:02:38.760
Той действа като Люисова основа.

00:02:38.760 --> 00:02:41.460
Когато видиш това за пръв път,
ти можеш да се запиташ

00:02:41.460 --> 00:02:45.310
защо изобщо химиците си правят
целия този труд да дефинират

00:02:45.310 --> 00:02:46.220
нещо като нуклеофил.

00:02:46.220 --> 00:02:47.840
Защо просто не го нарекат основа?

00:02:47.840 --> 00:02:52.940
По какво се различават тези две
понятия – нуклеофилност и основност?

00:02:53.100 --> 00:02:57.000
Разликата е в това, че
нуклеофилността е кинетично понятие,

00:02:57.000 --> 00:03:02.470
което означава, че определя
колко добре участва в реакциите,

00:03:02.470 --> 00:03:03.900
колко бързо реагира,

00:03:03.900 --> 00:03:06.870
колко допълнителна енергия
е нужна, за да реагира?

00:03:06.870 --> 00:03:14.280
Когато нещо е силен нуклеофил,
то реагира много добре.

00:03:14.520 --> 00:03:17.830
Това не ни казва нищо за стабилността

00:03:17.830 --> 00:03:20.680
на реактантите преди или след реакцията,
а просто ни казва

00:03:20.680 --> 00:03:22.880
колко склонни са да реагират помежду си.

00:03:22.880 --> 00:03:30.160
Основността е термодинамична концепция.

00:03:30.320 --> 00:03:35.820
Тя ни казва колко стабилни са
реактантите и продуктите.

00:03:35.880 --> 00:03:52.440
Тя ти казва колко склонно е нещо
да реагира.

00:03:52.520 --> 00:03:57.800
Например да видим ситуацията
с флуора.

00:03:57.800 --> 00:03:58.580
Да помислим за това.

00:03:58.580 --> 00:04:00.760
Всъщност трябва да кажа флуорида,

00:04:00.760 --> 00:04:03.170
флуоридът изглежда така.

00:04:03.170 --> 00:04:08.560
Седем електрона за флуора
и после още един електрон.

00:04:08.640 --> 00:04:10.700
И получаваш флуорид.

00:04:10.710 --> 00:04:14.470
Флуоридът е определено основен.

00:04:14.470 --> 00:04:27.400
Той е по-основен от йодида.

00:04:28.540 --> 00:04:33.480
Но в протонен разтворител...
ще го запиша тук.

00:04:33.490 --> 00:04:46.080
Но е по-малко нуклеофилен
в протонен разтвор.

00:04:46.080 --> 00:04:50.100
Протонен разтвор, да припомня,
има водородни протони наколо.

00:04:50.280 --> 00:04:54.840
И причината за това е, че 
флуоридът много иска да се свърже

00:04:54.840 --> 00:04:59.780
с въглерод или нещо друго,
даже с водороден протон.

00:04:59.900 --> 00:05:04.360
Той иска да се свърже повече от 
йодидния анион.

00:05:04.370 --> 00:05:07.050
И ако го направи, връзката 
ще бъде по-здрава

00:05:07.050 --> 00:05:11.250
от тази, която би формирал 
йодидният анион, защото флуоридният анион

00:05:11.250 --> 00:05:14.270
е по-малко стабилен в този вид,
отколкото йодида.

00:05:14.270 --> 00:05:17.970
Ако можем да отнемем протон
или да отдадем неговия електрон,

00:05:17.970 --> 00:05:21.440
той ще бъде по-щастлив, но
е по-малко нуклеофилен.

00:05:21.440 --> 00:05:24.820
Той не е толкова добър при
реакции в протонен разтвор.

00:05:24.820 --> 00:05:28.060
Цялата причина да е по-малко
нуклеофилен е, защото

00:05:28.060 --> 00:05:30.330
има други неща, които му пречат
да реагира.

00:05:30.330 --> 00:05:33.145
Във видеото видяхме какво
прави един нуклеофил силен,

00:05:33.145 --> 00:05:37.960
а в случая с флуорида, това е,
че той е много малък атом.

00:05:38.020 --> 00:05:43.140
Той всъщност е много малък йон,
така че е ограден много плътно.

00:05:43.140 --> 00:05:47.250
Електронният му облак е много плътен,
и това позволява

00:05:47.250 --> 00:05:54.240
на водородите от водата
да образуват плътен слой около него.

00:05:54.300 --> 00:05:56.860
Те всички имат частично положителен
заряд, затова

00:05:56.860 --> 00:05:59.790
са привлечени от отрицателния анион.

00:05:59.790 --> 00:06:05.420
Те образуват плътен слой, който
екранира флуоридния анион,

00:06:05.420 --> 00:06:10.100
което прави по-трудно за него
да реагира в протонен разтвор,

00:06:10.100 --> 00:06:16.420
затова той не реагира толкова добре.

00:06:16.680 --> 00:06:21.180
Ако можеше да реагира, той
всъщност щеше да образува по-здрава

00:06:21.180 --> 00:06:24.570
връзка от йодидния анион.

00:06:24.570 --> 00:06:27.920
Ето това е голямата разлика.

00:06:28.020 --> 00:06:31.920
При основността няма значение
какъв е разтворителят.

00:06:32.040 --> 00:06:37.120
Това е термодинамична характеристика
на молекулата, атома или аниона.

00:06:37.240 --> 00:06:44.040
Така че ако гледаш само основността,
най-силната основа, която ще видиш...

00:06:44.050 --> 00:06:46.070
тук ще запиша само хидроксид.

00:06:46.070 --> 00:06:49.720
Това обикновено ще е нещо като
натриев хидроксид или калиев хидроксид,

00:06:49.720 --> 00:06:53.150
но когато ги разтвориш в нещо като вода например,

00:06:53.150 --> 00:06:57.130
тогава натрият и хидроксидът се разделят

00:06:57.130 --> 00:06:59.700
и реално хидроксидът е този, който 
действа като основа,

00:06:59.700 --> 00:07:01.540
който иска да отдава електрони.

00:07:01.540 --> 00:07:06.150
Хидроксидът е много по-силна 
основа от флуорида,

00:07:06.150 --> 00:07:10.520
който е по-силна основа от хлорида,
който е по-силна основа от бромида,

00:07:10.520 --> 00:07:15.840
който е по-силна основа от йодида.

00:07:15.850 --> 00:07:20.880
Сега, ако разглеждаш нуклеофилността,

00:07:20.880 --> 00:07:27.220
ще видиш разликата, видяхме вече,
че разтворителят

00:07:27.220 --> 00:07:31.500
има значение, защото той повлиява
на това как реагира дадено вещество.

00:07:31.620 --> 00:07:39.780
При нуклеофилността има разлика
между протонен и апротонен разтворител.

00:07:39.960 --> 00:07:47.320
В протонен разтворител най-силна
нуклеофилност показва йодидът, защото

00:07:47.480 --> 00:07:50.000
той не е оплетен в тези водородни
връзки в такава голяма степен.

00:07:50.010 --> 00:07:50.950
Той няма плътна обвивка.

00:07:50.950 --> 00:07:53.590
Той има голям електронен облак, 
и някои хора смятат, че

00:07:53.590 --> 00:07:55.090
то е някак добродушен.

00:07:55.090 --> 00:07:58.370
Има тази способност за поляризация,
когато този облак се измества

00:07:58.370 --> 00:08:00.420
по посока на въглерода и прави това,
което трябва да направи.

00:08:00.420 --> 00:08:04.900
В този случай йодидът е по-добър
нуклеофил, само да кажа,

00:08:04.900 --> 00:08:11.480
от хидроксида, който е по-добър 
нуклеофил от флуорида.

00:08:11.480 --> 00:08:18.090
В апротонен разтвор, където обаче

00:08:18.090 --> 00:08:22.120
взаимодействието с разтворителя
няма такова значение,

00:08:22.120 --> 00:08:23.700
нещата се променят.

00:08:23.710 --> 00:08:26.960
В този случай важна е основността.

00:08:26.960 --> 00:08:41.260
В апротонен разтвор основността и 
нуклеофилността са свързани.

00:08:42.040 --> 00:08:48.710
Ще поставя звездичка, защото
има още един аспект

00:08:48.710 --> 00:08:51.050
на нуклеофилността, за който
още не съм говорил,

00:08:51.050 --> 00:08:52.790
но ще обясня след малко.

00:08:52.790 --> 00:08:57.640
В този случай хидроксидът
е по-добър в реакциите

00:08:57.640 --> 00:09:04.040
от флуорида, който пък е по-добър
от йодида.

00:09:04.160 --> 00:09:11.080
Причината и в двата случая
хидроксидът да е...

00:09:11.080 --> 00:09:13.730
Имам предвид, че дори когато
реагира с разтворителя,

00:09:13.730 --> 00:09:16.470
все още е много силен нуклеофил,
защото ако се замислиш за хидроксида,

00:09:16.470 --> 00:09:20.700
а трябва доста да мислиш за него,

00:09:20.700 --> 00:09:23.530
той има единичен електрон.

00:09:23.530 --> 00:09:25.960
Ако се замислиш, можеш 
да си представиш водата, която отнема...

00:09:25.960 --> 00:09:28.650
Ще го нарисувам ето така.

00:09:28.650 --> 00:09:32.660
Можеш да си го представиш като водна
молекула, от която си е тръгнал един протон,

00:09:32.660 --> 00:09:35.750
или където е отнет един електрон от 
един протон, така че

00:09:35.750 --> 00:09:38.860
имаш две несподелени електронни двойки
и сега имаш и трета ето тук.

00:09:38.860 --> 00:09:43.080
Този кислород има един, два, три, 
четири, пет, шест, седем

00:09:43.080 --> 00:09:45.970
валентни електрони, един повече
от нормалния кислороден атом, така че

00:09:45.970 --> 00:09:47.310
има отрицателен заряд.

00:09:47.310 --> 00:09:51.220
Той вече има един електрон повече,
което му придава този

00:09:51.220 --> 00:09:54.580
отрицателен заряд, но кислородът
е много по-електроотрицателен

00:09:54.580 --> 00:10:01.160
от водорода, така че той може
да засегне и този приятел тук.

00:10:01.360 --> 00:10:07.000
Това е много основна молекула.

00:10:07.010 --> 00:10:09.520
Така че дори да е малко 
възпрепятстван от

00:10:09.520 --> 00:10:13.840
протонна среда като водата,
той все още е по-добър нуклеофил

00:10:13.840 --> 00:10:17.040
от някой като флуорида.

00:10:17.040 --> 00:10:21.120
Ако махнеш разтворителя от картинката,
това е супер силна основа.

00:10:21.300 --> 00:10:25.060
Той също така е и много,
много силен нуклеофил.

00:10:25.060 --> 00:10:28.250
Последният аспект от нуклеофилността,
спомни си,

00:10:28.250 --> 00:10:30.930
нуклеофилността показва колко
добре реагира някой.

00:10:30.930 --> 00:10:35.250
Сега да си представим, 
че тук имаме нещо.

00:10:35.250 --> 00:10:42.900
Имаме две хидроксидни молекули, нали?

00:10:43.000 --> 00:10:47.680
Да кажем, че едната си е направо
хидроксид.

00:10:47.680 --> 00:10:50.900
И да кажем, че тази тук има всякакъв
вид неща към нея.

00:10:50.940 --> 00:10:55.760
Нека да е цялата тази голяма верига.

00:10:55.760 --> 00:10:57.110
Не знам какво е точно.

00:10:57.110 --> 00:10:59.190
Ако сравниш тези две молекули,
ако трябва да отгатнеш

00:10:59.190 --> 00:11:02.210
коя от тях е по-силен нуклеофил,

00:11:02.210 --> 00:11:05.820
трябва просто да си спомниш:
нуклеофилност означава

00:11:05.820 --> 00:11:09.290
колко добре реагира молекулата,
колко добре се справя с

00:11:09.290 --> 00:11:12.160
протичането на реакцията.

00:11:12.160 --> 00:11:14.910
Това тук има тази голяма молекула
наоколо.

00:11:14.910 --> 00:11:18.000
Това може доста да я затрудни,
особено при обстоятелствата горе,

00:11:18.000 --> 00:11:21.660
може да е много трудно да дойде до тук.

00:11:21.760 --> 00:11:24.080
Говорихме за пространствено 
засенчване от гледна точка

00:11:24.090 --> 00:11:26.040
на въглерода, но не сме го разглеждали

00:11:26.040 --> 00:11:27.820
от гледна точка на нуклеофил.

00:11:27.820 --> 00:11:32.270
В този нуклеофил тук,
може да е наистина трудно

00:11:32.270 --> 00:11:40.100
този екстра електрон тук
да стигне до желаното ядро.

00:11:40.280 --> 00:11:41.300
Той е засенчен.

00:11:41.310 --> 00:11:45.870
В тази ситуация ще бъде
много по-лесно,

00:11:45.870 --> 00:11:48.220
дори групата която реагира, 
този кислород, който има

00:11:48.220 --> 00:11:51.540
отрицателен заряд, този допълнителен 
електрон, в някакъв смисъл

00:11:51.540 --> 00:11:52.600
това е напълно еквивалентно.

00:11:52.600 --> 00:11:56.120
Но това тук е много по-малка молекула.

00:11:56.120 --> 00:11:57.930
Тя ще е по-малко засенчена,
по-лесна за достигане.

00:11:57.930 --> 00:12:03.000
Значи това ще е по-силният
нуклеофил.

00:12:03.140 --> 00:12:07.960
Ето защо не искам да съм категоричен,

00:12:07.960 --> 00:12:10.880
че в апротонен разтвор
основност и нуклеофилност

00:12:10.880 --> 00:12:13.530
са напълно идентични, защото
нуклеофилността

00:12:13.530 --> 00:12:17.050
зависи и от това допълнително условие
за засенчване.

00:12:17.050 --> 00:12:19.720
Защото средата или част от самата молекула

00:12:19.720 --> 00:12:23.300
може да му попречи да реагира,
макар и да е много силна основа.

00:12:23.420 --> 00:12:26.470
Ако то наистина образува връзка,
тя ще е много силна.

00:12:26.470 --> 00:12:28.830
Важното е да запомниш, 
че това са две

00:12:28.830 --> 00:12:30.810
напълно различни понятия
и затова има различни

00:12:30.810 --> 00:12:32.750
термини за всяко от тях.

00:12:32.750 --> 00:12:35.850
Нуклеофилността показва колко
добре реагира съединението,

00:12:35.850 --> 00:12:38.110
без значение колко е здрава 
образуваната връзка.

00:12:38.110 --> 00:12:40.860
Основността е колко
здрава е получената връзка.

00:12:40.860 --> 00:12:43.570
Колко склонно е да реагира, но
без да отчита

00:12:43.570 --> 00:12:46.540
колко добре се справя със
самия процес.

00:12:46.540 --> 00:12:46.999