B ölüm 3 O rganik T epkimelere Giriş : A sit ve B azlar

1. Bölüm 3Organik Tepkimelere Giriş: Asit ve Bazlar

2. Tepkimeler ve Mekanizmaları • Tüm Organik Tepkimeler 4 Sınıfta İncelenir • Yer değiştirme tepkimesi • Katılma tepkimesi • Ayrılma tepkimesi Bölüm 3

3. Çevrilme • Kovalent Bağların Homolizi ve Heterolizi • Homoliz • Heteroliz Bölüm 3

4. Heteroliz Zıt Yüklü İyonların Ayrılmasını Gerektirir • Yeni bağın oluşumu heteroliz için gerekli enrjinin bir kısmını sağlar Bölüm 3

5. Asit Baz Tepkimeleri • Brønsted-LowryAsit Baz Tanımı • Asit: Proton verebilen bir madde • Baz: Proton alabilen bir madede • Örnekler • Hidrojen klorür:hidrojen klorür protonunu suya aktarır su bir baz olarak davranır protonu alır Bölüm 3

6. Örnekler • Hidrojen klorür ve sodyum hidroksit reaksiyonu • Reaksiyon hidronyum ve hidroksit iyonları arasındadır Bölüm 3

7. Lewis Asit Baz Tanımı • Lewis Asidi: Elektron çifti alıcıları • Lewis Bazı: Elektron çifti vericileri • Amonyağın elektron çifti verişini göstermek için eğri oklar kullanılır Bölüm 3

8. Zıt Yüklerin Çekimi • BF3 ve NH3Elektron Yoğunluğuna Dayanan Reaksiyon Gösterirler • BF3,bor atomu üzerinde yoğunlaşmış pozitif yüke sahiptir • Negatif yük,NH3’ün bağ yapmamış elektron çifti bölgesine yerleşir Bölüm 3

9. Bağların Karbona Heterolizi: Karbokatyonlar ve Karbanyonlar • Karbon Atomu Üzerinde Bir Pozitif Yük Bulunan İyona, Karbokatyon Denir • Karbon Atomu Üzerinde Bir Negatif Yük Bulunan İyona, Karbanyon Denir Bölüm 3

10. Karbanyonlarda, 8 Valens Elektronu ve Bir Eksi Yük Bulunur • Organik Kimyada lewis Asitleri ve Bazları • Elektrofiller: Tepkimelerinde kendilerine kararlı değerlik elektron kabuğu sağlayacak olan ilave elektron arayan reaktiflerdir • Proton dahil bütün lewis asitleri elektrofildir • Nükleofil:Proton veya birbaşka pozitif merkez arayan reaktiflere denir • Karbanyonlar örnek verilebilir Bölüm 3

11. Tepkimelerin Gösterilmesinde Reaksiyoon Oklarının Kullanımı • Eğri ok, kovalent bağdan yada ortaklaşılmamış elektron çiftinden başlar ve elektron eksikliği olan tarafa yönlendirir • Eğri oklar, elektronlardan bu elektronları alan atomlara doğru yönlendirilirler • Örnek: HCl ve su Bölüm 3

12. Asit ve Bazların Kuvvetleri • Kave pKa • O.1m asetikasit çözeltisinde 25 santigrat derecede asetikasit moleküllerinin sadece 1%’inin su moleküllerini protonlarına aktararak iyonlaşır • Asetik asitin denge sabiti: Bölüm 3

13. Aslında seyreltik sulu çözeltiler için suyun derişimi sabittir ( 55.5 M).Bu yüzden denge sabiti ifadesini, asitlik sabitiadı verilen yeni bir ifadeyle yazabiliriz (Ka) • KaAsetik asitin asitlik sabiti: 1.76 X 10-5 • Suda çözünmüş zayıf asitler için (HA) benzer ifadeler yazılabilir • Daha güçlü asitler için Ka Bölüm 3

14. Asitlik ve pKa • pKaasitlik sabitinin negatif logaritmasına eşitti • Asetik asit için pKa 4.75 • pKa değeri ne kadar büyükse, asit o kadar zayıftır Bölüm 3

15. Bölüm 3

16. Bazların Kuvvetlerinin Öngörülmesi • Asit Ne Kadar Kuvvetli İse, Onun Konjuge Bazı, OKadar Zayıftır • Bir bazın kuvvetinin onun konjuge asidinin pKaile ilişkilendirebiliriz • Hidroksit en kuvvetli bazdır, çünkü onun konjuge asidi olan su, en zayıf asittir Bölüm 3

17. Metilamin Amonyaktan Daha Kuvvetli Bazdır • Metilaminin konjuge asidi,amonyağın konjuge asidinden daha zayıf bir asittir Bölüm 3

18. Asit ve Baz Tepkimelerinin Sonucunu Öngörme • Asit ve Baz Tepkimeleri Daima Daha Zayıf Asit ve Daha Zayıf Bazın Oluşumu Yönünde Gelişir • Zayıf asit ve zayıf baz kuvvetli asit ve kuvvetli bazdan daha kararlıdır • Örnekler • Asetik asit ve sodyum hidroksit tepkimesi Bölüm 3

19. Suda Çözünen Sodyum Tuzları • 5 karbondan az karbon içeren karboksilik asitler suda çözünür • Asitilklerinden dolayı suda çözünmeyen karboksilik asitler, sulu sodyum hidroksitte çözünürler • Suda çözünmeyen aminler, hidroklorik asitte asit-baz tepkimleri sonucu çözünebilen tuzlara dönüştüklerinden kolayca çözünürler Bölüm 3

20. Yapı ve Asitlik Arasındaki İlişki • Bir asitin kuvveti,ondan bir protonun ayrılmasına ve bir baza aktarılabilmesine bağlıdır • Periyodik cetvelin düşey sütunundaki elemetlerin bileşiklerini karşılaştırdığımızda, protonla yaptıkları bağın kuvetinin belirleyici olduğunu görürüz Bölüm 3

21. Periyodik çizelgenin, aynı yatay sırasındaki elementlerin asitlikleri, soldan sağa dogru gidildikçe artar • Asitlikte , hidrojene bağlı atomun elektronegatifliği belirleyici faktördür Bölüm 3

22. Periyodik Çizelgenin Birinci Sırasında Soldan Sağa Doğru Olan Elemetler Arasında Artan Elektronegatifliğin Etkisi, Metan, Amonyak, Su ve Hidrojenflorür İçin Olan Bu Elektrostatik Potansiyel Haritalarında Açıkca Görülmektedir Bölüm 3

23. Melezleşmenin Etkisi • Etinin Protonları Eteninkinden Daha Asidik,Eteninkilerde Etanınkilerden Daha Asidiktir • Çünkü 2s oribitallerinin elektronları, 2p orbitallerinin elektronlarından daha düşük enerjilidir • Melez orbitallerin daha fazla s karakterine sahip olması, anyon elektronlarının ortalama olarak daha düşük enerjili olacağı ve anyonun daha kararlı olacağı anlamına gelir Bölüm 3

24. İndüktif Etkiler • Uzayda molekülün bağları boyunca çekilmesine denir • Etil florürde bağın flora yakın olan ucu diğer ucundan daha pozitiftir • Karbon-karbon bağının bu polarlanması flor atomunun doğal elektron çekme yeteneğinden kaynaklanır • İndüktif etki, sübstitüentten olan mesafe arttıkça azalır Bölüm 3

25. Enerji Değişimleri • Kinetik enerji, bir nesnenin hareketinden kaynaklanan enerjidir • Potansiyel enerji, depolanmış enerjidir • Nesneler arası itme ve çekme kuvveti olduğundan vardır • Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüştürülebilir • Kararlılık ve bağıl kararlılık:Bir sistemin bağıl kararlılığı onun potansiyel enerjisiyle ters orantılıdır. • Daha fazla potansiyel enerjiye sahip olan nesne az kararlıdır Bölüm 3

26. Potansiyel Enerji ve Kovalent Bağlar • Kimyasal reaksiyonlarda ısı salıverilmesi, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesinin sonucudur • Entalpi değişimiDHoreaktantların ve ürünlerin bağıl entalpilerindeki farka entalpi değişimi denir • Ekzotermik reaksiyonlar için • DHo’ın işareti negatiftir • Ürün atomları, reaktantlarda olduklarından daha düşük enerjiye sahiptir • Endotermik reaksiyonlar için • DHo’ın işareti pozitiftir • Ürün atomları, reaktantlarda olduklarından daha yüksek enerjiye sahiptir Bölüm 3

27. Örnek: Hidrojen Atomları ve Hidrojen Molekülü • Ekzotermik bir tepkimedir • Kovalent bağ oluştuğunda atomların potansiyel enerjileri, 435 kJ moleksilmiştir Bölüm 3

28. Denge Sabiti ve Standart Serbest Enerji Değişimi Arasındaki İlişki DGo • Bir tepkimedeDGo Standart Serbest Enerji Değişimidir • Bu bir tepkimenin kapsamlı enerji değişimidir • Doğrudan bir tepkimenin denge sabitiyle ilişkilidir • R gaz sabitidir ve 8.314 J K-1 mol-1’e eşittir.T ise kelvin (K) olarak mutlak sıcaklıktır • DGonegatif olursa, denge sabiti 1 den büyüktür • DGopozitif olursa, denge sabiti 1 den küçüktür • DGo0 olursa, denge sabitide 0’a eşittir Bölüm 3

29. Serbest enerji değişimi DGo;entalpi değişimi (DHo) entropi değişimi (DSo )’den oluşur. • DHobağ değişimlerindeki enerjilerle ilgilidir • DHo’ın negatifliğiDGo’nin negatif olmasına katkıda bulunur • Entropi değişimleriDSo, bir sistemin bağıl düzenindeki değişikliklere etki eder • Sistem ne kadar büyükse entropiside okadar büyüktür • Pozitif entropi değişimiDSo,düzenli sistemden az düzenli sisteme geçişe eşlik eder • Negatif entropi değişimi DSo, ters sürece eşlik eder Bölüm 3

30. Karboksilik Asitlerin Asitliği • Karboksilik Asitler ve Alkollerin Her İkiside Zayıf Asitlerdir • Asetik asit ve etanol, aynı molekül kısımlarına sahip ve farklı asitliklerdeki iki bileşiktir Bölüm 3

31. Rezonans Etkilere Dayanan Açıklama • Asetat, asetik asitten daha büyük rezonans kararlılığına sahiptir • Çünkü, anyonun rezonans yapıları eşdeğer olduğundan ve yapıda zıt yükler olmadığından • Ne etanol, nede onun anyonunun rezonans kararlılığı vardır • Bir alkolün iyonlaşmasının pozitif serbest enerji değişimi rezonans kararlılığıyla azaltılmaz Bölüm 3

32. İndüktif Etkiye Dayanan Açıklama • Karboksilik asitlerin asitliğinden sorumlu en önemli faktör, karboksilik asidin karbonil grubunun indüktif etkisidir • Karbonil grubunun elektron çeken indüktif etkisi, asetik asitten oluşan asetat iyonunuda kararlı kılar ve bunedenle asetat iyonu etoksi iyonundan daha zayıf bazdır Bölüm 3

33. Diğer Grupların İndüktif Etkileri • Kloro asetikasitin büyük asitliği, elektronegatif klor atomunun ilave elektron çeken indüktif etkisine bağlanabilir • Kloro asetikasit protonu, asetik asitten daha pozitiftir • Asidin konjuge bazını kararlı kılan her etken,asidin kuvvetini artırır Bölüm 3

34. Çözücünün Asitlik Üzerine Etkisi • Gaz evredeki asitin değeri genellikle küçüktür • Çözücüsüz ortamda ürün iyonlarını ayırmak çok zordur • Gaz fazındaki asetikasitin pKadeğeri, yaklaşık olarak 130 bulunmuştur • Protik çözücü, oksijen ve azot gibi kuvvetlice elektronegatif bir elemente bağlı bir hidrojen atomuna sahip olandır • Asetikasitin sudaki iyonlaşmasında su molekülleri hidrojen bağları oluşturarak hem ayrışmamış asetikasit moleküllerini hemde onun iyonunu sarar • Ayrılma gaz fazında olduğunda daha kolay sağlanır Bölüm 3

35. Bazlar Olarak Organik Bileşikler • Bir organik bileşik ortaklaşılmamış elektron çifti taşıyan atom içeriyorsa, o potansiyel bir bazdır Bölüm 3

36. Sadece bazlık kazandıran ortaklanmamış elektron çifti değildir.AlkenlerinP bağıda aynı görevi görebilir • Bu tepkimede alkeninp bağının elektron çifti, alkenin bir karbonuyla kuvvetli asidin verdiği proton arasında bağ oluşturmak için kurulmuştur Bölüm 3

37. Bir Organik Tepkimenin Mekanizması • Yer Değiştirme Reaksiyonu; Ter-Bütil Alkol • Tüm bu basamaklar asit-baz tepkimesi içerir • Birinci basamak, bronsted asit baz tepkimesidir • İkinci basamak, lewis asit-baz tepkimesinin tersidir • Üçüncü basamak, ürün oluşturmak için klorür iyonunun karbokatyonla tepkimeye girdiği bir lewis asit-baz tepkimesidir Bölüm 3

38. Bölüm 3

39. Bölüm 3

40. Susuz Çözeltilerde Asitler ve Bazlar • Suya çok güçlü asit ve baz ilave edilince aşağıdaki reaksiyon gerçekleşir • Hidroksiten daha kuvvetli olan bazları, ancak sudan daha zayıf asit olan çözücülerde kullanabiliriz • Etini sıvı amonyak içerisinde sodyum amit ile etkinleştirerek bir karbanyon olan konjuge bazına dönüştürebiliriz Bölüm 3

41. Alkilityumlar;alkanların konjuge bazı olan alkanür iyonları en kuvvetli bazlardır • Alkiltyumlar, alkilbromürlerin lityum metali ile bir eter çözücü içindeki tepkimelerden hazırlanır Bölüm 3

42. Asit-Baz Tepkimeleri ve Döteryum ve Trityum Etiketli Bileşiklerin Sentezi • Döteryum (2H) ve trityum (3H) hidrojen izotoplarıdır • Tüm kimyasal amaçlarda bu döteryum ve trityum atomları hidrojen gibi davranır • Kimyacılar, döteryum ve trityum ile yerdeğiştirilmiş olan bileşikleri, etiketleme ve özel hidrojen atomlarını tanıma yöntemi olarak kullanırlar Bölüm 3