Mechanismus donátorů a akceptorů - co to je?
Mechanismus dárce-akceptoru vytváření chemické vazby zahrnuje přenos náboje mezi akceptor a dárce bez vytvoření společné chemické vazby mezi nimi. Je také možné přenést osamělý pár elektronů do akceptoru od dárce, což vede k vazbě.
Tvorba amonných solí
Vezměme v úvahu mechanizmus donor-akceptor na příkladu amonných solí. Začínáme interakcí amoniaku (NH3) a fluoridu boritého (BF3). Během reakce se uvolní 171,4 kJ / mol energie. Interakce probíhá podle rovnice:
NH3 + BF3 = NH3BF3
Ze čtyř orbitálů přítomných v atomu bóru jsou tři naplněné elektrony, proto je jedna volná orbitální. V molekule čpavku jsou čtyři orbitály dusíku vybaveny elektrony a tři z nich jsou doplněny vodíkovými elektrony prostřednictvím výměnného mechanismu. Jedna orbita má elektronový pár, který patří pouze k atomu dusíku. Říká se tomu osamělý elektronový pár. Je to díky ní, že mechanismus donor-akceptor je možný.
Spojení mezi amoniakem a fluoridem boritým je možné díky skutečnosti, že prázdný elektronový pár amoniaku je umístěn na volných orbitálech fluoridu boritého.
Jedná se o mechanismus dárce-akceptoru pro tvorbu kovalentních vazeb. Dusíkový atom zvyšuje valenci pomocí osamělého páru elektronů pro další lepení. Bór zvyšuje valenci tím, že do orbitální vrstvy umístí další elektrony.
Tudíž valence těchto chemických prvků je charakterizována jak nepárovými elektrony, tak osamělými elektronovými páry a volnými orbitály na vnější energetické úrovni.
Definice
Dárcem v tomto příkladu je atom dusíku, který dává svůj elektronový pár za vzniku chemické vazby. Acceptor je bór, má prázdné orbitální, přijímá elektronický pár.
Proces je doprovázen snížením potenciální energie tohoto systému, uvolněním ekvivalentního množství energie. Otázky týkající se mechanismu tvorby tohoto typu kovalentní vazby jsou zahrnuty v průběhu školního programu v chemii, jsou navrženy v závěrečných zkouškách absolventů středních škol.
Tvorba amoniového kationtu
Pro amonné soli je charakteristická kovalentní vazba tvořená donor-akceptorovým mechanismem. Zaměřme se na jeho rysy. Takže mechanismem dárce-akceptoru se vytváří vazba mezi atomy dusíku a vodíku v reakci:
NH3 + H + = NH4 +
Akceptor je prázdná orbitální kationtu vodíku. Dusík v amoniovém kationu vykazuje valenci 4. Tvorba vazby nastává také kvůli dvojici elektronů, které patřily k dusíku před začátkem interakce.
Toto je kovalentní vazba mechanismem dárce-akceptoru. V důsledku interakce vzniká amoniový kation, který iontovým mechanismem bude kombinován s anionty obsaženými v kyselinách.
Tvorba oxidu uhelnatého
Donor - akceptorový mechanismus může být považován za příklad molekuly CO. Na atomu uhlíku na vnější energetické úrovni jsou dva nepárové elektrony. Stejný počet nepárových elektronů je u atomu kyslíku. V důsledku toho mezi atomy vzniká dvojná vazba.
Kvůli páru kyslíkových elektronů a prázdnému uhlíkovému orbitálu se k získání vazby použije mechanismus dárce - akceptor.
Kyselina dusičná Molekula
Vzhledem k přítomnosti tří nepárových elektronů tvoří dusík v této sloučenině tři varianty vazeb: s dvojitým kyslíkem, jediným kyslíkem s hydroxylovou skupinou. Podle mechanismu donora-akceptoru vzniká vazba mezi jiným atomem kyslíku a dusíkem.
Neupravené elektrony jsou umístěny na jednu orbitální, zatímco jedna je uvolněna.
Můžete také předpokládat, že atom dusíku je dán kyslíku elektronem. Transformuje se do amoniakálního kationtu se 4 nepárovými elektrony, který zachovává anion způsobený síly elektrostatické interakce.
Komunikační vlastnosti
Jako dárce existují molekuly, ve kterých jsou atomy N, O, F, Cl, spojené s atomy jiných chemických prvků. Akceptor je částice s volnými elektronickými úrovněmi. Například, tito mohou být zástupci d-rodiny, které mají nevyplněné d-orbitals.
V molekule čpavku se pro vytvoření vazby používají tři nepárové elektrony atomu dusíku a zahrnuje ls-elektron ze tří atomů vodíku. Spojení probíhá po třech osách p-orbitálů. Molekula má varianta pravidelné pyramidy, v jejíž rozích jsou umístěny atomy vodíku, a na vrcholu dusíkového dusíku. Úhel mezi vazbami je 107 stupňů. Podobně tvarované molekuly tvoří s vodíkem následující prvky: antimon, arsen, fosfor.
Vlastnosti kovalentní vazby, která je tvořena donor-akceptorovým mechanizmem, se neliší od vlastností vazby vytvořené výměnným mechanismem. Dárci mohou být dusík, síra, fosfor, atomy kyslíku, které mají dvojité elektronové páry na malých valenčních orbitálech.
Funkce akceptoru se provádí kationty vodíku, část p-kovů, například hliník, tvořící AlH - iont.
Také akceptory jsou d-prvky, které mají ve vnější elektronické vrstvě prázdnou energetickou buňku.
Je třeba poznamenat, že všechny hlavní charakteristiky, jako je saturace, délka, multiplicita, se uplatní na tento mechanismus komunikace.
Vlastnosti organických sloučenin
V případě organických dárců je možné interakci výměnného mechanismu. Zvláště mezi nimi jsou p-donory, jejichž typickým příkladem je tetrakis (dimethylamino) ethylen (TDAE), organické akceptory (fullereny), chinodimethany s akceptorovými substituenty.
Chemická interakce těchto sloučenin vytváří komplex s přenosem náboje. V tom pozitivně nabitý dárce interaguje s negativně nabitým akceptorem kvůli sílám elektrostatického charakteru. Významem jsou systémy, u nichž dochází částečně k přenosu náboje v zemním elektronickém stavu av případě excitace fotografií je pozorován jeho úplný přenos.
Takové systémy, donory-akceptorové dyády, triády, v nichž existuje skupina mostů mezi akceptorem a dárcem, což umožňuje prodloužit dobu trvání stavu přenosem elektrického náboje, se používají k výrobě zařízení, která konvertují sluneční energii. Podobný jev spojený s přenosem náboje v jakékoliv formě se používá v mnoha biologických procesech.
Proto jsou podrobně zkoumány charakteristiky interakce mechanismem dárcovsko - akceptorů v organických sloučeninách, analyzovány jsou možnosti urychlení (zpomalování) podobných procesů, možnosti pro zavedení dalších látek (katalyzátorů).
Shrňme některé
Interakce donor-akceptor je jedním z nejdůležitějších projevů kovalentní polární chemické vazby. Věnuje značnou pozornost anorganické, analytické, organické chemii.
Například právě z pohledu donorsko-akceptorového mechanismu je vysvětlena tvorba kovalentních lokalizovaných vazeb v molekulárních iontech koordinačních (komplexních) sloučenin. Vazba v nich vzniká kvůli osamělému elektronovému páru ligandu a volným orbitalům komplexotvorného činidla. Mechanismus dárce-akceptor také vysvětluje tvorbu meziproduktů. Jedná se zejména o vytvoření komplexů s přenosem poplatků.
Existuje model mechanismu donor-akceptor pouze v rámci koncepce valence jako možnost lokalizace elektronové hustoty v procesu vytváření kovalentních vazeb. Tento mechanismus je základem pro tvorbu různých komplexních sloučenin. Taková interakce je nezbytná pro acidobazické transformace související s přenosem iontů vodíku (akceptor), tvorbou nanostruktur.