Системы классификации растворителей, основанные на их химических свойствах - Синтез фенолфталеина. Исследование растворимости в растворителях с различной диэлектрической проницаемостью
Большинство систем классификации растворителей по химическим признакам в явной либо неявной формах учитывает их кислотно-основные свойства. Поэтому самая общая система классификации растворителей предусматривает подразделение их на два обширных класса - донорные (основные) и акцепторные (кислотные), дефиниция которых, как очевидно, предопределяет выделение еще класса индифферентных растворителей. Условность отнесения каждого конкретного растворителя к какому-либо из этих классов, хотя бы потому, что способность молекулы растворителя отдавать или принимать от партнера электронную пару зависит от свойств как растворителя, так и растворенного соединения. Вот почему эта классификация предусматривает характерное поведение растворителя в реакциях либо процессах сольватации.
Общим признаком донорных растворителей является преимущественная сольватация катионов как частиц, характеризующихся дефицитом электронов. Аналогично акцепторные растворители преимущественно сольватируют анионы как частицы с избытком электронов.
Разнообразие донорных растворителей определяется относительно большим числом элементов, атомы которых могут выступать в роли доноров электронной пары, и многообразием химических соединений этих элементов. Представители этого класса растворителей поэтому подразделяются на N-основания (амины либо амиды различных типов), 0-основания (простые и сложные эфиры, спирты, кетоны, реже -- альдегиды), S-основания (тиоэфиры, тиоспирты, сульфоксиды), Р-основания (триалкил-, триарил-либо алкиларилфосфины) и т. п.
Акцепторные растворители подразделяются на протонные и апротонные.
Растворители, способные принимать участие в протолитическом равновесии, в зависимости от проявляемой ими функции часто называют также протофильными (основными) и протогенными (кислотными). Растворители, одинаково охотно проявляющие обе функции (спирты, кетоны), называют амфипротными.
Молекулы многих растворителей участвуют в сольватации посредством образования водородной (Н-) связи. В соответствии с этим предложена классификация растворителей по их способности к образованию Н-связи.
Первый класс в этой системе классификации составляют жидкости, в которых существует трехмерная сетка Н-связей. Растворители этого класса (вода, муравьиная кислота, серная кислота, гликоли) характеризуются весьма высокой ДП и относительно высокими вязкостью и энергией активации вязкого течения. Как правило, растворители этого класса хорошо растворяются друг в друге, образуя гетеромолекулярные ассоциаты через Н-связь.
Второй класс - жидкости с двухмерной сеткой Н-связей. Как правило, молекулы растворителей этого класса содержат одну гидроксильную группу (одноатомные спирты, одноосновные карбоновые кислоты, фонолы и т. п.). Стремление образовывать гетеромолекулярные ассоциаты у этой группы растворителей в общем выражено в меньшей степени, чем у представителей первого класса.
Третий класс объединяет жидкости, молекулы которых имеют в своем составе атомы азота, кислорода, серы, фтора и др., способные к образованию Н-связи с протонодонорами. В этот класс включаются эфиры, амины, кетоны, альдегиды и т. п.
В четвертый класс входят жидкости, молекулы которых могут быть протонодонорами. К ним относятся хлороформ, дихлорэтан и т. п.
Пятый класс объединяет жидкости, молекулы которых не способны при обычных условиях участвовать в образовании Н-связи. В эту группу входят алканы, четыреххлористый углерод, пергалогеналканы и т. п.
Паркер предложил классифицировать растворители по способности сольватировать ионы. В рамках этой классификации растворители делятся на группы.
Аполярные апротонные - жидкости с низкой ДП ( < 15) и относительно малыми дипольными моментами (µ2D). В эту группу входят углеводороды и их галогенпроизводные, сероуглерод, третичные амины и т. п.
Диполярные апротонные -- жидкости со сравнительно высокими значениями ДП ( > 15) и дипольными моментами (µ >2D), Не содержащие водорода, способного образовывать Н-связь. Представителями этой группы растворителей являются диоксид серы, нитробензол, нитрометан, ацетонитрил, пропиленкарбонат, ДМСО и др.
Протонные -- жидкости, молекулы которых содержат группы, где атом водорода соединен с электроотрицательным атомом. Соединения, входящие в эту группу (карбоновые кислоты, спирты, фенолы и др.), отличаются четко выраженной способностью образовывать Н-связь.
Сольватирующая способность растворителей в общем повышается от первой группы к третьей.
Бренстед предложил классифицировать растворители на основе сочетания диэлектрической проницаемости и протогенности.
В соответствии с этими признаками он разделил растворители на восемь групп.
Примерами растворителей различных групп в рамках классификации Бре'нстеда могут служить: I -- вода; II -- серная кислота, муравьиная кислота; III - гидразин, ДМСО; IV - пропиленкарбонат, нитробензол, ацетонитрил, нитрометан; V - бутанол; VI - жидкие бромо - и иодоводород; VII - триэтиламин, пиридин; VIII - гексан, хлорбензол.
Классификация по Бренстеду позволяет прогнозировать кислотно-основные свойства растворенных соединений в растворителях каждой из групп. Так, в растворителе группы II сила оснований существенно выше, чем в растворителе группы III; сила кислот в растворителях группы III в общем случае выше, чем в растворителях группы VII и т. д.
Таблица 4 Классификация растворителей по Бренстеду.
Свойство |
Тип растворителя | |||||||
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII | |
ДП |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
Протогенность |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
Протофльность |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
* Знаки + и - в первой строке отвечают высокой и низкой ДП, в остальных строках - наличию или отсутствию данного свойства.
Также предложена классификация растворителей, основанная на учете восьми физических характеристик: функции Кирквуда, мольной рефракции, параметра растворимости Гильдебранда, показателя преломления, температуры кипения, дипольного момента, а также энергий высшей заполненной и низшей незаполненной молекулярных орбиталей. По сочетанию этих свойств предложено подразделять растворители на девять групп:
1) апротонные диполярные (например, ацетонитрил, нитрометан, ацетон, 1,2-дихлорэтан);
2) апротонные высокодиполярные (ДМСО, ДМФА, ДМАА, пропиленкарбонат, нитробензол);
3)апротонные высокодиполярные и высокополяризуемые (сульфолан, ГМФТА);
4) ароматические неполярные (бензол, толуол);
ароматические относительно полярные (хлорбензол, о-дихлорбензол, ацетофенон);
электронодонорные (триэтиламин, простые эфиры, диоксан);
растворители с Н-связью (спирты, карбоновые кислоты);
Сильно ассоциированные растворители с Н-связью (формамид, диэтиленгликоль, вода);
растворители с неопределенной функцией (сероуглерод, хлороформ) [24].
Похожие статьи
-
Диэлектрическая проницаемость (ДП) раствора е относится к важнейшим факторам из числа оказывающих наиболее сильное влияние на характеристики протекающего...
-
Таблица 1 Физические свойства веществ используемых при синтезе [20] Название Формула Внешний вид ТПл, 0С ТКип, 0С Ратсворимость В воде В другом...
-
Особое место в характеристике растворителей занимает диэлектрическая проницаемость. Преимущество последней по сравнению с другими критериями связаны с...
-
Основные опасности при перегонке связаны с использованием электрических нагревательных приборов (электроплитки, колбонагреватели). 1. Шнур (нельзя...
-
Основным способом получения фенолфталеина является конденсация фенола с фталевым ангидридом. Данная реакция является частным случаем ацилирования по...
-
В основе метода лежит закон адитивности оптической плотности при соблюдении основного закона светопоглощения. Ход работы 1. Выбор оптимальных...
-
Фенолфталеин - один из наиболее широко используемых индикаторов, особенно при объемном определении слабых кислот. Он обладает рядом преимуществ: не...
-
5.1 Основные опасности при работе с концентрированными кислотами 1. Сильные неорганические кислоты при попадании на кожу вызывают химические ожоги. При...
-
Перекристаллизация проводилась по методике, указанной в литературном обзоре (пункт 1.4.4). Была проведена одна повторность. Рисунок прибора изображен в...
-
Фенолфталеин - один из наиболее широко используемых в химии кислотно-основных индикаторов. Он относится к триарилметановым красителям, называемых...
-
Так как по ходу выполнения синтеза необходимо будет провести отгон не прореагировавшего фенола с помощью перегонки с водяным паром, необходимо...
-
Свойства дисперсии и пленок - Синтез полиуретанов
В отличие от ПУ на основе растворителей, частицы должны сначала вернуться в непрерывной органической фазе, прежде чем отдельные полимерные цепи могут...
-
Физические свойства., Химические свойства. - Третья группа периодической системы
Алюминий в свободном виде -- серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло - и электропроводностью. Алюминий имеет невысокую плотность -- примерно...
-
1. Спирты реагируют со щелочными металлами (Na, K и т. д.) с образованием алкоголятов: 2R--OH + 2Na 2R--ONa + H2 Реакция протекает не так бурно, как при...
-
Полимеризация - это процесс получения ВМС, при котором молекула полимера образуется путем последовательного присоединения молекул мономера...
-
Понятие и классификация спиртов СПИРТЫ (алкоголи) - класс органических соединений, содержащих одну или несколько группировок С-ОН, при этом гидроксильная...
-
Бромистый этил представляет бесцветную прозрачную жидкость, обладающую эфирным запахом и сначала сладким, потом жгучим вкусом. Кипит при 38,4°С. В воде...
-
Химические свойства Галлия. - Третья группа периодической системы
На воздухе при обычной температуре Галлий стоек. Выше 260° С в сухом кислороде наблюдается медленное окисление (пленка оксида защищает металл). В серной...
-
Химические свойства, Список использованной литературы - Получение, строение и свойства полистирола
Химические свойства стирола обусловлены высокой реакционной способностью боковой винильной группы. Фенильное ядро затрагивается в процессе термической...
-
Химия фталоцианина (Рс) и его металлокомлексов (МРс) началась с его случайных открытий фталоцианина. Линстед с сотрудниками были первыми исследователями...
-
Пластичными массами называют материалы, полученные на основе полимеров, содержащие различные добавки и способные под влиянием температуры и давления,...
-
Целью данной курсовой работы является проведение синтеза ацетата натрия (CH3COONa). Задачами курсовой работы являются: изучение методики неорганического...
-
Упрочнение химических связей, соединяющих основные звенья углеродной цепи, под действием акрилонитрильных группы - СН2--СН атомов фтора приводит к...
-
Органические кислоты в различных условиях могут разлагаться с образованием предельного углеводорода по общей схеме O R-C RH + CO2 Кислота OH Углеводород...
-
Химические свойства Бора. - Третья группа периодической системы
Химически Бор при обычных условиях довольно инертен (взаимодействует активно лишь с фтором), причем кристаллический Бор менее активен, чем аморфный. С...
-
Физические свойства - Свойства аминокислот
Аминокислоты -- бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Многие из них обладают сладким вкусом. Химические свойства: Все...
-
Моносахариды - Классификация углеводов
Из шестиуглеродных моносахаридов - гексоз - важное значение имеют глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза Основные понятия . Строение молекулы. Для...
-
Наиболее ранним способом формализации экономико-математических и ТС является представление физических явлений с помощью систем дифференциальных...
-
Физические и химические свойства - Сера и ее роль в жизни
Атомы серы обладают уникальной способностью образовывать устойчивые гомоцепи, т. е. цепи, состоящие только из атомов S (энергия связи S-S составляет...
-
На воздухе галлий устойчив при обычной температуре, так как покрывается, подобно алюминию, прочной оксидной пленкой. Выше 260 C в сухом кислороде...
-
Попытаемся дать общее представление о свойствах и применении адсорбентов на примере весьма распространенных углеродных материалов. Углеродные адсорбенты...
-
А) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) - элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих...
-
Химические свойства Магния. - Химический элемент Магний
Химические свойства магния довольно своеобразны. Он легко отнимает кислород и хлор у большинства элементов, не боится едких щелочей, соды, керосина,...
-
Рассмотрим химические свойства тиосульфата натрия. Изучим его окислительно-восстановительные свойства, взаимодействие с кислотами, комплексообразование....
-
Химические свойства спиртов - Спирты и фенолы
Ряд химических свойств спиртов является общим для всех спиртов; имеются также и реакции, по-разному протекающие для первичных, вторичных и третичных...
-
Применение спиртов - Химические свойства и характеристики спиртов
Способность спиртов участвовать в разнообразных химических реакциях позволяет их использовать для получения всевозможных органических соединений:...
-
Технологические свойства метанола Метанол (метиловый спирт) СН3ОН представляет бесцветную легкоподвижную жидкость с температурой кипения 64,65°С,...
-
Химическая связь - это взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической решетке в результате действия между атомами электрических сил притяжения....
-
На холоду даже дымящаяся серная кислота (олеум) почти не действует на предельные углеводороды, но при высокой температуре она может их окислять. При...
-
Детонационные свойства углеводородов - Химические свойства насыщенных углеводородов
Как мы увидим дальше, углеводороды входят в состав бензинов, являющихся горючим двигателей внутреннего сгорания. В последних пары горючего подвергаются...
Системы классификации растворителей, основанные на их химических свойствах - Синтез фенолфталеина. Исследование растворимости в растворителях с различной диэлектрической проницаемостью