Elektrofiilid ja nukleofiilid: Elektrofiil on tühja orbitaali ja positiivne (+) laenguga osake HCl -> H+ + :Cl- anioon Nukleofiil on vaba elektron paariga osake, millel on negatiivne(-) laeng. HCl -> :Cl- + H+ katioon Elektrofiilid: H+ ja metalli ioonid Na+, K+ Nukleofiilid: Cl-, F-, Br-, J- ja hapete anioonid SO42-, HSO4-, NO3-, CH3COO- jne Süsinik mille juures on vaba elektron paar on nuklefiilsus tsentner ja aato millel on tühi orbital elektrofiilsus tsentner. --- > nukleofiilne tsentner (karbokatioon) Nukleofiilne asenuds reaktsioon: 1) Elektrofiilse tsentri tunneme ära (+) laengu või osalaengu + järgi aatomil. 2) Nukleofiilse tsentri tunneme ära (-) laengu või osalaengu - järgi aatomil.
Asendusnomenklatuur asendusrühma tüviühenduga liitumise kohta tähistatakse kohanumbriga. Funktsionaalnomenklatuur halogeeniühendi nimi moodustatakse süsivesinikrühma nimetusest, millele lisatakse liide. Elektrofiil on tühja orbitaali ja positiivse laenguga osake. Nukleofiil on vaba elektronipaariga osake ja kannab negatiivset laengut. Nukleofiilse asendusreaktsiooni korral: nukleofiil on ründav osake; reaktsioonitsenter on elektrofiilne tsenter; lahkuv rühm eraldub nukleofiilina. Elektrofiilne asendusreaktsioon: elektrofiil ründab nukleofiilset reaktsioonitsentrit; lahkuv rühm eraldub elektrofiilina. Reaktsiooni analüüsimine: *Selgita välja elektrofiilus, *tee kindlaks milline on ründav osake, milline on lahkuv rühm. Freoonid madala molekulmassiga alkaanide, enamasti metaani või etaani fluoro-kloroderivaadid. Plastiidid bioloogiliselt aktiivsed ained, mida kasutatakse majandusele kahjulike elusorganismide ka haigust hävitamiseks...
limoneen(sidruni koor), karoteen(porgandi värvaine) Amiin- ammoniaagi (NH3) derivaat, kus vesiniku aatomi asemel on orgaaniline rühm või rühmad. Amiine leidub looduses, enamikel amiinidel on ebameeldiv lõhn. Hüdraatimine-veega liitumine (CH2=CH2+H2O->CH3-CH2-OH tekib alkohol) (alkaanide puhul) (CHCH+H2O->CH3CHO) (alküünide puhul) Hüdrogeenimine-vesinikuga liitumine ( CH2=CH2+H2->CH3-CH3 tekib alkaan)(alkaanide puhul) ( CHCH+H2->CH2=CH2) (alküünide puhul) Miks on amiinid tugevad nukleofiilid? Nukleofiilsus on omadus siduda prootoni. Amiinidel on vaba elektronpaar, mida ta saab suhteliselt kergelt loovutada ning seejärel siduda prootoni. Sellest tuleneb ka tema aluseline omadus, et ta saab kergelt liita elektrone ja reageerib hapetega.
aatomitega, on halogeeniühendid. Alkaanide halogeenderivaatide nomenklatuur sarnaneb hargnenud ahelaga alkaanide nomenklatuuriga. Asendusrühmadeks on halogeeniaatomid. Nende nimetused on vastavalt fluoro-, kloro-, bromo- ja jodo-. Asendusrühmade arvu väljendatakse samuti eesliidetega di-, tri- jne. Asendusrühma tüviühendiga liitumise kohta tähistatakse kohanumbriga. CH3CHCl2 1,1-dikloroetaan CH3CF(CH3)CH3 2-fluoro-2-metüülpropaan NUKLEOFIILID JA ELEKTROFIILID Nukleofiiliks nimetatakse osakest, mis omab vaba elektronpaari või negatiivset laengut (:NH3, H2:O:, CH3COO, Cl). Elektrofiiliks nimetatakse osakest, mis omab tühja orbitaali või positiivset laengut (Na+, K+, Li+, H+). Molekulis polaarse kovalentse sideme korral esinevad nukleofiilsus- ja elektrofiilsustsentrid. + - CH3CH2Cl , kus + on elektrofiilsus- ja - nukleofiilsustsenter + -
süsinikahela korral erinevalt Kõik halogeenid on C-st elektronnegatiivsemad C ja Hal vahel on polaarne kovalentne side C on positiivne osalaeng, sest tema aatom on elektronpilve poolest mõnevõrra vaesem Hal on negatiivne osalaeng, sest elektronpilv on suurem Elektrofiil- tühja orbitaaliga osake Elektrofiilsustsenter- elektrofiili koostisesse kuuluv tühja või osaliselt tühja orbitaalida aatom Nukleofiil- vaba elektronpaariga osake Nukleofiilide suhteline tugevus Nõrgad nukleofiilid *Happeanionid ROOO *Halogeeniidiioonid Hal *Vesi H2O *Alkoholid ROH Tugevad nukleofiilid *Hüdroksiidid OH *Alkoksiidiioon OR *Tsüaniidioon CN *Amiinid R-NH2 CH4-metaan C2H6-etaan C3H8-propaan C4H10-butaan C5H12-pentaan C6H14-heksaan C7H16-heptaan C8H18-oktaan C9H20-nonaan C10H22-dekaan
laengute esialgset jaotust molekulis. Mida suurem molekul, seda nõrgemini hoiab valentselektrone, seda paremini temaga moodustunud keemilised sidemed polariseeritavad. Mittepolariseeritavad sidemed jäigad, hästi polariseeritavad sidemed pehmed. Elektronvaesed tsentrid (osaliselt)vabad orbitaalid elektrofiilid+(Lewis'e happed) Elektronrikkad tsentrid (osaliselt) vabad elektronpaarid nukleofiilid-(Lewis'e alused. I parim Nu. Seda tugevam, mida kergemini loovutab elektronpaari. Kaksiksidemed on elektronrikkamad kui üksiksidemed, kolmiksidemed, kõik O,N,S on nukleofiilid) Steeriline ruumiline põhjus, miks ei saa olla nukleofiil Brönsted'i definitsioon hape on aine, mis loovutab prootoneid(H, mis on el. ära andnud), alus seob. pKa=-logKa, kus Ka=(H+)(B-)/(H-B) mida väiksem pKa, seda tugevam hape
vaatideks. Nimetus vihjab sellele, et neid võiks vaadelda kui karboksüül- happe asendussaadusi. Lisaks karboksüülhappe funktsionaalderivaatidele on veel karboksüülhappe asendusderivaate ehk asendatud karboksüülhappeid. Karboksüülhappe funktsionaalderivaatidest on tähtsamad estrid ja amiidid. Keemilised omadused Vaatleme estrirühmas laendute jaotust: Näeme, et karbonüülrühma süsinikul, nii nagu karboksüülrühmaski, on elektrofiilsustsenter, mida võivad rünnata nukleofiilid. Reageerimine leelistega Lisame estrile lahust. Hüdroksiidioon kui tugev nukleofiil ründab elektrofiilsustsentrit: Toimub nukleofiilne asendus: hüdroksiidioon on ründav osake ja alkoksiidioon moodustub lahkuvast rühmast. Kuna hüdroksiidioon ja alkoksiidioon on lähedase tugevusega nukleofiilid, peaksime kirjutama tasakaaluvõrrandi Kuna aga karboksüülhape reageerib alkoholaadiga, tekitades nõrgema happe, siis kulgeb reaktsioon lõpuni
väga mürgised Lenduvad halogeenid on narkootilise toimega Organismis põhjustavad kesknärvisüsteemi ja maksa kahjustusi Struktuur Süsiniku ja halogeeniaatomite elektronegatiivsused on väga erinevad => elektronpaar on tõmmatud halogeeni poole (halogeeni elektronegatiivsus on suurem) ja tekib polaarne kovalentne side Nii halogeeniaatomile kui ka süsiniku aatomile tekivad osalaengud (süsinikul positiivne ja halogeenil negatiivne) Elektrofiilid ja nukleofiilid Elektrofiiliks nimetatakse osakest, mis omab tühja orbitaali või positiivset laengut (Na+, K+, Li+, H+) Elektrofiil võtab igal võimalusel endale elektrone juurde Nukleofiiliks nimetatakse osakest, mis omab vaba elektronpaari või negatiivset laengut Halogeeniühendide kasutusvaldkonnad Freoone kasutatakse külmutusmasinates Freoone kasutatakse ka aerosooliballoonides tarbekemikaali laialipihustava vahendina Pestitsiidid Meditsiinis- jodoform hambaravis
või aatomitega, on halogeeniühendid. Alkaanide halogeenderivaatide nomenklatuur sarnaneb hargnenud ahelaga alkaanide nomenklatuuriga. Asendusrühmadeks on halogeeniaatomid. Nende nimetused on vastavalt fluoro-, kloro-, bromo- ja jodo-. Asendusrühmade arvu väljendatakse samuti eesliidetega di-, tri- jne. Asendusrühma tüviühendiga liitumise kohta tähistatakse kohanumbriga. CH3CHCl2 1,1-dikloroetaan CH3CF(CH3)CH3 2-fluoro-2-metüülpropaan NUKLEOFIILID JA ELEKTROFIILID Nukleofiiliks nimetatakse osakest, mis omab vaba elektronpaari või negatiivset laengut (:NH3, H2:O:, CH3COO, Cl). Elektrofiiliks nimetatakse osakest, mis omab tühja orbitaali või positiivset laengut (Na+, K+, Li+, H+). Molekulis polaarse kovalentse sideme korral esinevad nukleofiilsus- ja elektrofiilsustsentrid. + - CH3CH2Cl , kus + on elektrofiilsus- ja - nukleofiilsustsenter + -
Plastmasside valmistamiseks, värvainete valmistamiseks (guassvärvid), sünteetiliste kiudainete valmistamiseks, ravimite valmistamiseks Aniliin- vees raskesti lahustuv, värvusetu õlikas vedelik, väga mürgine. Toodetakse mitmesuguseid aniliinvärve riide ja nahavärvimiseks, plastmasse jm. 6.Kas aromaatne tuum on nukleofiilne või elektrofiilne tsenter? Kas aromaatset tuuma ründavad elektrofiilid või nukleofiilid? Nukleofiilne tsenter, ründavad elektrofiilid. 7.Alkoholide ja fenoolide happelisuse võrdlus. Fenoolide eripära põhjuseks on hüdroksürühma ja aromaatse tsükli vastastikmõju. Tänu sellele on fenool happelisem kui alkohol. 8.Aromaatsete amiinide ja alküülamiinide aluselisuse võrdlus. 9.Benseeni, fenooli ja aniliini reaktsioonivõime võrdlus. 10.Reaktsioonivõrrandid: TV ül. 8 /58 + vihikus. areeni täielik oksüdeerumine (põlemine)
Plastmasside valmistamiseks, värvainete valmistamiseks (guassvärvid), sünteetiliste kiudainete valmistamiseks, ravimite valmistamiseks Aniliin- vees raskesti lahustuv, värvusetu õlikas vedelik, väga mürgine. Toodetakse mitmesuguseid aniliinvärve riide ja nahavärvimiseks, plastmasse jm. 6.Kas aromaatne tuum on nukleofiilne või elektrofiilne tsenter? Kas aromaatset tuuma ründavad elektrofiilid või nukleofiilid? Nukleofiilne tsenter, ründavad elektrofiilid. 7.Alkoholide ja fenoolide happelisuse võrdlus. Fenoolide eripära põhjuseks on hüdroksürühma ja aromaatse tsükli vastastikmõju. Tänu sellele on fenool happelisem kui alkohol. 8.Aromaatsete amiinide ja alküülamiinide aluselisuse võrdlus. 9.Benseeni, fenooli ja aniliini reaktsioonivõime võrdlus. 10.Reaktsioonivõrrandid: TV ül. 8 /58 + vihikus. areeni täielik oksüdeerumine (põlemine)
• Soolade teke (Amiini aluseline omadus): (CH3)2NH + Hcl => (CH3)2NH2CL – dimetüülammooniumkloriid • Reageerib veega: (CH3)2NH + HOH <<<=> (CH3)2N+H2 + OH- • Nukleofiilsed omadused: reageerib halogeeniühenditega: CH3-NH2 + CH3-CH2-Br => CH3(CH3-CH2)NH3Br see reageerib alustega: CH3(CH3-CH2)NH3Br + NaOH = NABr + (CH3)CH2H5)NH + H2O • Amiini saamine alkoholist: CH3-CH2-OH + NH3 => CH3-CH2-NH2 + H2O CH3-CH2-NH2 + CH3-CH2-OH => (CH3-CH2)2-NH2 +H2O Nukelofiilide tugevus: tugevaimad nukleofiilid on amiinid, seejärel alkoholid ja nõrgimad on halogeenide ühendid
* Asendisomeeria halogeeni aatom paikneb erinevate süsinike juures. Nukleofiilne asendusreaktsioon * Halogeeniühendis on ühine elektroni paar halogeeni ja süsiniku vahel tõmmatud rohkem halogeeni aatomi poole põhjuseks on halogeeni aatomi suur elektronegatiivsus (elektronide siduvusvõime). -) Elektrofiil pluss laenguga ja tühja orbitaaliga osake. *) Tähtsamad elektrofiilid: H+, Na+, Ca2... metalliioonid & C+H3 (karbokatioon) -) Nukleofiilid miinus laenguga ja vaba elektroni paariga osake. Jaotatakse tugevateks ja nõrkadeks. *) Nõrgad nukleofiilid: Cl -, F -, Br -, I -, HSO4 - + tugevate hapete anioonid. *) Tugevad nukleofiilid: OH -, CN (tsüaniidioon). * Nukleofiilne asendusreaktsioon tugevam nukleofiil asendab nõrgema. Molekul, millest saab eraldada nukleofiili ja elektrofiili sisaldab elektrofiilsus tsentrit ja nukleofiilsus tsentrit, mis märgitakse osalaengutega.
Osoonikiht ei koosne peamiselt osoonist. Osooni kontsentratsioon on seal lihtsalt kõrgem kui mujal: umbes üks sajast tuhandest osoonikihi molekulist on osooni molekul. 6. Elektrofiil ja nukleofiil Elektrofiil on aineosake, millel on vaba või osaliselt vaba aatomorbitaal ja selle tulemusena positiivne elektrilaeng või osalaeng. Elektrofiilid on nt H+, Cl+, R+. Nukleofiil on aineosake, millel on vaba elektronpaar ja selle tulemusena negatiivne laeng või osalaeng. Nukleofiilid on näiteks hüdroksiidiioon, halogeniidiioon ja vesi. 7. Vedelike dielektriline konstant Näitab mitu korda on kahe laengu vastasmõju keskkonnas nõrgem kui vaakumis · Jäme üldistus: Dielektriline konstant on vedelikul üldiselt seda kõrgem, mida kõrgem on vedelikku moodustavate osakeste dipoolmoment · Dielektriline konstant ei võta otseselt arvesse vastasmõjude tugevust
osalaeng H+, C+, Me+ · Nukleofiil o Vaba elektronpaariga osake o Võib olla anioon, kuid tema nuklefiilsustsenter võib omada ainult negatiivset osalaengu OH-, HSO4-, Cl-, H2O · Nuklefiil ühineb elektrofiiliga ja vastupidi 3. Nukleofiilne asendusreaktsioon · OH-, RO-, CN- on tugevamad nukleofiilid kui mistahes halogeenid K+OH- + CH3CH2CH2+-Br- CH3CH2CH2+-OH- + K+Br- Ründav osake Reaktsioonitsenter Lahkuv osake
Kindlaks saab teha filtripaberiga. Juur ja puuviljades on ~1%. Pähklites, lihas, vorstis ~50%. 35. Sahhariidid. Sahhariidid monosahhariidid polüsahhariidid Sahhariidid ehk süsivesikud on orgaaniliste ühendite kõige levinum klass ja inimesele elutähtsad. Glükoos Tärklis Sahharoos Tselluloos Fruktoos 36. Nukleofiilne asendusreaktsioon, nukleofiilid ja elektrofiilid. 37. Rasvad. Rasvhapete ja glütserooli estrid. Puhtad on värvusetu, lõhnata ja maitseta. Vees ei lahustu, lahustuvad benseenis, eetrites, alkoholis. Vedelad on õlid, kuid võivad ka tahked olla. Kõrge keemistemp., madal sulamistemp.. Kõrge toiteväärtusega. Küllastumata rasv (nt kala) on tervislikus toidus. Kasutatakse toiduainete tööstuses, seebi tootmiseks, õlid, kosmeetilised kreemid, määrdeained, ravitööstus jne.
· Dissotsiatsioon-rekombinatsioon -kovalentselt sidestatud molekuli lõhustumine vabadeks radikaalideks ja radikaalide ühinemine kovalentselt sidestatud molekuliks · Liitumis-eraldumisreaktsioon võimalik ainult kordse sidemega substraadi osavõtul · Vabaradikaalne asendusreaktisoon -protsess, kus vaba radikaal sidestub substraadiga kus on ka teine radikaal, tõrjudes välja mõne teise radikaali. Elektrofiilid ja nukleofiilid (happelisus ja aluselisus). Nukleofiilil on vaba elektronipaariga osake ja kannab negatiivset laengut. Happed on seda tugevamad, mida hoolsamalt nad prootonit loovutavad ja Tugevad: OH-, CN-, OR-, R-NH2 mida vähem tekkinud anioon seda tagasi liita soovib. Nõrgad: R-COO-, Hal-, H2O, R-OH Alused on seda tugevamad, mida hoolsamalt nad prootonit liidavad ja mida
siduda prootoneid, see on vesinikioone, mille 1s orbitaalid on ju thjad. Aluselisus nitab prootoni sidumise vimet: mida tugevamini alus prootoni seob, seda aluselisem see alus on. Aluste aluselisuse vrdlemisel kasutatakse happena hdrooniumiooni (H3O+) Alustele on iseloomulik vaba elektronipaar => sarnased nukleofiilidega Aluselisus on kitsam miste, sest aluselisust mdetakse he konkreetse elektrofiili (H+) suhtes . Amiinid on nrgad alused. Amiinid on tugevad nukleofiilid. Lämmastik on nukleofiilsustsenter ,kuna ta on + elektronnegatiivsem kui süsinik või vesinik( mitte H hapnik) ja C N ja N H sidemed on polariseeritud + - nii, et elektronid on nihutatud N aatomi poole. CH3 N N-H side on üpris püsiv. + H
sarnased, siis süsiniku ja halogeeniaatomite elektronegatiivsused on väga erinevad => elektronpaar on tõmmatud halogeeni poole (halogeeni elektronegatiivsus on suurem) ja tekib polaarne kovalentne side. Nii halogeeniaatomile kui ka süsiniku aatomile tekivad peale osalaengud. Süsinikul tekib positiivne osalaeng (+) ja halogeenil negatiivne osalaeng (). Näiteks: H + Cl .Osalaengud näitavad elektronide jaotust molekulis. 4. Elektrofiilid ja nukleofiilid · Mittepolaarse sideme katkemisel jaotuvad elektronid võrdselt (alkaanides), polaarse sideme katkemisel aga ebaühtlaselt (HCl, halogeeniühendid). Ebaühtlane jaotus tähendab seda, et elektronegatiivsem partner (Cl, F, I, Br) haarab endale terve elektronpaari ja saab negatiivse laengu (ta on nukleofiil). Teisele partnerile jääb aga tühi orbitaal ja positiivne laeng (ta on elektrofiil). · Elektrofiil tühja orbitaali, positiivse laenguga või osalaenguga osake. Ta on elektronide vaene
alkoholis. Toimub Sn2 reaktsioon, kus protoneeritud alkohol vee eraldab nukleofiilse reagendi abiga. 3-pentanooli süntees reaktsioon Grinardi reaktiiviga Grignardi reaktsioon (prantsuse keemiku François Auguste Victor Grignardi järgi) on keemiline reaktsioon metallorgaanilises keemias, milles alküülmagneesiumhalogeniid või arüülmagneesiumhalogeniid (Grignardi reaktiivid keemiliselt halogeniidid) toimivad kui nukleofiilid, rünnates elektrofiilseid süsiniku aatomeid, moodustades süsinik-süsinik sideme Etüülformiaat Kaltsiumkloriid, naatriumkarbonaat · Tunnistatud inimesele ohutuks aineks · R36 ärritab silmi Sipleghape Etanool · R10 tuleohtlik · R11 väga tuleohtilk
l l HO-C-H H-C-OH l l HO-C-H H-C-OH l l CH2OH CH2OH 13. Amiinid on alused,sest nad on tugevad nukleofiilid ja et nukleofiilid on ka alused,sest nad võivad endaga siduda prootonit. Happed on ained,mis võivad loovutada prootoni,ja alused on ained,mis võivad siduda prootoni. Aminohapped on amfoteersed ained,sest aminohappe keemilised omadused on määratud happe koostisesse kuuluvate funktsionaalsete rühmadega. Aminorühm põhjustab aminohappe aluselisi omadusi,karboksüülrühm aga happelisi omadusi. Aminohapped saavad moodustada soolasid nii aluste kui hapetega.
Vesinikside on O-H või N-H Vesinikside põhjustab: Ainete keemistemperatuuri tõusu. Ainete head lahustuvust vees. Hüdrofoobne aine vett-tõrjuv. Reaktsioonid. Elektrofiilid tühja orbitaaliga osakesed. Nukkleofiil vaba elektronpaaariga osake. Radikaal Paardumata elektroniga osake. Ründav osake Reaktsiooni alustav osake. Reaktsioonitsenter sinna ühineb ründav osake. Nukleofiilne asendus Tugevam nukleofiil tõrjub nõrgema välja. Tugevad nukleofiilid: Hüdroksiidioon :OH- , Alkoksiidioon :OR- , Tsüaniidioon :CN- ja amiinid R-NH2. Nõrgad nukleofiilid: Karboksüülhappe anioonid RCOO:-, halogeniidioonid :Hal-, vesi H2O ja alkoholid ROH. Elektrofiilsed liitumisreaktsioonid Ründav osake on elektrofiil, reaktsioonitsenter on nukleofiilsustsenter. Elektrofiilne asendus Ründav osake on elektrofiil ja reaktsioonitsenter on nukleofiilsustsenter.
Igas ühendis mis sisaldab polaarset kovalentset sidet võib eristada nukleofiilsus ja elektrofiilsus tsentrit. CH3-CH2d+-Cld- Võrdled elemente, kumb paremal sel miinus, tõmbab tugevamini. Nukleofiilne asendusreaktsioon on iseloomulik kui halogeeniühend reageerib:1)leelisega 2)alkoholaadiga 3)ammoniaagiga 4)tsüaniiidiga 5)amiiniga. Seal reaktsioonis 1)ründav osake on nukleofiil. 2) Tugevam nukleofiil tõrjub nõrgema nukleofiili välja. 3) Lahkuv rühm eraldub nukleofiilina. Tugevad nukleofiilid ( :OH-, :OR- alkoholaad, :CN- tsüaniid, :NH2 ) Nõrgad nukleofiilid ( :RCOO- , :Hal- , H2O, POH Alkoholid on orgaanilised ained , mis sisaldavad hüdroksüülrühma (OH), kui alkoholis on mitu OH rühma , siis on mitme hüdroksüülsed alkoholid. Alkoholide üldvalem on CnH2n+1OH , lõppliide ool. Alkoholile nime andmisel antakse OH rühmale väiksem koha number. Isomeeria- võid muuta OH asukohta, tuua sisse metüülrühma. Alkoholide keemilised
Organismis lagunedes võivad mõnedest estritest tekkida vägagi mürgised ained. Amiidi nimetus moodustatakse karboksüülhappe nimest, asendades liite hape liitega amiid. CHCO OH etaanhape > CH CO NH etaanamiid Amiidid on tahked ja värvusetud ained. Paljud amiidid on mürgised, kahjustades eeskätt maksa. Estrite ja amiidide keemilisi omadusi Karbonüülrühma süsinikul, nii nagu karboksüülrühmaski, on elektrofiilsustsenter, mida võivad rünnata nukleofiilid. Reageerimine leelistega Lisades eetrile leelise lahust, hüdroksiidioon kui tugev nukleofiil ründab elektrofiilsustsentrit. Toimub nukleofiilne asendus: hüdroksiidioon on ründav osake ja alkoksiidioon moodustub lahkuvast rühmast. Hüdroksiidiooni ja alkoksiidiooni läheduse tugevuse tõttu tuleks kirjutada tasakaaluvõrrand. Kuna aga karboksüülhape reageerib alkoholaadiga, tekitades alkoholi, kulgeb reaktsioon lõpuni. Niisugust reaktsiooni
amfolüüt – aine, mille osakesed võivad vastavalt reaktsioonile nii siduda kui loovutada prootoneid (H2O; ZnO; Al(OH)3; etc.) Lewisi / elektronteooria hape – omab vaba orbitaali – ELEKTRONPAARI AKTSEPTOR nt: AlCI3, BF3, Fe^3+, H+ ja teised elektrofiilid. Hapetena käituvad katioonid. Zn^2+; Cu^2+; CO2; Al^3+ alus – omab vaba elektronpaari – ELEKTRONPAARI DOONOR nt: NH3, H2O, OH- ja teised nukleofiilid. Alustena käituvad anioonid. CO3^2-; S^2-; CH3NH2; CO Tasakaal hapete-aluste lahustes – tasakaal on nihutatud selles suunas, kus tekib nõrgem alus/hape hape I alus II alus I hape II H2 O + NH3 ↔ OH- + H3O+ H3O+ (Kd = 1) on tugevam hape kui H2O =1.8·10-16 ); OH- on tugevam alus kui NH3. tasakaal nihutaud lähteainete suunas. Dissotsatsioonikonstandi seos happe/aluse tugevusega
CH3CNH2 Ester 19.3 Nimetada lihtsaid süsivesinike halogeniide, alkohole, eetreid, fenoole, aldehüüde, ketoone, karboksüülhappeid, amiine, amiide ja estreid; See peaks selge olema 19.4 Kirjeldada peamisi seaduspärasusi süsivesinike halogeniidide füüsikalistes Omadustes · C-X side süsivesinike halogeenderivaatides on polaarne: süsinikul on positiivne laeng ja seega nukleofiilse ataki objekt, mistõttu halogeniididele on iseloomulikud nukleofiilsed asendusreaktsioonid. · Tähtsamad nukleofiilid, mis süsivesinike halogeenderivaatidega reageerivad, on hüdroksiidioon ja vesi. · Süsivesinike halogeenderivaadid on ühendid, kus üks või enam süsivesiniku H-aatomit on asendatud halogeeniga. · Nad on laialt kasutatavad, samas paljud neist on väga mürgised (mitmed pestitsiidid) ja/või keskkonnaohtlikud (CFC). · Süsivesinike halogeenderivaadid on vähepolaarsed: ei lahustu vees, küll aga rasvades. 19
· metüülhaliididel toimub Sn2 reaktsioon · primaarsed haliidid saavad ka Sn2 reaktsioone anda · sekundaarsetel haliididel esineb Sn2 reaktsioonil steeriline takistus · tertsiaarsetel haliididel ei toimu steerilistel pohjustel Sn2 reaktsiooni (ei mahu ara) · nukleofiili omadused: Sn2 reaktsioon toimub seda kiiremini, mida tugevam on nukleofiil · mida vahem elektronegatiivne on element, seda parem nukleofiil saab ta olla · neg laenguga nukleofiilid on paremad kui neutraalsed (F->CL->Br->J) · mida stabiilsem on lahkuv rühm, seda paremini ta lahkub · mida rohkem on laeng delokaliseeritud, seda stabiilsem on osake · lahkuv ruhm mojutab Sn2 reaktsiooni · mida stabiilsem on lahkuva ruhmaga lahkuv osake, seda kergemini toimub Sn2 reaktsioon · polaarsed molekulid delokaliseerivad laengut ja stabiliseerivad osakest · lahusti omju Sn2 reaktsioonile (lahustiga saab soojust juurde anda)
. . *Tekitada tsükleid CH3-CHCl-CH2-CH2-CH2Cl àà CH3-CH-CH2-CH2-CH2 àà CH3-CH-CH2-CH2-CH2 à à 2.) Ühine elektronpaar jagatakse ebavõrdselt, see tähendab, et üks saab mõlemad elektronid ja teine ei saa midagi (sideme heterolüütiline katkemine). Tekivad ioonid Elektrofiilid: elektroni armastajad osakesed, mis seovad elektrone - neil on vabu orbitaale ja tavaliselt ka positiivne (osa)laeng Nukleofiilid: tuuma armastajad osakesed, mis loovutavad elektrone. Tavaliselt on neil ka negatiivne (osa)laeng Halogenoalkaanides on olemas nukleofiilsude ja elektrofiilsuse tsentrid R - CefH2 : Clnf Nukleofiil ühineb elektrofiiliga ( nagu anioon ja katioon) Aktiivsem nukleofiil tõrjub vähemaktiivse välja - sama kehtib ka elektrofiilide kohta Näiteks alkoholi teke halogeeni aatomi asendamisel hüdroksüüliga Sideme heterolüütilisel dissotsiatsioonil: R - C+H2 :Cl- à R - C+H2 + :Cl- tekivad ioonid
reaktsiooni lähteaineks. Reaktsioonide põhitüübid: 1) Liitumisreaktsioonid- liituvad lähteaine A ja B andes produkti C; 2) Elimineerimisreaktsioonid- vastupidine liitumisele, näiteks lähteaine A annab kaks produkti; 3) Asendusreaktsioonid- lähteainete rühmad vahetavad kohti, andes kaks uut produkti; 4) Ümberasetusreaktsioonid- sidemete ja aatomite ümberpaigutus lähteaine molekulis, kusjuures tekib isomeerne produkt. 6. Elektrofiilid ja nukleofiilid (happelisus ja aluselisus orgaanilises keemias). Elektrofiilsete ja nukleofiilsete reaktsioonide tüübid. Elektrofiil on tühja orbitaali ja positiivse laenguga osake. Sagedamini ettetulevad elektrofiilid on prooton ja metallikatioonid.Elektrofiilid seovad elektrone teistelt aatomitelt, käituvad reaktsioonides elektonpaari aktseptoritena ja on Lewise happed. Nukleofiil on vaba elektronipaariga osake ja kannab negatiivset laengut. Nukleofiilide hulka kuuluvad anioonid
Funktsionaalrühm - Orgaanilises keemias on funktsionaalrühm ehk funktsionaalne rühm spetsiifiline aatomite rühm molekulis, mis määrab molekuli peamised keemilised omadused. Elektrofiil - Elektrofiil on aineosake, millel on vaba või osaliselt vaba aatomorbitaal ja selle tulemusena positiivne elektrilaeng või osalaeng. Nukleofiil - Nukleofiil on aineosake, millel on vaba elektronpaar ja selle tulemusena negatiivne laeng või osalaeng. Nukleofiilid on näiteks hüdroksiidiioon, halogeniidiioon ja vesi. Polümerisatsioon - Polümerisatsioon on keemiline protsess, milles madalmolekulaarse ühendi (monomeeri M) molekulid ühinevad üksteisega moodustades kõrgmolekulaarse (makromorekulaarse) ühendi, milles üksteisele järgnevalt (lineaarsete ahelatega polümeer) või hargnevalt (hargnevate ahelatega polümeer) on keemiliselt seotud väga suur arv monomeerile vastavaid elementaarlülisid: nM (-M)n-
on halogeeniühendid. Alkaanide halogeenderivaatide nomenklatuur sarnaneb hargnenud ahelaga alkaanide nomenklatuuriga. Asendusrühmadeks on halogeeniaatomid. Nende nimetused on vastavalt fluoro-, kloro-, bromo- ja jodo-. Asendusrühmade arvu väljendatakse samuti eesliidetega di-, tri- jne. Asendusrühma tüviühendiga liitumise kohta tähistatakse kohanumbriga. CH3CHCl2 1,1-dikloroetaan CH3CF(CH3)CH3 2-fluoro-2-metüülpropaan NUKLEOFIILID JA ELEKTROFIILID Nukleofiiliks nimetatakse osakest, mis omab vaba elektronpaari või negatiivset laengut (:NH3, H2:O:, CH3COO, Cl). Elektrofiiliks nimetatakse osakest, mis omab tühja orbitaali või positiivset laengut (Na+, K+, Li+, H+). Molekulis polaarse kovalentse sideme korral esinevad nukleofiilsus- ja elektrofiilsustsentrid. + - CH3CH2Cl , kus + on elektrofiilsus- ja - nukleofiilsustsenter + -
klorometaan enamus vedel. leidub neid asendusreaktsioonid. alkaanid -Cl Kloro- või tahked . vähe. (metüülklo- riid) Küllalt suure Halogeniidioonid(tugevate hapete happejäägid) kui nõrgad CnH2n+1-Hal Bromo- tihedusega. Saadakse nukleofiilid tõrjutakse tugevamate nukleofiilide( OH- , RO-, -Br alkaanide CCl2F2 halogeenimisel CN- , R-NH2 ) poolt välja ja asendatakse.Tugevam nukleofiil ehk R-Hal -I Jodo- difluoro- M(Hal)
Vesinikside- tüüpiline lewise alus/happe vahelise toime ja dipool-dipool vahelise elektrostaatilise toime summaarne tulemus. Vesinikside mõjutab oluliselt ainete keemilisi ja füüsikalisi omadusi ja esineb kõigil ühenditel, millel on polaarne element-vesinik side või vaba elektronpaar. Alkoholide puhul tõstavad vesiniksidemed keemistemperatuuri ja lahustuvust vees. Vesiniksidemed on erakordselt tähtsad rakutasandil. Elektrofiilid ja nukleofiilid (happelisus ja aluselisus orgaanilises keemias). Elektrofiilsete ja nukleofiilsete reaktsioonide tüübid.Elektrofiil on tühja orbitaali ja positiivse laenguga osake. Sagedamini ettetulevad elektrofiilid on prooton ja metallikatioonid.Elektrofiilid seovad elektrone teistelt aatomitelt, käituvad reaktsioonides elektonpaari aktseptoritena ja on Lewise happed. Nukleofiil on vaba elektronipaariga osake ja kannab negatiivset laengut. Nukleofiilide hulka kuuluvad anioonid
c) CH3 CH2 CH NH2 + H2 SO 4 CH3 CH2 CH NH3 · HSO4 CH3 CH3 2. CH3 + H N CH3 H 3. CH3--CH2--CH2--CH2--Br + NH3 ® CH3--CH2--CH2--CH2--NH3+ · Br CH3--CH2--CH2--CH2--NH3+ · Br + NaOH ® CH3--CH2--CH2--CH2--NH2 + H2O + NaBr 4. Nukleofiilid on a, b ja d, näiteks CH3 CH3 + NH + CH3 CH2 CH2 Br N CH2 CH2 CH3 · Br CH3 CH3 CH3 CH3
Selgitage nukleofiilse asendusreaktsiooni mehhanismi. Nad on laialt kasutatavad, samas paljud neist on väga mürgised (mitmed pestitsiidid) ja/või keskkonnaohtlikud (CFC). Süsivesinike halogeenderivaadid on vähepolaarsed: ei lahustu vees, küll aga rasvades. C-X side süsivesinike halogeenderivaatides on polaarne: süsinikul on positiivne laeng ja seega nukleofiilse ataki objekt, mistõttu halogeniididele on iseloomulikud nukleofiilsed asendusreaktsioonid. Tähtsamad nukleofiilid, mis süsivesinike halogeenderivaatidega reageerivad, on hüdroksiidioon ja vesi. Nukleofiilne asendusreaktsioon võib toimuda kahe erineva mehhanismi järgi. · SN1 mehhanismi korral toimub kõigepealt molekuli heterolüütiline dissotsiatsioon ja siis nukleofiili liitumine karbokatioonile. Kiirust limiteerivaks staadiumiks on siin dissotsiatsioon ja reaktsioon on 1. järku. SN2 mehhanismi korral toimub nukleofiili liitumine ja lahkuva rühma dissotsiatsioon
Osoonikiht kaitseb Maa organisme ultraviolettkiirguse eest. Kui osoonikihti ei oleks, oleks elu Maa peal jäänudki ookeanide sügavamatesse kihtidesse. 6. Elektrofiil on aineosake, millel on vaba või osaliselt vaba aatomorbitaal ja selle tulemusena positiivne elektrilaeng või osalaeng. Elektrofiilid on nt H+, Cl+, R+. Nukleofiil on aineosake, millel on vaba elektronpaar ja selle tulemusena negatiivne laeng või osalaeng. Nukleofiilid on näiteks hüdroksiidiioon, halogeniidiioon ja vesi. 7. Suhteline dielektriline läbitavus ehk keskkonna dielektriline läbitavus on dimensioonitu füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses materjalis väiksem väljatugevusest vaakumis.Suhtelist dielektrilist läbitavus tähistatakse tavaliselt sümboliga . 8. 9. 11) 1 5. Aatom koosneb positiivse elektrilaenguga aatomituumast, mida ümbritseb negatiivselt laetud elektronkate ehk elektronkest
Koostanud: Janno Puks Tallinna Arte ja Kristiine Gümnaasium 7 Nukleofiilsust põhjustab nukleofiili koostisse kuulub vaba elektronpaariga (sidemeks kasutamata elektronpaariga) aatom ehk nukleofiilsustsenter. Alkeeni molekulis on nukleofiilsustsenteriks erandlikult kaksikside. Tavaliselt tuntakse nukleofiilsustsentrit ära ka negatiivse laengu või negatiivse osalaengu järgi. Nukleofiilid püüavad moodustada keemilist sidet uue osakesega, millel on vaba või osaliselt vaba orbitaal. Osakesi, millel on vaba või osaliselt vaba orbitaal, nimetatakse elektrofiilideks (elektrone armastav). Elektrofiilsust põhjustab elektrofiili koostisse kuuluv tühja või osaliselt tühja orbitaaliga aatom ehk elektrofiilsustsenter. Tavaliselt tuntakse elektrofiilsustsentrit ära positiivse laengu või positiivse osalaengu järgi.
erinevad => elektronpaar on tõmmatud halogeeni poole (halogeeni elektronegatiivsus on suurem) ja tekib polaarne kovalentne side. Nii halogeeniaatomile kui ka süsiniku aatomile tekivad peale osalaengud. Süsinikul tekib positiivne osalaeng (+) ja halogeenil negatiivne osalaeng (). Näiteks: H + Cl . Osalaengud näitavad elektronide jaotust molekulis. 12 4. Elektrofiilid ja nukleofiilid · Mittepolaarse sideme katkemisel jaotuvad elektronid võrdselt (alkaanides), polaarse sideme katkemisel aga ebaühtlaselt (HCl, halogeeniühendid). Ebaühtlane jaotus tähendab seda, et elektronegatiivsem partner (Cl, F, I, Br) haarab endale terve elektronpaari ja saab negatiivse laengu (ta on nukleofiil). Teisele partnerile jääb aga tühi orbitaal ja positiivne laeng (ta on elektrofiil).
erinevad => elektronpaar on tõmmatud halogeeni poole (halogeeni elektronegatiivsus on suurem) ja tekib polaarne kovalentne side. Nii halogeeniaatomile kui ka süsiniku aatomile tekivad peale osalaengud. Süsinikul tekib positiivne osalaeng (+) ja halogeenil negatiivne osalaeng (). Näiteks: H + Cl . Osalaengud näitavad elektronide jaotust molekulis. 12 4. Elektrofiilid ja nukleofiilid · Mittepolaarse sideme katkemisel jaotuvad elektronid võrdselt (alkaanides), polaarse sideme katkemisel aga ebaühtlaselt (HCl, halogeeniühendid). Ebaühtlane jaotus tähendab seda, et elektronegatiivsem partner (Cl, F, I, Br) haarab endale terve elektronpaari ja saab negatiivse laengu (ta on nukleofiil). Teisele partnerile jääb aga tühi orbitaal ja positiivne laeng (ta on elektrofiil).
! ! Solaarkonstant on Päikese energia, mis jõuab Maa atmosfääri ülemisele piirile kiirtega risti olevale pinnaühikule ajaühikus Maa–Päike keskmisel kaugusel. Üle kõikide lainepikkuste integ- reerides omab solaarkonstant praegu WMO tunnustatud väärtust (Lenoble, 1993): S0* = 1.367 kW/m2 ! 11. Lahused ja lahustumine. Elektrolüütiline dissotsiatsioon. Vedelike dielektriline konstant. Alused ja happed, pH ja selle parameetrid. Elektrofiilid ja nukleofiilid. ! Lahus (üldjuhul vedelik) koosneb lahustist ja lahustunud ainest. Lahusti on see aine, mis lahuse m oodustumisel ei muuda oma agregaatolekut. ! ! Alus on aine, mis annab vesilahusesse hüdroksiidioone. Hape on aine mis annab vesilahusesse vesinikioone Elektrolüütiline dissotsiatsioon on lahustumisega kaasnev aine jagunemine ioondieks - toimub vastandiktoime polaarsete molekulidega. Elektrolüüdid on happed, alused ja soolad. !
erinevad => elektronpaar on tõmmatud halogeeni poole (halogeeni elektronegatiivsus on suurem) ja tekib polaarne kovalentne side. Nii halogeeniaatomile kui ka süsiniku aatomile tekivad peale osalaengud. Süsinikul tekib positiivne osalaeng (+) ja halogeenil negatiivne osalaeng (). Näiteks: H + Cl . Osalaengud näitavad elektronide jaotust molekulis. 12 4. Elektrofiilid ja nukleofiilid · Mittepolaarse sideme katkemisel jaotuvad elektronid võrdselt (alkaanides), polaarse sideme katkemisel aga ebaühtlaselt (HCl, halogeeniühendid). Ebaühtlane jaotus tähendab seda, et elektronegatiivsem partner (Cl, F, I, Br) haarab endale terve elektronpaari ja saab negatiivse laengu (ta on nukleofiil). Teisele partnerile jääb aga tühi orbitaal ja positiivne laeng (ta on elektrofiil).
. *Tekitada tsükleid CH3-CHCl-CH2-CH2-CH2Cl àà CH3-CH-CH2-CH2-CH2 àà 2.) Ühine elektronpaar jagatakse ebavõrdselt, see tähendab, et üks saab mõlemad elektronid ja teine ei saa midagi (sideme heterolüütiline katkemine). Tekivad ioonid Elektrofiilid: elektroni armastajad osakesed, mis seovad elektrone - neil on vabu orbitaale ja tavaliselt ka positiivne (osa)laeng Nukleofiilid: tuuma armastajad osakesed, mis loovutavad elektrone. Tavaliselt on neil ka negatiivne (osa)laeng Halogenoalkaanides on olemas nukleofiilsude ja elektrofiilsuse tsentrid R - CefH2 : Clnf Nukleofiil ühineb elektrofiiliga ( nagu anioon ja katioon) Aktiivsem nukleofiil tõrjub vähemaktiivse välja - sama kehtib ka elektrofiilide kohta Näiteks alkoholi teke halogeeni aatomi asendamisel hüdroksüüliga
. . *Tekitada tsükleid CH3-CHCl-CH2-CH2-CH2Cl CH3-CH-CH2-CH2-CH2 2.) Ühine elektronpaar jagatakse ebavõrdselt, see tähendab, et üks saab mõlemad elektronid ja teine ei saa midagi (sideme heterolüütiline katkemine). Tekivad ioonid Elektrofiilid: elektroni armastajad osakesed, mis seovad elektrone - neil on vabu orbitaale ja tavaliselt ka positiivne (osa)laeng Nukleofiilid: tuuma armastajad osakesed, mis loovutavad elektrone. Tavaliselt on neil ka negatiivne (osa)laeng Halogenoalkaanides on olemas nukleofiilsude ja elektrofiilsuse tsentrid R - CefH2 : Clnf Nukleofiil ühineb elektrofiiliga ( nagu anioon ja katioon) Aktiivsem nukleofiil tõrjub vähemaktiivse välja - sama kehtib ka elektrofiilide kohta Näiteks alkoholi teke halogeeni aatomi asendamisel hüdroksüüliga Sideme heterolüütilisel dissotsiatsioonil: R - C+H2 :Cl- R - C+H2 + :Cl- tekivad ioonid
t. kovalentse sideme moodustamiseks nad peavad siduma elektrone (toimima kui elektrofiilid). Vastavalt Lewise definitsioonile on Lewise hapeteks metallide katioonid, prootonid , haloge- niidid, jt. elektrofiilid. Lewise alused (aatomid, molekulid, anioonid) peaksid omama vähemalt ühe paari valentselektrone seostumaks vakantse orbitaaliga substantsile (Lewise hape). Selle definitsiooni kohaselt on kõik Lewise alused nukleofiilid (moodustavad kovalentse sideme substantsidega, millel on positiivne laeng). Lewise alusteks on amiinid, alkoholid, tioolid ja konjugeerunud orgaanilised ühendid. Lewise ja Brønstedi aluseid ei saa eristada: mõlemad on elektronpaari doonorid. Lewise ja Brønstedi happed on aga erinevalt defineeritavad. Kui Lewise teooria käsitleb happena mistahes orgaanilist ühendit, millel on vakantne elektronorbitaal sidumaks elekt-
annaabi.ee 
