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Ist eine polare Bindung notwendig für eine Säure? – Analyse einer verbreiteten Erklärung
CHEMKON Pub Date : 2020-09-24 , DOI: 10.1002/ckon.202000030
Holger Fleischer 1
Affiliation  

Die Erklärung der Acidität eines Moleküls HA durch die Polarität einer Element-Wasserstoff-Bindung („Polaritätskonzept“) ist nicht tragfähig. Die Analyse der Protolyse verschiedener Säuren HA mit der Base H2O in einem thermodynamischen Kreisprozess zeigt drei wesentliche Beiträge, die für Aciditätsunterschiede verantwortlich sind: Die freie Standardbindungsenthalpie, ΔBG0(H−A), die freie Standardhydratationsenthalpie der korrespondierenden Base A, ΔhydG(A), und die Ionisierungsenergie von A, IE(A). In vielen Fällen steigt der Betrag von ΔBG0(H−A), d.h. die Bindungsstärke der Element-Wasserstoff-Bindung, mit deren Polarität. Das steht dem Polaritätskonzept entgegen. Je größer hingegen IE(A), desto stabiler ist A und umso acider ist HA. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass IE(A) mit der Möglichkeit zur Delokalisierung der negativen Ladung zunimmt. Eine Analyse der Orbitale von CH3, NH2, OH und F zeigt, dass die Delokalisierung der Valenzelektronen und damit auch der negativen Ladung in dieser Reihe zunimmt. Dieser Effekt, und nicht die Polarität der H−A-Bindung, bedingt den Anstieg der Acidität in der Reihe CH4−NH3−H2O−HF. Die Delokalisierung der negativen Ladung lässt sich mit dem Kugelwolkenmodell im Chemieunterricht der Sekundarstufe 1 anschaulich darstellen. Daher wird ein „Delokalisierungskonzept“ statt des „Polaritätskonzepts“ zur Vorhersage und zur Erklärung unterschiedlicher Aciditäten vorgeschlagen.

中文翻译:

酸需要极性键吗?– 常见解释分析

用元素-氢键的极性(“极性概念”)来解释分子 HA 的酸性是不可持续的。不同酸 HA 与碱 H 2 O 在热力学循环中的质子分解分析显示了导致酸度差异的三个主要贡献:标准自由结合焓、Δ B G 0 (HA)、标准相应碱A-的自由水合焓Δ hyd G (A - ) 和 A - 的电离能IE ( A - )。在许多情况下,Δ B G 0的量增加(H-A),即元素-氢键的键合强度,与其极性有关。这与极性的概念相反。另一方面,IE (A - ) 越大,A -越稳定,HA 越酸性。假设IE (A - ) 随着负电荷离域的可能性增加。CH 3 -、NH 2 -、OH -和 F -轨道的分析表明价电子的离域以及因此负电荷的离域在该行中增加。这种效应,而不是 HA 键的极性,导致 CH 4 -NH 3 -H 2 O-HF 系列的酸度增加。负电荷的离域可以用中学一级化学课中的球形云模型来说明。因此,提出了“离域概念”而不是“极性概念”来预测和解释不同的酸度。
更新日期:2020-09-24
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