Bölüm 3Organik Tepkimelere Giriş: Asit ve

Bazlar

Bölüm 3 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-Lowry Asit 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 NH3 Elektron 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 Ka ve 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 sabiti adı verilen yeni bir ifadeyle yazabiliriz (Ka)

Ka Asetik 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

pKa asitlik 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, O Kadar

Zayıftır Bir bazın kuvvetinin onun konjuge asidinin pKa ile

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 EtkilerUzayda molekülün bağları boyunca çekilmesine

denirEtil florürde bağın flora yakın olan ucu diğer

ucundan daha pozitiftirKarbon-karbon bağının bu polarlanması flor

atomunun doğal elektron çekme yeteneğinden kaynaklanır

İndüktif etki, sübstitüentten olan mesafe arttıkça azalır

Bölüm 3 25

Enerji DeğişimleriKinetik enerji, bir nesnenin hareketinden

kaynaklanan enerjidirPotansiyel enerji, depolanmış enerjidir

Nesneler arası itme ve çekme kuvveti olduğundan vardır

Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüştürülebilirKararlılık 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 BağlarKimyasal reaksiyonlarda ısı salıverilmesi, potansiyel

enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesinin sonucudurEntalpi değişimi o reaktantların ve ürünlerin bağıl

entalpilerindeki farka entalpi değişimi denirEkzotermik reaksiyonlar için

Ho’ın işareti negatiftirÜrün atomları, reaktantlarda olduklarından daha

düşük enerjiye sahiptirEndotermik reaksiyonlar için

Ho’ın işareti pozitiftirÜrün atomları, reaktantlarda olduklarından daha

yüksek enerjiye sahiptir

Bölüm 3 27

Örnek: Hidrojen Atomları ve Hidrojen MolekülüEkzotermik bir tepkimedirKovalent bağ oluştuğunda atomların potansiyel

enerjileri, 435 kJ mol eksilmiştir

Bölüm 3 28

Denge Sabiti ve Standart Serbest Enerji Değişimi Arasındaki İlişki Go

ir tepkimedeGo Standart Serbest Enerji DeğişimidirBu bir tepkimenin kapsamlı enerji değişimidirDoğrudan 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

Go negatif olursa, denge sabiti 1 den büyüktür Go pozitif olursa, denge sabiti 1 den küçüktür Go 0 olursa, denge sabitide 0’a eşittir

Bölüm 3 29

Serbest enerji değişimi Go ;entalpi değişimi (Ho) entropi değişimi (So )’den oluşur.

Ho bağ değişimlerindeki enerjilerle ilgilidir Ho’ın negatifliği Go’nin negatif olmasına katkıda

bulunur

Entropi değişimleri So, bir sistemin bağıl düzenindeki değişikliklere etki ederSistem ne kadar büyükse entropiside okadar büyüktürPozitif entropi değişimi So,düzenli sistemden az

düzenli sisteme geçişe eşlik ederNegatif entropi değişimi So , 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 AçıklamaAsetat, 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 EtkisiGaz evredeki asitin değeri genellikle küçüktür

Çözücüsüz ortamda ürün iyonlarını ayırmak çok zordurGaz fazındaki asetikasitin pKa değeri, 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 sararAyrılma gaz fazında olduğunda daha kolay sağlanır

Bölüm 3 35

Bazlar Olarak Organik BileşiklerBir organik bileşik ortaklaşılmamış elektron çifti taşıyan

atom içeriyorsa, o potansiyel bir bazdır

Bölüm 3 36

Sadece bazlık kazandıran ortaklanmamış elektron çifti değildir.Alkenlerin bağıda aynı görevi görebilirBu tepkimede alkenin 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 içerirBirinci basamak, bronsted asit baz tepkimesidir İkinci basamak, lewis asit-baz tepkimesinin

tersidirÜçüncü 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 BazlarSuya çok güçlü asit ve baz ilave edilince aşağıdaki

reaksiyon gerçekleşirHidroksiten 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 bazlardırAlkiltyumlar, alkilbromürlerin lityum metali ile bir

eter çözücü içindeki tepkimelerden hazırlanır

Bölüm 3 42

Asit-Baz Tepkimeleri ve Döteryum ve Trityum Etiketli Bileşiklerin SenteziDöteryum (2H) ve trityum (3H) hidrojen izotoplarıdırTüm kimyasal amaçlarda bu döteryum ve trityum atomları

hidrojen gibi davranırKimyacılar, döteryum ve trityum ile yerdeğiştirilmiş olan

bileşikleri, etiketleme ve özel hidrojen atomlarını tanıma yöntemi olarak kullanırlar