ძირითადი განსხვავება ფუძესა და ნუკლეოფილს შორის არის ის, რომ ფუძეები არიან წყალბადის მიმღებები, რომლებსაც შეუძლიათ განაიტრალებელი რეაქციების შესრულება, მაშინ როდესაც ნუკლეოფილები თავს ესხმიან ელექტროფილებს გარკვეული ორგანული რეაქციების დასაწყებად.
მჟავები და ფუძეები ორი მნიშვნელოვანი ცნებაა ქიმიაში. ორივე მათგანს აქვს წინააღმდეგობრივი თვისებები. ნუკლეოფილი არის ტერმინი, რომელსაც ჩვენ უფრო მეტად ვიყენებთ ორგანულ ქიმიაში რეაქციის მექანიზმებისა და სიჩქარის აღსაწერად. სტრუქტურულად, არ არის გამორჩეული განსხვავება ფუძესა და ნუკლეოფილს შორის, მაგრამ ფუნქციურად ისინი ასრულებენ განსხვავებულ მოვალეობებს.
რა არის ბაზა?
ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ფუძეები რამდენიმე გზით სხვადასხვა მეცნიერის განმარტებების მიხედვით.არენიუსი განსაზღვრავს ფუძეს, როგორც ნივთიერებას, რომელიც ხსნის OH– იონებს ხსნარში. ლუისის აზრით, ნებისმიერი ელექტრონის დონორი არის ბაზა. ბრონსტედ-ლოური განსაზღვრავს ფუძეს, როგორც ნივთიერებას, რომელსაც შეუძლია პროტონის მიღება. არენიუსის განმარტების მიხედვით, ნაერთს უნდა ჰქონდეს ჰიდროქსიდის ანიონი და მისი დონაციის უნარი, როგორც ჰიდროქსიდის იონი, იყოს ბაზა.
თუმცა, ლუისისა და ბრონსტედ-ლოურის თეორიებზე დაყრდნობით, არსებობს მოლეკულები, რომლებიც არ ფლობენ ჰიდროქსიდებს, მაგრამ შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ბაზისი. მაგალითად, NH3 არის ლუისის ბაზა, რადგან მას შეუძლია ელექტრონული წყვილი აზოტზე გადასცეს. ანალოგიურად, Na2CO3 არის Bronsted-Lowry ბაზა ჰიდროქსიდის ჯგუფების გარეშე, მაგრამ აქვს წყალბადის მიღების უნარი..
სურათი 01: ქიმიური ელემენტები პერიოდულ ცხრილში, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან მყარი, რბილი და შუალედური ძირითადი ნაერთები
ფუძის თვისებები
ბაზებს აქვთ მოლიპულ საპნის შეგრძნება და მწარე გემო. ისინი ადვილად რეაგირებენ მჟავებთან, რომლებიც წარმოქმნიან წყლისა და მარილის მოლეკულებს. კაუსტიკური სოდა, ამიაკი და საცხობი სოდა არის ზოგიერთი საერთო ბაზა, რომელსაც ხშირად ვხვდებით. ჩვენ შეგვიძლია დავყოთ ფუძეები ორ კატეგორიად, რაც დამოკიდებულია ჰიდროქსიდის იონების დაშლისა და წარმოქმნის უნარზე. ძლიერ ფუძეებს, როგორიცაა NaOH, KOH, შეუძლიათ გაიარონ სრული იონიზაცია ხსნარში იონების მისაცემად. სუსტი ფუძეები, როგორიცაა NH3 არის ნაწილობრივ დისოცირებული და იძლევა ჰიდროქსიდის იონების ნაკლებ რაოდენობას.
Kb არის ბაზის დისოციაციის მუდმივი. ის მიუთითებს სუსტი ფუძის ჰიდროქსიდის იონების დაკარგვის უნარზე. მჟავები მაღალი pKa მნიშვნელობით (13-ზე მეტი) სუსტი მჟავებია, მაგრამ მათი კონიუგირებული ფუძეები განიხილება ძლიერ ფუძეებად. იმის შესამოწმებლად, არის თუ არა ნივთიერება ბაზა, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ რამდენიმე ინდიკატორი, როგორიცაა ლაკმუსის ქაღალდი ან pH ქაღალდი. ფუძეები აჩვენებს pH მნიშვნელობას 7-ზე მაღალი და წითელ ლაკმუსს ლურჯად აქცევს.
რა არის ნუკლეოფილი?
ჩვენ შეგვიძლია დავასახელოთ ნებისმიერი უარყოფითი იონი ან ნებისმიერი ნეიტრალური მოლეკულა, რომელსაც აქვს მინიმუმ ერთი გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილი, როგორც ნუკლეოფილი. ნუკლეოფილი არის ნივთიერება, რომელიც ძალიან ელექტროპოზიტიურია, ამიტომ მოსწონს პოზიტიურ ცენტრებთან ურთიერთქმედება. მას შეუძლია გამოიწვიოს რეაქციები მარტოხელა ელექტრონული წყვილის გამოყენებით. მაგალითად, როდესაც ნუკლეოფილი რეაგირებს ალკილის ჰალოგენთან, ბირთვული წყვილის მარტოხელა წყვილი თავს ესხმის ნახშირბადის ატომს, რომელიც ჰალოგენს ატარებს. ნახშირბადის ამ ატომს აქვს ნაწილობრივი დადებითი მუხტი ნახშირბადის ატომსა და ჰალოგენის ატომს შორის ელექტრონეგატიურობის სხვაობის გამო.
სურათი 02: დიკარბამოილ ქლორიდის რეაქციები ნუკლეოფილებთან
მას შემდეგ, რაც ნუკლეოფილი მიმაგრდება ნახშირბადთან, ჰალოგენი ტოვებს. ამ ტიპის რეაქციებს ჩვენ ვუწოდებთ ნუკლეოფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს.არსებობს სხვა ტიპის რეაქციები, რომლებიც იწყება ნუკლეოფილებით; ეს არის ნუკლეოფილური ელიმინაციის რეაქციები. ნუკლეოფილურობა მოგვითხრობს რეაქციის მექანიზმებზე. ამრიგად, ეს არის რეაქციის სიჩქარის მაჩვენებელი. მაგალითად, თუ ნუკლეოფილურობა მაღალია, მაშინ გარკვეული რეაქცია შეიძლება მოხდეს სწრაფად, ხოლო თუ ნუკლეოფილურობა დაბალია, რეაქციის სიჩქარე ნელია. ვინაიდან ნუკლეოფილები ჩუქნიან ელექტრონებს, ლუისის განმარტებით, ისინი ფუძეები არიან.
რა განსხვავებაა ბაზასა და ნუკლეოფილს შორის?
ძირითადი განსხვავება ფუძესა და ნუკლეოფილს შორის მდგომარეობს მათ ფუნქციაზე. ფუძეები არის წყალბადის მიმღებები, რომლებსაც შეუძლიათ განაიტრალებელი რეაქციების შესრულება, ხოლო ნუკლეოფილები თავს ესხმიან ელექტროფილებს გარკვეული ორგანული რეაქციების დასაწყებად. აქედან გამომდინარე, ეს არის მთავარი განსხვავება ბაზასა და ნუკლეოფილს შორის. უფრო მეტიც, ფუძეები მოქმედებენ როგორც წყალბადის მიმღებები, რომლებსაც შეუძლიათ განახორციელონ ნეიტრალიზაციის რეაქციები, ხოლო ნუკლეოფილები თავს ესხმიან ელექტროფილებს გარკვეული ორგანული რეაქციების დასაწყებად.
როგორც კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი განსხვავება ფუძესა და ნუკლეოფილს შორის, ჩვენ შეგვიძლია ავიღოთ ქიმიური რეაქციების ტიპი, რომელშიც ისინი მონაწილეობენ; ფუძეები მონაწილეობენ მჟავას ნეიტრალიზაციის რეაქციებში, ხოლო ნუკლეოფილები მონაწილეობენ ნუკლეოფილურ რეაქციებში. გარდა ამისა, ბაზებს აქვთ კინეტიკური ქიმიური ბუნება, რაც ნიშნავს, რომ ისინი რეაგირებენ იმის მიხედვით, თუ რა ექსპოზიციაზეა დამოკიდებული. თუმცა, ნუკლეოფილებს აქვთ თერმოდინამიკური ქიმიური ბუნება, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათზე გავლენას ახდენს სხვა ქიმიური რეაქციები გარემოში.
რეზიუმე – ბაზა წინააღმდეგ ბირთვული
ყველა ნუკლეოფილი არის ბაზა, მაგრამ ყველა ფუძე არ არის ნუკლეოფილი. ძირითადი განსხვავება ფუძესა და ნუკლეოფილს შორის არის ის, რომ ბაზები არის წყალბადის მიმღებები, რომლებსაც შეუძლიათ განაიტრალონ რეაქციების შესრულება, ხოლო ნუკლეოფილები თავს ესხმიან ელექტროფილებს გარკვეული ორგანული რეაქციების დასაწყებად.
