લેવિસ એસિડ અને આધાર. લેવિસ ઇલેક્ટ્રોનિક થિયરી ઓફ એસિડ્સ અને બેઝ

આજે આપણે કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી એસિડ અને પાયા વિશે વાત કરીશું, એટલે કે, બ્રોન્સ્ટેડ અને લોરીના સિદ્ધાંત અનુસાર. તે મુજબ, એસિડ એ પ્રોટોન દાતા છે, અને આધાર એ પ્રોટોન સ્વીકારનાર છે. પ્રોટોન એ હાઇડ્રોજનના સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપનું ન્યુક્લિયસ છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ છે. હાઇડ્રોજન અણુમાં માત્ર 1 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તે આના જેવું લાગે છે. હાઇડ્રોનિયમ એસિડ તરીકે કામ કરે છે, અને ક્લોરાઇડ આયન બેઝ તરીકે કામ કરે છે, પ્રોટોન ઉમેરે છે. પાણી અને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ બને છે. આ ખરેખર થાય છે. એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયાઓ સંતુલનમાં હોય છે અને તેમાં એસિડ-બેઝ જોડીઓનો સમાવેશ થાય છે. ડાબી બાજુએ, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ એ બ્રૉન્સ્ટેડ એસિડ છે અને તેનો સંયોજક આધાર, ક્લોરાઇડ આયન બનવા માટે પ્રોટોનનું દાન કરે છે. હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ અને ક્લોરાઇડ એ એસિડ-બેઝ જોડી છે. તેઓ માત્ર પ્રોટોનમાં એકબીજાથી અલગ પડે છે. ત્યાં બીજી એસિડ-બેઝ જોડી છે. ડાબી બાજુનું પાણી બ્રૉન્સ્ટેડ બેઝ છે, અને જમણી બાજુનું હાઇડ્રોનિયમ એ સંયુગેટ એસિડ છે. આ એક એસિડ-બેઝ જોડી પણ છે. તેઓ માત્ર પ્રોટોનમાં પણ અલગ પડે છે. એસિડ જેટલો મજબૂત, સંયુગેટ આધાર નબળો. હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ વાસ્તવમાં એક મજબૂત એસિડ છે, તેથી ક્લોરાઇડ આયન એ અત્યંત નબળો આધાર છે અને પ્રોટોનને ખૂબ જ નબળી રીતે લઈ જાય છે. આ એક સામાન્ય સિદ્ધાંત છે. હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ એ ખૂબ જ મજબૂત એસિડ છે, ક્લોરાઇડ નબળો આધાર છે. કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં એસિડ અને પાયાનો બીજો ખ્યાલ છે - લેવિસ સિદ્ધાંત. લેવિસ એસિડ એ ઇલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારનાર છે, આધાર ઇલેક્ટ્રોન જોડી દાતા છે. અંગ્રેજી શબ્દોના પ્રથમ અક્ષરો દ્વારા યાદ રાખવું સરળ છે: એસિડ અને સ્વીકારનાર. બંને કિસ્સાઓમાં પ્રારંભિક અક્ષરો એ છે. મને લાગે છે કે આ સ્પષ્ટ છે. બીજા કિસ્સામાં, પ્રારંભિક અક્ષરો b અને d પણ મુશ્કેલ નથી. વધુ સારી રીતે યાદ રાખવા માટે એક નાનો મેનેમોગ્રામ. ચાલો એસિડ અને પાયા માટે લેવિસ ખ્યાલનો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનું ઉદાહરણ જોઈએ. ઓક્સિજનમાં ઇલેક્ટ્રોનની 2 એકલ જોડી હોય છે. અને અહીં બોરેન માટેનું સૂત્ર છે. BH3. અહીં તેનું સૂત્ર છે. બોરોન અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ઓક્ટેટ નથી, તેમાંથી માત્ર 6 બોરોનમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ઓક્ટેટ નથી. પરંતુ સામયિક કોષ્ટક મુજબ, ઓક્ટેટ શક્ય છે, તેથી બોરેન ખૂબ સક્રિય છે. બોરોન અણુ sp2 વર્ણસંકરીકરણની સ્થિતિમાં છે, જેનો અર્થ છે મુક્ત પી-ઓર્બિટલની હાજરી. આ ભ્રમણકક્ષા ખાલી છે. આ બોરેન પરમાણુની ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતાનું કારણ છે. ચાલો આપણા રીએજન્ટ્સ પર પાછા આવીએ. આ રહ્યા તેઓ. બોરોન અણુની ખાલી ભ્રમણકક્ષા આ જ ઓક્સિજન અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનની જોડીને સ્વીકારી શકે છે. ચાલો આને થોડી વધુ વિગતમાં જોઈએ. ભ્રમણકક્ષા ભરવામાં આવશે અને એક બોન્ડ બનાવવામાં આવશે. ચાલો આનું નિરૂપણ કરીએ. તેથી, પ્રતિક્રિયાના પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોનની 1 એકલ જોડી સાથે ઓક્સિજન બાકી છે. બીજો બોરોન અણુ સાથે બોન્ડ બનાવે છે, જે હજુ પણ હાઇડ્રોજન સાથે બંધાયેલ છે. અણુઓના ઔપચારિક શુલ્ક વિશે શું? ચાલો આ વિશે વિચારીએ. ઓક્સિજન પર +1 અને બોરોન પર −1. આ એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયા છે કારણ કે ઓક્સોલેન ઇલેક્ટ્રોનની જોડીનું દાન કરે છે, દાતા તરીકે લેવિસ બેઝ છે. ઓક્સોલેન ઇલેક્ટ્રોનની જોડીનું દાન કરે છે, દાતા તરીકે લેવિસ બેઝ છે. બોરેન ઇલેક્ટ્રોનની જોડી સ્વીકારે છે, આમ તે એસિડ છે. લુઈસની એસિડ અને પાયાની વિભાવના કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રના મૂળમાં છે અને તે જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે. Brønsted-Lowry સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ ઘણી વાર થાય છે તમારે તેને સારી રીતે જાણવાની જરૂર છે.

લેવિસના જણાવ્યા મુજબ, કાર્બનિક સંયોજનોના એસિડિક અને મૂળભૂત ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન તેમની ઇલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારવાની અથવા પ્રદાન કરવાની ક્ષમતા દ્વારા કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ બોન્ડ બનાવે છે. એક અણુ જે ઇલેક્ટ્રોન જોડીને સ્વીકારે છે તે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર છે, અને આવા અણુ ધરાવતા સંયોજનને એસિડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવું જોઈએ. ઇલેક્ટ્રોન જોડી પ્રદાન કરનાર અણુ એ ઇલેક્ટ્રોન દાતા છે, અને આવા અણુ ધરાવતું સંયોજન એ આધાર છે.

બ્રૉન્સ્ટેડના પ્રોટોન સિદ્ધાંતની તુલનામાં, લેવિસનો સિદ્ધાંત વધુ સામાન્ય છે અને તે સંયોજનોની વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે. એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સામેલ ઓર્બિટલ્સની ઉર્જા લાક્ષણિકતાઓને ધ્યાનમાં લેતા, લેવિસ એસિડ એ ઓછી ઉર્જા મુક્ત પરમાણુ ભ્રમણકક્ષા સાથેનો પરમાણુ છે, અને લેવિસ બેઝ એ પરમાણુ છે જે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે ઉચ્ચ-ઊર્જાથી ભરપૂર મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ પ્રદાન કરે છે. . ખાસ કરીને, લેવિસ એસિડ એ અણુ, પરમાણુ અથવા કેશન હોઈ શકે છે: પ્રોટોન, સામયિક કોષ્ટકના બીજા અને ત્રીજા જૂથના તત્વોના હલાઇડ્સ, સંક્રમણ ધાતુઓના હલાઇડ્સ - BF3, ZnCl2, AlCl3, FeCl3, FeBr3, TiCl4, SnCl4, SbCl5 , મેટલ કેશન્સ, સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડ - SO3, કાર્બોકેશન. લેવિસ પાયામાં એમાઇન્સ (RNH2, R2NH, R3N), આલ્કોહોલ આરઓએચ, ઇથર્સ આરઓઆર, થિયોલ્સ આરએસએચ, થિયોથર્સ આરએસઆર, એનિઓન્સ, પી-બોન્ડ્સ ધરાવતા સંયોજનો (એરોમેટિક અને હેટરોસાયકલિક સંયોજનો સહિત) નો સમાવેશ થાય છે, ખાસ કરીને જો તેમની દાન કરવાની ક્ષમતામાં વધારો થતો હોય તો ઇલેક્ટ્રોન-ટ્યુટન્ટ્સ સબ-ડોનેટ .

હવે અમે એસિડ અને પાયાના નિર્ધારણ માટે બે અભિગમો (બ્રોન્સ્ટેડ અને લેવિસ) ની તુલના કરવાનો પ્રયાસ કરીશું. વ્યાખ્યાઓ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, લેવિસ પાયા બ્રૉન્સ્ટેડ પાયાના સમાન છે: બંને ઇલેક્ટ્રોનની જોડીના દાતા છે. માત્ર એટલો જ તફાવત છે કે આ ઇલેક્ટ્રોન જોડી ક્યાં ખર્ચવામાં આવે છે. બ્રૉન્સ્ટેડ પાયા તેને પ્રોટોન સાથે બંધન માટે પ્રદાન કરે છે અને તેથી તે લેવિસ પાયાનો એક વિશિષ્ટ કેસ છે, જે ખાલી ભ્રમણકક્ષાવાળા કોઈપણ કણને ઇલેક્ટ્રોન જોડી પ્રદાન કરે છે. એસિડના અર્થઘટનમાં વધુ નોંધપાત્ર તફાવતો નોંધવામાં આવે છે. બ્રૉન્સ્ટેડની થિયરી માત્ર પ્રોટિક એસિડને આવરી લે છે, જ્યારે લેવિસ એસિડ એ ખાલી ભ્રમણકક્ષાવાળા કોઈપણ સંયોજનો છે. લેવિસ થિયરીમાં પ્રોટિક એસિડને એસિડ તરીકે નહીં, પરંતુ પાયા દ્વારા પ્રોટોન નિષ્ક્રિયકરણના ઉત્પાદનો તરીકે ગણવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફ્યુરિક એસિડ એ બેઝ સાથે એસિડ H+ ના નિષ્ક્રિયકરણનું ઉત્પાદન છે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ એ Cl- આધાર સાથે H+ ના તટસ્થીકરણનું ઉત્પાદન છે.

જ્યારે લેવિસ એસિડ અને પાયા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે વિવિધ પ્રકૃતિના દાતા-સ્વીકાર (એસિડ-બેઝ) સંકુલ રચાય છે. નીચે આવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણો છે.

કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર આવા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણોથી સમૃદ્ધ છે, જેમાં એક ખાલી ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા કણ સાથે ભરેલ ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા કણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે સહસંયોજક બંધન રચાય છે. આ પ્રક્રિયાઓને લેવિસ એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયાઓ તરીકે વિચારી શકાય છે. વિશિષ્ટ પદાર્થોનું વ્યાપક કવરેજ, લેવિસ સિદ્ધાંતની લાક્ષણિકતા અને સંયોજનોની પ્રકૃતિમાં વધુ નોંધપાત્ર તફાવત એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે એસિડ અને પાયાની સાપેક્ષ શક્તિની લેવિસ શ્રેણી બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ અને પાયા જેટલી સાર્વત્રિક નથી. લેવિસ એસિડ્સ માટે એસિડિટીની કડક જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતાઓ સાથે કોષ્ટકનું સંકલન કરવું અશક્ય છે, જેમ કે બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ્સ માટે કરવામાં આવ્યું હતું (કોષ્ટક 1 જુઓ). તેમના માટે એસિડિટીનો માત્ર ગુણાત્મક અંદાજિત ક્રમ છે. આમ, મેટલ હલાઇડ્સ જેવા લેવિસ એસિડ માટે, શ્રેણીમાં એસિડિટી ઘટે છે: BX3 > AlX3 > FeX3 > SbX5 > SnX4 > ZnX2.

ઉપરોક્ત સારાંશ આપતા, અમે નોંધીએ છીએ કે હાલમાં કાર્બનિક સંયોજનોના એસિડ-બેઝ ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે બે સિદ્ધાંતો છે. શું આપણે કહી શકીએ કે તેમાંના એકના બીજા કરતા નોંધપાત્ર ફાયદા છે? આવા પ્રશ્નનો કોઈ સ્પષ્ટ જવાબ હોઈ શકે નહીં. હા, લેવિસની થિયરી વધુ સામાન્ય છે અને ચોક્કસ વસ્તુઓની વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે. Brønsted-Lowry સિદ્ધાંત એસિડિટી અને મૂળભૂતતાના માત્રાત્મક લાક્ષણિકતાઓના વધુ કડક એકાઉન્ટ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ચર્ચા હેઠળના મુદ્દાની વિશિષ્ટ સામગ્રીને ધ્યાનમાં રાખીને જ એક અથવા બીજા સિદ્ધાંતને પ્રાધાન્ય આપી શકાય છે. જો હાઇડ્રોજન-ધરાવતા પદાર્થોની ભાગીદારી સાથે બનતી પ્રક્રિયાઓની ચર્ચા કરવામાં આવે, જેમાં પ્રોટોન ટ્રાન્સફર પ્રતિક્રિયાઓ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે અને હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ નોંધપાત્ર પ્રભાવ ધરાવે છે, દેખીતી રીતે, આ કિસ્સાઓમાં, બ્રૉન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંતને પ્રાધાન્ય આપવું જોઈએ. લેવિસના સિદ્ધાંતનો એક મહત્વનો ફાયદો એ છે કે કોઈપણ કાર્બનિક સંયોજનને એસિડ-બેઝ કોમ્પ્લેક્સ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે. જ્યારે લુઈસ એસિડ ઈલેક્ટ્રોફિલિક રીએજન્ટ તરીકે અને લુઈસ બેઝ ન્યુક્લિયોફાઈલ્સ તરીકે ભાગ લે છે ત્યારે હેટરોલિટીક પ્રતિક્રિયાઓની ચર્ચા કરતી વખતે, લેવિસ સિદ્ધાંતને પ્રાધાન્ય આપવું જોઈએ. રસાયણશાસ્ત્રીઓએ આ દરેક સિદ્ધાંતોના ફાયદાઓને કુશળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવાનું શીખ્યા છે.

જે. લુઈસે એસિડ અને બેઝનો વધુ સામાન્ય સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો.

લેવિસ પાયા ઇલેક્ટ્રોન જોડી દાતા છે (આલ્કોહોલ, આલ્કોહોલેટ આયન, ઇથર્સ, એમાઇન્સ, વગેરે)

લેવિસ એસિડ ઇલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારનાર છે, એટલે કે. ખાલી ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા સંયોજનો (હાઈડ્રોજન આયન અને ધાતુના કેશન: H+, Ag+, Na+, Fe2+; બીજા અને ત્રીજા સમયગાળાના તત્વોના હલાઈડ્સ BF3, AlCl3, FeCl3, ZnCl2; હેલોજન; ટીન અને સલ્ફર સંયોજનો: SnCl4, SO3).

આમ, બ્રોન્સ્ટેડ અને લેવિસ પાયા સમાન કણો છે. જો કે, બ્રૉન્સ્ટેડ મૂળભૂતતા એ માત્ર પ્રોટોનને જોડવાની ક્ષમતા છે, જ્યારે લેવિસ મૂળભૂતતા એ એક વ્યાપક ખ્યાલ છે અને તેનો અર્થ એ છે કે નીચાણવાળા ખાલી ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા કોઈપણ કણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા.

લેવિસ એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એ દાતા-સ્વીકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, અને કોઈપણ હેટરોલિટીક પ્રતિક્રિયાને લેવિસ એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરીકે રજૂ કરી શકાય છે:

લુઈસ એસિડ અને પાયાની મજબૂતાઈની સરખામણી કરવા માટે કોઈ એક સ્કેલ નથી, કારણ કે તેમની સંબંધિત શક્તિ પ્રમાણભૂત તરીકે કયા પદાર્થને લેવામાં આવે છે તેના પર નિર્ભર રહેશે (બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ અને પાયા માટે, ધોરણ પાણી છે). લેવિસ અનુસાર એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની સરળતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, આર. પીયર્સનએ "હાર્ડ" અને "સોફ્ટ" એસિડ્સ અને બેઝનો ગુણાત્મક સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો.

કઠોર પાયામાં ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઓછી ધ્રુવીકરણક્ષમતા હોય છે. તેઓને ઓક્સિડાઇઝ કરવું મુશ્કેલ છે. તેમની સૌથી વધુ ઓક્યુપેડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (HOMO) ઓછી ઉર્જા ધરાવે છે.

નરમ પાયામાં ઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણક્ષમતા હોય છે. તેઓ સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. તેમની સૌથી વધુ ઓક્યુપેડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (HOMO) ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવે છે.

હાર્ડ એસિડમાં ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઓછી ધ્રુવીકરણ ક્ષમતા હોય છે. તેઓ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા મુશ્કેલ છે. તેમના સૌથી નીચા અનકોપ્ડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (LUMO)માં ઓછી ઉર્જા હોય છે.

સોફ્ટ એસિડમાં ઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઉચ્ચ ધ્રુવીયતા હોય છે. તેઓ સરળતાથી પુનઃસ્થાપિત થાય છે. તેમના સૌથી નીચા અનકોપીડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (LUMO)માં ઉચ્ચ ઊર્જા હોય છે.

સૌથી સખત એસિડ H+ છે, સૌથી નરમ CH3Hg+ છે. સૌથી સખત પાયા F- અને OH- છે, સૌથી નરમ I- અને H- છે.

કોષ્ટક 5. સખત અને નરમ એસિડ અને પાયા.

સખત અને નરમ એસિડ અને પાયાનો પીયર્સનનો સિદ્ધાંત (LMCO સિદ્ધાંત):

સખત એસિડ સખત પાયા સાથે પ્રાધાન્યપૂર્વક પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને નરમ એસિડ નરમ પાયા સાથે.

આ ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા દરમાં અને વધુ સ્થિર સંયોજનોની રચનામાં વ્યક્ત થાય છે, કારણ કે ઊર્જાની નજીક રહેલા ભ્રમણકક્ષાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જામાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય તેવા ભ્રમણકક્ષાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતાં વધુ અસરકારક છે.

LMCO સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓની પ્રેફરન્શિયલ દિશા નક્કી કરવા માટે થાય છે (નાબૂદી અને ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ, એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફિલ્સને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓ); ડિટોક્સિફાયર્સ અને દવાઓની લક્ષિત રચના માટે.

એસિડિટી અને મૂળભૂતતા એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલો છે જે ઘણા મૂળભૂત ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો અને કાર્બનિક સંયોજનોની જૈવિક પ્રવૃત્તિને નિર્ધારિત કરે છે. કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં એસિડ અને પાયાના ઘણા ખ્યાલો છે. બ્રૉન્સ્ટેડ-લોરી (1923) નો પ્રોટોલિટીક સિદ્ધાંત સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે. લગભગ એક સાથે જ, જી. લુઈસે એસિડ અને બેઝનો વધુ સામાન્ય ખ્યાલ પ્રસ્તાવિત કર્યો, જેના આધારે આર. પીયર્સન (1963) એ પાછળથી સખત અને નરમ એસિડ અને પાયાનો સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો.

બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી અનુસાર એસિડિટી અને મૂળભૂતતા.બ્રૉન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત અનુસાર, સંયોજનોની એસિડિટી અને મૂળભૂતતા H + પ્રોટોનના સ્થાનાંતરણ સાથે સંકળાયેલ છે.

એસિડ્સ- પ્રોટોન (રન દાતાઓ) દાનમાં સક્ષમ પદાર્થો; મેદાન - પ્રોટોન (પ્રોટોન સ્વીકારનારા) ને સ્વીકારવામાં સક્ષમ પદાર્થો. એસિડ અને બેઝ એક સંયુગેટ એસિડ-બેઝ જોડી બનાવે છે. એસિડિક ગુણધર્મો આધારની હાજરીમાં દેખાય છે, એસિડની હાજરીમાં મૂળભૂત ગુણધર્મો.

સામાન્ય રીતે, એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે

સૈદ્ધાંતિક રીતે, મોટાભાગના કાર્બનિક સંયોજનોને સંભવિત એસિડ ગણી શકાય, કારણ કે તેમાં વિવિધ તત્વો (O, S, N, C) સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન અણુઓ હોય છે. એક તત્વ અને તેની સાથે સંકળાયેલ હાઇડ્રોજન અણુ કહેવામાં આવે છે એસિડ કેન્દ્ર . ઓર્ગેનિક એસિડને તેના એસિડ સેન્ટર અનુસાર OH-, SH-, NH- અને CH-એસિડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. એસિડ માત્ર તટસ્થ પરમાણુઓ જ નહીં, પણ સકારાત્મક ચાર્જ આયનો તેમજ દ્વિધ્રુવીય આયનો પણ હોઈ શકે છે. એસિડ પ્રોટોન સાથે સહસંયોજક બંધન રચવા માટે, કાર્બનિક પાયામાં કાં તો હેટરોએટમ (તટસ્થ પરમાણુઓ) પર ઇલેક્ટ્રોનની એકલ જોડી હોવી જોઈએ અથવા તો એનિઓન હોવી જોઈએ. સામાન્ય રીતે, તેમના પરમાણુઓમાં હેટરોએટમ ધરાવતા પાયા કહેવામાં આવે છે n-પાયા . મેદાનનું બીજું જૂથ છે - π પાયા , જેમાં મૂળભૂતતાનું કેન્દ્ર સંયોજિત પ્રણાલીના સ્થાનિક π-બોન્ડ અથવા π-ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડના ઇલેક્ટ્રોન છે. π-બેઝ સહસંયોજક બોન્ડને બદલે પ્રોટોન સાથે અલ્પજીવી π-સંકુલ બનાવે છે.

Brønsted-Lowry અનુસાર પદાર્થોની એસિડિટી અને મૂળભૂતતા માત્રાત્મક રીતે દર્શાવવામાં આવે છે. સામૂહિક ક્રિયાના નિયમને લાગુ કરીને, અમે એસિડ A-H ના એસિડિક ગુણધર્મોને વ્યક્ત કરી શકીએ છીએ સંતુલન સ્થિરાંક K p , ઉપર રજૂ કરેલ ઉલટાવી શકાય તેવી એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયા:

તે સ્પષ્ટ છે કે એસિડ આયનીકરણ પ્રતિક્રિયાના સંતુલન સ્થિરાંકનું માત્ર આપેલ સિસ્ટમ માટે જ સ્થિર મૂલ્ય હોય છે, અને દરેક આધારના સંબંધમાં એસિડિટી સ્થિરાંકોનો પોતાનો સ્કેલ હોય છે. સૌથી મહત્વનો કેસ જલીય દ્રાવણમાં એસિડનું આયનીકરણ છે (પાણી આધારની ભૂમિકા ભજવે છે):

પાણી મોટા પ્રમાણમાં હાજર હોવાથી, તેની સાંદ્રતા લગભગ સ્થિર રહે છે, 55.5 mol/l જેટલી. આ મૂલ્ય સંતુલન સ્થિરાંકમાં સમાયેલ છે અને એક લાક્ષણિકતા કહેવાય છે એસિડિટી સતત K a :

વધુ કે એ,મજબૂત એસિડ . જો કે, એસિટિક એસિડ જેવા કાર્બનિક સંયોજનોના ધોરણો દ્વારા આવા પ્રમાણમાં મજબૂત એસિડ પણ K a = 1.75 10 -5 ધરાવે છે. મોટાભાગના કાર્બનિક સંયોજનો માટે, K a ની કિંમતો પણ નાની છે. તેથી, કાર્બનિક એસિડની શક્તિનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરવો વધુ અનુકૂળ છે આર K અને એસિડિટી સ્થિરાંકોના નકારાત્મક લઘુગણકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે: pK એ = -એલજી કે એ. જેમાં ઓછું pK a ,મજબૂત એસિડ . pK a > 7 સાથેના એસિડ્સ તટસ્થ સૂચક કાગળનો રંગ બદલતા નથી; pKa >10 સાથેના એસિડમાં ખાટો સ્વાદ નથી હોતો.

જલીય દ્રાવણમાં સંયોજનોની મૂળભૂતતાને pK b મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, જે પાણીના આયનીય ઉત્પાદન દ્વારા pK a સાથે સંબંધિત છે: આરકે b = 14 - pK એ. જો કે, હાલમાં, મૂળભૂતતાને દર્શાવવા માટે, સંયુક્ત આધાર B એસિડ BH + નું pK મૂલ્ય વધુ વખત ઉપયોગમાં લેવાય છે, જેને સૂચવવામાં આવે છે. pK BH + . આ અભિગમ એસિડ અને બેઝ બંનેના આયનીકરણને દર્શાવવા માટે સમાન સ્કેલનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ બાબતે pK BH+ જેટલું ઊંચું છે, તેટલો આધાર મજબૂત .

જૈવિક પ્રણાલીઓમાં નબળા એસિડ અને પાયા. મોટાભાગના જૈવિક રીતે સક્રિય કાર્બનિક સંયોજનો, ખાસ કરીને ઔષધીય પદાર્થો, નબળા એસિડ અથવા પાયા છે. જૈવિક અસરોના અભિવ્યક્તિ માટે ચોક્કસ વાતાવરણમાં આવા સંયોજનોના આયનીકરણની ડિગ્રી મહત્વપૂર્ણ છે. ત્યાં ઘણા જાણીતા ઔષધીય પદાર્થો છે જેમની ઉપચારાત્મક પ્રવૃત્તિ હાજર બિન-આયોનાઇઝ્ડ પરમાણુઓના પ્રમાણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જો કે અન્ય ઉદાહરણો છે જ્યારે, તેનાથી વિપરિત, પદાર્થનો આયનાઇઝ્ડ ભાગ cationic અથવા anionic સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે જૈવિક અસરનું કારણ બને છે. રીસેપ્ટર્સના કેન્દ્રો. આયનીકરણની ડિગ્રીમાં તફાવતો ક્રિયાની પસંદગી પ્રદાન કરે છે, અને આ પરિબળોને કારણે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પટલ દ્વારા રક્ત પ્લાઝ્મા અથવા કોષમાં પ્રવેશ, એન્ઝાઇમ સપાટી પર શોષણ, પીએચ પર આધાર રાખીને રીસેપ્ટર સાઇટ્સનું શક્ય આયનીકરણ વગેરે.

સોલ્યુશનમાં કાર્બનિક એસિડ અને પાયાના આયનીકરણની ડિગ્રી બે પરિમાણોના મૂલ્યો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: સોલ્યુશનનો pH અને એસિડનો pK a (અથવા pK BH + આધાર). જો પદાર્થના pK a (અથવા pK BH +) મૂલ્યો અને દ્રાવણનું pH જાણીતું હોય, તો આયનીકરણની ડિગ્રી નીચે પ્રમાણે ગણી શકાય:

શરીરમાં વિવિધ પટલ દ્વારા પદાર્થોના પ્રવેશની પ્રક્રિયાઓ માટે આયનીકરણની ડિગ્રી મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, જઠરાંત્રિય માર્ગમાંથી દવાઓના શોષણ (શોષણ) દરમિયાન. પાચનતંત્રના ઉપકલા પટલને લિપિડ બાયલેયર તરીકે ગણવામાં આવે છે જેમાં પ્રોટીન પરમાણુઓ એમ્બેડ કરવામાં આવે છે. પટલ પ્રોટીનના હાઇડ્રોફોબિક વિસ્તારો પટલની આંતરિક પોલાણમાં ડૂબી જાય છે, અને આયનોઇઝ્ડ પ્રદેશો અંદર અને બહાર જલીય તબક્કાનો સામનો કરે છે. શાસ્ત્રીય સિદ્ધાંત મુજબ, આ પ્રકારની પટલ આયનોના પસાર થવાને અટકાવે છે, કારણ કે, પ્રથમ, હાઇડ્રેશનને કારણે આયનો કદમાં પ્રમાણમાં મોટા હોય છે અને, બીજું, જો આયનનો ચાર્જ અને પ્રોટીન સપાટીનો ચાર્જ કે જેના પર તે અભિગમો ચિહ્નમાં સમાન હોય છે, પછી પ્રતિક્રમણ, અને જો તે વિરુદ્ધ હોય, તો પછી આયન પટલની સપાટી પર શોષાય છે. ફક્ત તે જ આયનો કે જેના માટે ચોક્કસ પરિવહન પ્રણાલીઓ અથવા વાહકો છે તે કુદરતી પટલ દ્વારા પ્રવેશ કરે છે. તટસ્થ લિપિડ-દ્રાવ્ય અણુઓ તેમના લિપોફિલિક ગુણધર્મો જેટલી ઝડપથી પટલમાં પ્રવેશ કરે છે. આમ, ઔષધીય પદાર્થોના બિન-આયોનાઇઝ્ડ પરમાણુઓનું શોષણ જઠરાંત્રિય માર્ગમાં થાય છે.

એસિડિક પ્રકૃતિની દવાઓ પેટમાંથી વધુ સારી રીતે શોષાય છે (pH 1-3), અને બેઝ દવાઓનું શોષણ પેટમાંથી આંતરડામાં જાય પછી જ થાય છે (નાના આંતરડાના સમાવિષ્ટોમાં pH 7- હોય છે. 8). એક કલાકની અંદર, ઉંદરોના પેટમાંથી લગભગ 60% એસિટિલસાલિસિલિક એસિડ અને સંચાલિત માત્રામાંથી માત્ર 6% એનિલિન શોષાય છે. ઉંદરોના આંતરડામાં, એનિલિનની સંચાલિત માત્રાના 56% પહેલાથી જ શોષાય છે. તે નોંધનીય છે કે કેફીન (pK B H + 0.8) જેવો નબળો આધાર તે જ સમયે ઘણી મોટી માત્રામાં (36%) શોષાય છે, કારણ કે પેટના મજબૂત એસિડિક વાતાવરણમાં પણ, કેફીન મોટાભાગે બિન- ionized રાજ્ય.

દવાઓની અસરકારકતા રીસેપ્ટરમાં પ્રવેશવાની તેમની ક્ષમતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આયનીકરણ માટે સક્ષમ પદાર્થો માટે, જૈવિક પ્રવૃત્તિ બિન-આયોનાઇઝ્ડ પરમાણુઓના પ્રમાણ દ્વારા અથવા તેનાથી વિપરીત, પદાર્થના આયનાઇઝ્ડ ભાગ દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે. બંને વિકલ્પોના અસંખ્ય ઉદાહરણો છે. આમ, ફિનોલ અને એસિટિક એસિડ બંને વિવિધ મોલ્ડની વૃદ્ધિને અટકાવે છે; તેમની જૈવિક ક્રિયા બિન-આયોનાઇઝ્ડ પરમાણુઓને કારણે છે, અને તેથી એસિટિક એસિડની સૌથી વધુ અસરકારકતા 4 થી નીચેના pH પર અને ફિનોલ માટે 9 થી નીચેના કોઈપણ pH મૂલ્ય પર જોવા મળે છે, કારણ કે આ pH શ્રેણીઓમાં ફિનોલ અને એસિટિક એસિડ બંને બિન- ionized રાજ્ય. ઉપરાંત, ફક્ત બિન-આયોનાઇઝ્ડ થિયોફિલિન, તેના આયનથી વિપરીત, કાચબાના હૃદયની પ્રવૃત્તિને ઉત્તેજિત કરે છે. અસંખ્ય સલ્ફોનામાઇડ દવાઓના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, તેનાથી વિપરીત, તે સ્થાપિત થયું હતું કે તેમની એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ એનિઓન્સને કારણે છે. પ્રવૃત્તિ માટે સલ્ફોનામાઇડ્સનું શ્રેષ્ઠ pK મૂલ્ય 6-8 ની રેન્જમાં છે. બિન-આયોનાઇઝ્ડ અણુઓ પટલ દ્વારા કોષમાં પ્રવેશ કરે છે, પરંતુ શારીરિક pH મૂલ્યો પર, પટલની બંને બાજુઓ પર સમાન પ્રમાણમાં આયનીકરણ સ્થાપિત ન થાય ત્યાં સુધી આયનો ફરીથી રચાય છે:

સલ્ફોનામાઇડ્સની એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ આયનીકરણની ડિગ્રીના પ્રમાણસર છે, પરંતુ તે પરમાણુઓની લિપોફિલિસિટી પર પણ આધારિત છે.

અને એક વધુ ઉદાહરણ જ્યારે જૈવિક પ્રવૃત્તિ પદાર્થના આયનોઇઝ્ડ સ્વરૂપને કારણે છે: એમિનોએક્રિડાઇન્સની એન્ટિબેક્ટેરિયલ (બેક્ટેરિયોસ્ટેટિક) અસર ફક્ત આ સંયોજનોના કેશનિક સ્વરૂપમાં જ દેખાય છે અને તેમના કેશનિક આયનીકરણની વધતી જતી ડિગ્રી સાથે વધે છે. પર્યાવરણના pH પર આધાર રાખીને આયનોઇઝેશનની ડિગ્રી બદલવાનો વ્યાપકપણે જૈવિક પ્રવાહી (લોહી, પેશાબ) માંથી દવાઓને તેમના અનુગામી વિશ્લેષણના હેતુ માટે અલગ કરવા માટે વપરાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફાર્માકોકીનેટિક અભ્યાસ હાથ ધરતી વખતે.

લેવિસ એસિડ અને પાયા. લેવિસના સિદ્ધાંત મુજબ, સંયોજનોના એસિડ-બેઝ ગુણધર્મો નવા બોન્ડ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનની જોડીને સ્વીકારવાની અથવા દાન કરવાની તેમની ક્ષમતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. લેવિસ એસિડ - ઇલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારનારા. લેવિસ મેદાન ઇલેક્ટ્રોન જોડી દાતાઓ.

બ્રૉન્સ્ટેડ પાયા અને લેવિસ પાયા એ ઇલેક્ટ્રોનની જોડીના દાતા છે - કાં તો એકલા અથવા પી-ઓર્બિટલમાં સ્થિત છે, એટલે કે બંને સિદ્ધાંતોમાં ખ્યાલો સમાન છે. લેવિસ એસિડિટીનો નવો અને વ્યાપક અર્થ છે. એસિડ એ ખાલી ભ્રમણકક્ષા સાથેનો કોઈપણ કણો છે જે તેના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ઇલેક્ટ્રોનની જોડી ઉમેરવા સક્ષમ છે. બ્રૉન્સ્ટેડ મુજબ, એસિડ એ પ્રોટોન દાતા છે, અને લેવિસના મતે, H + પ્રોટોન પોતે એક એસિડ છે, કારણ કે તેની પાસે ખાલી ભ્રમણકક્ષા છે.

લેવિસ એસિડ એ સામયિક પ્રણાલીના બીજા અને ત્રીજા જૂથના તત્વોના હલાઇડ્સ છે (BF 3, AlC1 3, FeCl 3, FeBr 3, ZnCl 2, વગેરે). લેવિસ એસિડમાં અન્ય તત્વોના હલાઇડ્સનો પણ સમાવેશ થાય છે જેમાં ખાલી ઓર્બિટલ્સ હોય છે - SnX 4, SbX 5, AsX 5 અને સલ્ફર ઓક્સાઇડ (VI) SO 3. બોરોન અને એલ્યુમિનિયમ હલાઇડ્સ તેમના બાહ્ય શેલમાં છ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને સહસંયોજક બોન્ડ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનની જોડી સ્વીકારવામાં સક્ષમ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટીન ટેટ્રાક્લોરાઇડ, તેના બાહ્ય શેલમાં 8 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, પરંતુ ખાલી ઓર્બિટલ્સ સાથેના તત્વ તરીકે, તે થોડા વધુ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવામાં સક્ષમ છે. લેવિસ એસિડમાં મેટલ કેશન (Na+, Mg 2+, Ag+), કાર્બોકેશન્સ R 3 C+, nitroyl cation NO 2 +, વગેરેનો પણ સમાવેશ થાય છે. લેવિસ એસિડ ઇલેક્ટ્રોફિલિક રીએજન્ટ તરીકે હેટરોલિટીક પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. નીચે લેવિસ એસિડ અને પાયા વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના કેટલાક ઉદાહરણો છે:

લેવિસ થિયરીમાં ઘણી સામાન્ય કાર્બનિક પ્રતિક્રિયાઓને એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જો કે, આ સિદ્ધાંતમાં એસિડિટી અને મૂળભૂતતાનું પ્રમાણ નક્કી કરવું વધુ મુશ્કેલ છે, અને આવા મૂલ્યાંકન ફક્ત સંબંધિત હોઈ શકે છે. આ કરવા માટે, વિવિધ સંયોજનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જા સમાન ધોરણ સાથે સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત પરિસ્થિતિઓ (દ્રાવક, તાપમાન) હેઠળ નક્કી કરવામાં આવે છે, જે અનુક્રમે એસિડ અથવા લેવિસ બેઝ છે. તેથી, બ્રૉન્સ્ટેડ એસિડ અને પાયા કરતાં લેવિસ એસિડ અને પાયા માટે ઘણા ઓછા જથ્થાત્મક માપન કરવામાં આવ્યા છે.

સખત અને નરમ એસિડ અને પાયા. લેવિસના સિદ્ધાંતના વિકાસથી સખત અને નરમ એસિડ અને પાયાના સિદ્ધાંતની રચના થઈ (LMCO સિદ્ધાંત, પીયર્સન સિદ્ધાંત). પીયર્સનના સિદ્ધાંત મુજબ, એસિડ અને પાયાને સખત અને નરમમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

હાર્ડ એસિડ એ લુઈસ એસિડ છે જેમાં સ્વીકારનાર પરમાણુ કદમાં નાના હોય છે, તેમાં મોટો ધન ચાર્જ હોય ​​છે, ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી હોય છે અને ઓછી ધ્રુવીયતા હોય છે. સોફ્ટ લેવિસ એસિડમાં નીચા હકારાત્મક ચાર્જ, ઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણ સાથે મોટા સ્વીકારનાર અણુઓ હોય છે.

ઈલેક્ટ્રોન જોડી દાતા ભ્રમણકક્ષા સાથેના બંધનમાં સામેલ સૌથી નીચું અનઓક્યુપીડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ (LUMO), હાર્ડ એસિડમાં ઓછી ઉર્જા ધરાવે છે. સૌથી સખત એસિડ પ્રોટોન છે. સોફ્ટ એસિડના LUMOમાં ઉચ્ચ ઊર્જા હોય છે. સોફ્ટ એસિડમાં સરળતાથી પોલરાઇઝ કરી શકાય તેવા ખાલી ઓર્બિટલ્સ હોય છે. અણુનો હકારાત્મક ચાર્જ કે જે ઇલેક્ટ્રોનની જોડીને સ્વીકારે છે તે ડિલોકલાઈઝેશન અથવા સંપૂર્ણ રીતે ગેરહાજર હોવાને કારણે નાનો હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, આયોડિન પરમાણુ સોફ્ટ એસિડ છે).

સખત પાયા એ દાતા કણો છે જે ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી ધરાવે છે, ઓછી ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવે છે અને ઓક્સિડાઇઝ કરવું મુશ્કેલ છે. નરમ પાયા, તેનાથી વિપરિત, ઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી, ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવતા દાતા કણો છે અને તે તદ્દન સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ્ડ છે. "કઠોર આધાર" શબ્દ એ વાત પર ભાર મૂકે છે કે સંયોજન - ઇલેક્ટ્રોનની જોડીના દાતા - તેના ઇલેક્ટ્રોનને નિશ્ચિતપણે પકડી રાખે છે. કઠણ પાયામાં, સૌથી વધુ ઓક્યુપેડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ (HOMO), જે ઈલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારનાર ઓર્બિટલ સાથે બંધનમાં સામેલ છે, તે ઓછી ઉર્જા ધરાવે છે (અણુ ન્યુક્લિયસની નજીક સ્થિત છે). સખત પાયામાં દાતા અણુઓ નાઇટ્રોજન, ઓક્સિજન, ફ્લોરિન અને ક્લોરિન છે. નરમ પાયા તેમના સંયોજક ઇલેક્ટ્રોનને નબળી રીતે જાળવી રાખે છે; ઇલેક્ટ્રોનની જોડીના દાતાઓ કાર્બન, સલ્ફર, ફોસ્ફરસ અને આયોડીનના અણુઓ છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે "હાર્ડ" અને "સોફ્ટ" એસિડ અને પાયાની વિભાવનાઓ "મજબૂત" અને "નબળા" એસિડ અને પાયાની વિભાવનાઓ સાથે સમકક્ષ નથી. આ એસિડ અને પાયાની બે સ્વતંત્ર લાક્ષણિકતાઓ છે. HMKO સિદ્ધાંત એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની કાર્યક્ષમતાને ગુણાત્મક રીતે વર્ણવવા માટે વપરાય છે: (!) સખત એસિડ સખત પાયા સાથે વધુ સારી રીતે સંકલન કરે છે, નરમ પાયા સાથે નરમ એસિડ. પીયર્સનની વિભાવના એ હકીકત પર આધારિત છે કે સમાન ઉર્જા સાથેના ભ્રમણકક્ષાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વિવિધ ઉર્જાવાળા ભ્રમણકક્ષાઓ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ છે.

HMKO સિદ્ધાંતની કામગીરી નીચેના ઉદાહરણ દ્વારા સમજાવી શકાય છે. જ્યારે હેલોઆલ્કેન ન્યુક્લિયોફિલ્સ (જે પાયા પણ છે) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે સ્પર્ધાત્મક પ્રતિક્રિયાઓ થઈ શકે છે - ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી અથવા નાબૂદી. ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયા હેલોજન સાથે બંધાયેલા કાર્બન અણુ સાથે ન્યુક્લિયોફાઇલની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા થાય છે. નાબૂદીની પ્રતિક્રિયામાં, આધારના પ્રભાવ હેઠળ નજીકના કાર્બન અણુમાંથી પ્રોટોન પણ દૂર કરવામાં આવે છે.

જ્યારે 1,2-ડિક્લોરોઇથેન હાર્ડ બેઝ (મેથોક્સાઇડ આયન) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે હાર્ડ એસિડ પર રીએજન્ટના હુમલાને કારણે - પ્રોટોન, એક નાબૂદી પ્રતિક્રિયા મુખ્યત્વે થાય છે. નરમ આધાર - એક થિયોફેન ઓક્સાઇડ આયન - પ્રાધાન્યમાં નરમ એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે - એક કાર્બન અણુ, પરિણામે ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનની રચના થાય છે:

જે. લુઈસે એસિડ અને બેઝનો વધુ સામાન્ય સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો.

લેવિસ પાયા -આ ઇલેક્ટ્રોન જોડી દાતાઓ છે (આલ્કોહોલ, આલ્કોહોલેટ આયન, ઇથર્સ, એમાઇન્સ, વગેરે.)

લેવિસ એસિડ -આ ઇલેક્ટ્રોન જોડી સ્વીકારનારા છે , તે ખાલી ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા સંયોજનો (હાઈડ્રોજન આયન અને ધાતુના કેશન: H +, Ag +, Na +, Fe 2+; બીજા અને ત્રીજા સમયગાળાના તત્વોના હલાઈડ્સ BF 3, AlCl 3, FeCl 3, ZnCl 2; હેલોજન; ટીન અને સલ્ફર સંયોજનો: SnCl 4, SO 3).

આમ, બ્રોન્સ્ટેડ અને લેવિસ પાયા સમાન કણો છે. જો કે, બ્રૉન્સ્ટેડ મૂળભૂતતા એ માત્ર પ્રોટોનને જોડવાની ક્ષમતા છે, જ્યારે લુઈસ મૂળભૂતતા એ એક વ્યાપક ખ્યાલ છે અને તેનો અર્થ એ છે કે નીચાણવાળા અવ્યવસ્થિત ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા કોઈપણ કણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા.

લેવિસ એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એ દાતા-સ્વીકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, અને કોઈપણ હેટરોલિટીક પ્રતિક્રિયાને લેવિસ એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરીકે રજૂ કરી શકાય છે:

લુઈસ એસિડ અને પાયાની મજબૂતાઈની સરખામણી કરવા માટે કોઈ એક સ્કેલ નથી, કારણ કે તેમની સંબંધિત શક્તિ પ્રમાણભૂત તરીકે કયા પદાર્થને લેવામાં આવે છે તેના પર નિર્ભર રહેશે (બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ અને પાયા માટે, ધોરણ પાણી છે). લેવિસ અનુસાર એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની સરળતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, આર. પીયર્સનએ "હાર્ડ" અને "સોફ્ટ" એસિડ્સ અને બેઝનો ગુણાત્મક સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો.

કઠોર પાયાઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઓછી ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવે છે. તેઓને ઓક્સિડાઇઝ કરવું મુશ્કેલ છે. તેમની સૌથી વધુ ઓક્યુપેડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (HOMO) ઓછી ઉર્જા ધરાવે છે.

નરમ પાયાઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવે છે. તેઓ સરળતાથી ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. તેમની સૌથી વધુ ઓક્યુપેડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (HOMO) ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવે છે.

સખત એસિડ્સઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઓછી ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવે છે. તેઓ પુનઃપ્રાપ્ત કરવા મુશ્કેલ છે. તેમના સૌથી નીચા અનકોપ્ડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (LUMO)માં ઓછી ઉર્જા હોય છે.

સોફ્ટ એસિડ્સઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણક્ષમતા ધરાવે છે. તેઓ સરળતાથી પુનઃસ્થાપિત થાય છે. તેમના સૌથી નીચા અનકોપીડ મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ્સ (LUMO)માં ઉચ્ચ ઊર્જા હોય છે.

સૌથી સખત એસિડ H + છે, સૌથી નરમ CH 3 Hg + છે. સૌથી સખત પાયા F - અને OH - છે, સૌથી નરમ I - અને H - છે.

કોષ્ટક 5. સખત અને નરમ એસિડ અને પાયા.

સખત અને નરમ એસિડ અને પાયાનો પીયર્સનનો સિદ્ધાંત (LMCO સિદ્ધાંત):

સખત એસિડ સખત પાયા સાથે પ્રાધાન્યપૂર્વક પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને નરમ એસિડ નરમ પાયા સાથે.

આ ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયા દરમાં અને વધુ સ્થિર સંયોજનોની રચનામાં વ્યક્ત થાય છે, કારણ કે ઊર્જાની નજીક રહેલા ભ્રમણકક્ષાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જામાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોય તેવા ભ્રમણકક્ષાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતાં વધુ અસરકારક છે.

LMCO સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓની પ્રેફરન્શિયલ દિશા નક્કી કરવા માટે થાય છે (નાબૂદી અને ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ, એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફિલ્સને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓ); ડિટોક્સિફાયર્સ અને દવાઓની લક્ષિત રચના માટે.