SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ MỤC LỤC Giới thiệu : I Nguyên lý acid baz cứng mềm (HSAB) : II.Ứng dụng thuyết HSAB hóa học hữu : II.1 Chất thân hạch chất thân điện tử : II.2 Chất thân hạch lưỡng tâm (Ambident Nucleophiles) : II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chất thân hạch lưỡng tâm : III Ứng dụng thuyết HSAB hóa học vô cơ: 11 III.1 Dự đoán sản phẩm phản ứng trao đổi : 11 III.2 Khả hóa tan số hợp chất : 12 III.3 Địa hóa học nguyên tố : 13 III.4 Độc chất học hóa dược : 14 III.5 Thế oxy hóa khử : 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO : 16 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Giới thiệu Lý thuyết acid baz cứng mềm (HSAB) đời năm 60 kỷ 20, Pearson người khởi xướng nguyên lí acid baz cứng mềm (HSAB), nội dung nguyên lí sau:Acid cứng phản ứng tốt với base cứng, acid mềm phản ứng tốt bới base mềm Khái niệm HSAB từ viết tắt cho " axit bazơ cứng mềm’’ Thuyết HSAB sử dụng rộng rãi hóa học để giải thích ổn định hợp chất, chế phản ứng chuỗi phản ứng sinh hóa Thuyết HSAB thường gồm yêu cầu "cứng" "mềm", 'axit' 'bazo' hóa học Hiện nay, thuyết acid baz cứng áp dụng nhiều hóa học đại, sử dụng nhiều lĩnh vực khác hóa học, giúp ta hiểu rõ phản ứng hóa học Đặc biệt hóa học kim loại chuyển tiếp nhiều thí nghiệm thực để xác định bậc tương đối ligand ion kim loại chuyển tiếp độ cứng mềm I Nguyên lý acid baz cứng mềm (HSAB) HSAB lý thuyết định tính giúp dự đoán hợp chất tạo thành hỗn hợp phức tạp acid baz Lewis theo nguyên tắc acid cứng phản ứng với baz cứng, acid mềm phản ứng với baz mềm Thuyết HSAB góp phần quan trong việc giải thích tượng Đặc trưng phân loại acid baz cứng mềm Acid/ baz Đặc điểm Ví dụ Nguyên tử trung tâm H+, Li+, Na +, K+,Be2+, Mg2+ Ca2+, bán kính ion nhỏ ( 90 Cu+,Ag+,Au+,Hg+,,Hg2+,Pd2+,Cd2+,Pt2+ pm) Các nguyên tử kim loại có số ôxi hóa Độ âm điện trung gian không Acid mềm ( 1,9 – 2,5) Điện tích dương thấp Năng lượng LUMO thấp Fe2+ ,Co2+ ,Ni2+ ,Cu2+ ,Zn2+ ,Pb2+ ,SO2 Acid trung gian ,NO Bán kính nguyên tử H2O, OH- ,F- ,Cl- ,CO2, PO43- ,SO42- Baz cứng trung tâm nhỏ (120pm) ,CO32- ,NO3- , ClO4-, ROH, R2O,NH3, Khả solvate cao RNH2 ,N2H Độ âm điện cao ( 3,44 ) Năng lượng HOMO cao Bán kính nguyên tử RSH, RS- ,R2S, I- CN- ,SCN-,PR3 ,R3 trung tâm lớn P, RNC, CO, C2H4, C6H6 , ( > 170pm) Baz mềm Độ âm điện trung gian (2,5-3,0) Năng lượng HOMO thấp Baz trung gian Aniline, pyridin,Br- ,NO2, SO32 -, N2 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng độ mềm acid: o Bán kính nguyên tử nhận điện tử.: độ mềm giảm theo thứ tự Au+>Hg2+>Pb2+,độ cứng tăng theo thứ tự o Yếu tố điện tích: độ cứng tăng điện tích tăng Ví dụ, Tl3+ cứng Tl+ o Các nhóm gắn vào: gắn nhóm (các baz) mềm vào nguyên tử nhận điện tử làm tăng độ mềm nguyên tử nhận điện tử Ví dụ : AlF3 cứng Al(CH3)3 - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng mềm baz: o Bán kính nguyên tử cho điện tử :ví dụ, độ mềm giảm theo thứ tự I > Br > Cl >F; Se > S > O; As > P > N o Điện tích ảnh hưởng đến độ cứng mềm baz Điện tích âm tăng làm tăng tăng độ mềm baz o Các nhóm gắn vào ảnh hưởng đến tính baz: nhóm cứng làm tăng độ cứng, nhóm mềm làm tăng độ mềm Ví dụ, NF3 cứng N(CH3)3 II.Ứng dụng thuyết HSAB rong hóa học hữu Thuyết HSAB giúp làm rõ chế phản ứng, dự đoán sản phẩm phản ứng đề cập phản ứng chất thân hạch lưỡng tâm (Ambident Nucleophiles) II.1 Chất thân hạch chất thân điện tử Khái niệm chất thân hạch chất thân điện tử dùng để diễn tả việc hợp chất có khả nhường đôi điện tử hay không Một chất thân hạch tốt chất dễ dàng nhường đôi điện tử tự Một chất thân điện tử tốt chất dễ dàng nhận đôi điện tử tự Chất thân hạch baz Lewis (là baz cứng mềm theo thuyết HSAB) chất thân điện tử cid Lewis (là acid cứng mền theo thuyết HSAB), nhiên, theo Brosted thang độ tác chất thân hạch luôn phù hợp với thang độ tính baz Một vài chất thân điện tử mạnh tính acid có chất thân hạch mạnh lại baz yếu SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Nguyên tắc tổng quát: chất thân hạch tốt tâm có mật độ điện tử lớn, có khuynh hướng tác kích vào tâm có mật độ điện tử thấp Chất thân điện tử tốt có tâm nghèo điện tử, nên dễ dàng tác kích vào tâm có mật độ điện tử lớn Chất thân hạch: Carbanion, dị nguyên tử có mang đôi điện tử tự do, điện tử π, nhân hương phương… Ví dụ : H2O, NO3-, F-, SO42-, CH3COO-, H3C-CO-CH2- Chất thân điện tử: acid Lewis; cation có mang vân đạo trống, tâm phân cực mang điện tích dương gây hiệu ứng cảm hiệu ứng cộng hưởng Ví dụ : chất thân điện tử thường ion kom loại chuyển tiếp có vân đạo trồng có khả nhận đôi điện tử tự như: Al3+, Ca2+, Fe3+, Fe2+, Li+, Cu+ … Không thể có phản ứng hai chất thân hạch với hai chất thân điện tử với II.2 Chất thân hạch lưỡng tâm (Ambident Nucleophiles) Chất thân hạch lưỡng tâm chất có nhiều tâm thân hạch, phản ứng chất dùng hai tâm tác kích tạo thành sản phẩm khác tùy theo tác chất điều kiện phản ứng Các tâm thân hạch có sẵn nguyên tử phân tử chất thân hạch hay xuất cộng hưởng cấu trúc chất thân hạch Ví dụ : Có nhiều công cụ giúp dự đoán phản ứng chất thân hạch sử dụng tâm thân hạch để tác kích tính toán mặt lượng, sử dụng lý thuyết hóa lượng tử (thuyết vân đạo biên – FMO), thuyết HSAB… SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Khi sử dụng thuyết HSAB để tìm hiểu chế phản ứng chất thân hạch lưỡng tâm, ta cần phải làm rõ số khái niệm tân thân hạch, thân điện tử cứng mềm theo thuyết HSAB Tâm thân hạch cứng (baz cứng): nguyên tử cho điện tử có độ âm điện cao (năng lượng HOMO thấp), khả bị phân cực thấp khó bị oxy hóa Các điện tử hóa trị chúng khó Tâm thân hạch mềm (baz mềm): nguyên tử cho điện tử có độ âm điện thấp (năng lượng HOMO cao), khả bị phân cực cao vả dễ bị oxy hóa Các điện tử hóa trị dễ bị Tâm thân điện tử cứng (acid cứng) : nguyên tử nhận điện tử có bán kính nhỏ, có điện tích dương lớn không chứa điện tử chưa liên kết vân đạo hóa trị chúng Chúng có độ âm điện cao (năng lượng LUMO cao) khả bị phân cực thấp Tâm thân điện tử mềm (acid mềm) : nguyên tử nhận điện tử có bán kính lớn, có điện tích dương nhỏ có điện tử chưa liên kết vân đạo hóa trị (p d) chúng Chúng có độ âm điện thấp (năng lượng LUMO thấp) khả bị phân cực cao Trong phản ứng chất thân hạch tuân theo nguyên tắc chung thuyết HSAB nêu Acid cứng (Tâm thân điện tử cứng) tương tác tốt với baz cứng (tâm thân hạch cứng); acid mềm (tâm thân điện tử cứng) tương tác tốt với baz mềm (tâm thân hạch mềm) Nếu có chọn lựa hướng tác kích, tương tác acid mềm-baz mềm tốt acid cứng-baz cứng Tùy theo thân thân hạch chất mà phản ứng xảy theo chế khác cho sản phẩm khác Trong phạm vi viết đề cập ảnh hưởng yếu tố đến phản ứng chất thân hạch II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng chất thân hạch lưỡng tâm Chất : SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Xét phản ứng ion Cyanate (tác chất KCN) chất Ethyl Iodur, ion Cyanate có hai tâm thân hạch, phản ứng sử dụng tâm thân hạch công vào chất Halogenur alkyl cấp Tâm Nitơ tâm thân hạch cứng tâm Carbon tâm thân hạch mềm Phản ứng thân hạch chất haalogenur alkyl cấp xảy theo chế SN2, có tạo thành trạng thái chuyển tiếp tác chất sản phẩm Nghĩa tác kích tâm thân hạch vào chất nến đồng thời với nhóm xuất Do phản ứng qua trạng thái chuyển tiếp, chất cồng kềnh, cản trở lập thể tác chất khó tiến tới gần Chất Ethyl Iodur có tâm C Ethyl tâm thân điện tử mềm bị ảnh hưởng nguyên tử halogen có độ âm điện lớn Do khí phản ứng, chất thân hạch Cyanate có xu hướng sử dụng tâm thân hạch mềm Carbon tác kích vào tâm Carbon thiếu điện tử Ethyl, phản ứng xảy theo hướng acid mềm-baz mềm, vận tốc phản ứng tương đối chậm qua giai đoạn chuyển tiếp, nhóm I- bị kéo khó khăn I- baz mềm ion K+ acid cứng nên khả tương tác hai ion thấp nên K+ không đủ sức kéo I- khỏi chất làm cho phản ứng xảy chậm EtI + KCN  EtCN + KI Tuy nhiên muốn phản ứng xảy theo hường ngược lại, nghĩa ion Cyanate sử dụng tâm Nitơ cứng tác kich vào chất cần phải đưa vào hệ xúc tác acid Lewis Nếu chất cồng kềnh khả tác kích chất thân hạch bị giảm tân phản ứng bị che chắn làm cho tác chất khó tiến lại gần, chất Halogenur Alkyl tam cấp, Halogenur aril, vinyl không cho phản ứng theo chế SN2, nhiên sử dụng thêm xúc tác acid Lewis, phản ứng xảy theo hướng SN1 Một số ví dụ : - Xét phản ứng cộng thân hạch β-propiolactone : O O SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ β-propiolactone chất có hai tâm thiếu điện tử; tâm Carbon cứng nhóm carbonyl tâm carbon mềm vòng Tùy theo tác chất thân hạch mà đưa vào cứng hay mềm mà phản ứng cho sản phẩm khác O (soft)Nu- O O- Nu O O O - O Nu O (Hard)Nu- Sự cạnh tranh phản ứng khử chất thay đổi tác chất thân hạch Phản ứng thân hạch SN2 xảy cạnh tranh với phản ứng khử E1 Xét phản ứng chất Cl-CH2CH2-Cl : SCl PhS Cl + SPh + Cl H Cl C H Cl + O- H2C CHCl + Cl- + OH SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Xúc tác acid Lewis : Xét phản ứng chất thân hạch Cyanate tác kích lên chất Iodur Alkyl, ion Cyanate đưa vào hệ dạng tác chất KCN AgCN.Như nêu mục II.1, ion CN- KCN công tâm carbon mềm Alkyl nhóm Iodur Alkyl, sản phẩm tạo thành RCN.Nhưng thay ion K+ ion Ag+, phản ứng không xảy theo chế SN2 mà xảy theo chế SN1 Phản ứng qua giai đoạn tạo thành Carbocation Tại thay đổi ion K+ ion Ag+, chế phản ứng thay đổi theo Trong chất Iodur Alkyl, nhóm xuất I- dễ vận tốc phản ứng nhanh Như nêu, ion K+ không đủ mạnh để kéo I- khỏi chất nền, thay acid Lewis ion Ag+(là acid mềm), ion Ag+ tương tác tốt với ion I(một baz mềm); làm cho I- dễ bị đứt khỏi chất nền, để lại điện tích dương hiệu dụng lớn nguyên tử Carbon nhóm Alkyl, phản ứng qua giai đoạn tạo thành carbocation (là tâm acid cứng), nên ion CN- dùng tâm Ni tơ cứng tác kích vào sản phẩm tạo thành RNC Vận tốc phản ứng xảy tương đối nhanh, phụ thuộc vào độ an định carbocation, carbocation bền phản ứng xảy thuận lợi Có thể thay ion Ag+ acid Lewias khác Zn2+… Ví dụ : phản ứng Ethyl Iodur : KCN EtCN + KI EtI + CN AgCN EtNC + AgI SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Ảnh hưởng dung môi : Các dung môi phân cực phi proton hướng phản ứng vào tâm thân hạch cứng Xét phản ứng : Thực phản ứng hệ dung môi khác ta thu phần trăm sản phẩm khác tùy theo độ phân cực dung môi Dung môi THF Dioxan Toluen N-Heptan DME %A 81 71 14 14 13 %B 19 29 86 86 87 Trong dung dịch phản ứng thường tồn cation kim loại , cation thường bao quanh tâm thân hạch cứng làm giảm khả tác kích tâm Khi thực phản ứng dung môi phân cực phi proton, dung môi có xu hướng solvat hóa cation kim loại anion thân hạch tác nhân thân hạch giữ nguyên tình chất Dung môi phân cực hướng phản ứng vào tâm thân hạch cứng Các dung môi proton (chứa OH, NH) hướng tâm phản ứng vào tâm thân hạch mềm OH O O M Br M : Li,Na OH + (A) (B) 10 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Thực phản ứng hệ dung môi khác ta thu phần trăm sản phẩm khác tùy theo độ phân cực dung môi Dung DMF THF Alcol Toluen H2 O Phenol %A 100 100 100 97 51 23 %B 0 49 77 môi Khi thực phản ứng dung môi proton, phân tử dung môi có xu hướng dung môi giải tâm thân hạch cách bao quanh tâm làm hạn chế khả tác kích tâm này, tâm thân hạch cứng thường bị bao quanh chúng nguyên tử có độ âm điện lớn, phản ứng có xu hướng công vào tâm thân hạch mềm III.Ứng dụng thuyếtHSAB hóa học vô III.1 Dự đoán sản phẩm phản ứng trao đổi Thuyết HSAB ứng dụng hóa vô phần lớn ion kim loại hợp chất vô acid cứng mềm theo thuyết HSAB nên lý thuyết đóng vai trò quan trọng việc giải thích tượng phản ứng Theo thuyết HSAB phản ứng trao đổi ion vô phản ứng acid (cứng, mềm) với baz (cứng, mềm) sản phẩm tạo thành sau phản ứng dự đoán dựa nguyên tắc thuyết HSAB Ví dụ 1: Khi cho Thủy ngân Clorua vào hỗn hợp Natri Sulfua Natri Hydroxit, sản phẩm ưu tiên tạo thành HgCl2(aq) + (Na2S, NaOH)(aq)  ? HgCl2 dung dịch phân ly tạo thành ion Hg2+ (acid mềm theo bảng) Cl(baz cứng theo bảng) Na2 S NaOH phân ly tạo thành ion Na+(acid cứng theo bảng)và S2-(baz mềm theo bảng), OH-(baz cứng theo bảng) Trong dung dịch ion có xu hướng tạo thành hợp chất bền (ít tan hay điện ly yếu) 11 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Theo nguyên tắc thuyết HSAB, ta dự đoán sản phẩm phản ứng HgS Do phản ứng tồn đồng thời acid baz cứng mềm, acid baz có xu hướng kết hợp với theo nguyên tắc “cứng-cứng”, “mềm-mềm” Do acid mềm Hg2+ kết hợp với baz mềm S2- tạo thành sản phẩm HgS tan, acid cứng Na+ kết hợp với baz cứng (Cl- OH-) tạo thành NaCl NaOH, dung dịch sản phẩm phân ly hoàn toàn tạo thành ion nên sản phẩm cuối phản ứng trao đổi HgS Để cho việc dự đoán sản phẩm phản ứng dễ dàng tá áp dụng phương pháp bảng Ví dụ 2: Một dung dịch chứa ion Hg2+, Cl-, Na+, I-, dự đoán sản phẩm tạo thành sau phản ứng Ta xếp ion vào bảng theo phân loại acid-baz cứng mềm vận dụng nguyên tắc thuyết HSAB để dự đoán sản phẩm phản ứng Ta thấy ion Hg2+, Na+ acid Cl-, I- baz, ion tồn dung dịch nên hệ chứa lượng lớn nước Acid Baz Sản phẩm Hg2+ (mềm) Cl- (cứng) HgI2 Na+ (cứng) I- (mềm) Na(H2O)6+ H2O (cứng) H2O (cứng) (H2O)nClHOH-OH2 Vậy ta dự đoán sản phẩm cuối phản ứng HgI2 (các sản phẩm khác tan nước) Ví dụ : Một dung dịch chứa ion NO3-,Ag+, Cl- K+ dự đoán sản phẩm tạo thành sau phản ứng Acid Baz Sản phẩm Ag2+ (mềm) NO3- (cứng) AgCl K+ (cứng) Cl- (mềm) K(H2O)6+ 12 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ H2O (cứng) H2O (cứng) (H2O)nNO3HOH-OH2 Sản phẩm tạo thành sau phản ứng AgCl kết tủa III.2 Khả hòa tan số hợp chất Khả hòa tan dung dịch nước hợp chất đặc trưng giá trị số hòa tan (hay tích số tan) Ksp Dựa vào thuyết HSAB ta dự đoán khả hòa tan chất dung dịch nước Theo nguyên tắc thuyết HSAB, acid cứng phản ứng với baz cứng, liên kết sản phẩm tạo thành mang tính ion nhiều hơn, acid mềm phản ứng với baz mềm, liên kết sản phẩm tạo thành mang tính cộng hóa trị nhiều Trong dung dịch, chất có chất liên kết ion dễ tan so với chất có chất liên kết cộng hóa trị nghĩa có sản phẩm tạo thành từ phản ứng acid cứng baz cứng tan nhiều so với sản phẩm phản ứng acid mềm baz mềm Ví dụ 1: Ag2S tan so với AgCl Ion Ag+ acid mềm, S2- baz mềm, Cl- baz cứng, tương tác acid mềm Ag+ baz mềm S2- thuận lợi nên Ag2S tan so với AgCl Ví dụ 2: FeS tan so với Fe(OH)2 Ion Fe2+ acid trung gian, S2- baz mềm, OH- baz cứng Sự tương tác baz mềm acid trung gian thuận lợi so với tương tác acid trung gian baz cứng liên kết tạo thành có chất cộng hóa trị nhiều hơn, FeS tan III.3 Địa hóa học nguyên tố Phần lớn nguyên tố bảng phân loại tuẩn hoàn không tồn dạng đơn chất (trừ Oxy, Nitơ, vàng …) mà kết hợp với tạo thành hợp chất dạng loại khoáng Trong tự nhiên, acid cứng có khuynh hướng liên kết với baz cứng acid mềm liên kết với baz mềm Do đó, acid cứng thường tìm thấy 13 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ dạng oxid, silicat, carbonate fluorid (là sản phẩm kết hợp cứng – cứng) Trong đó, acid mềm tìm thấy dạng Sulfit, Selenid , Tellutid dạng nguyên tố tự (trong trướng hợp xem các cation mềm liên kết với điện tử baz mềm) Các acid trung gian thường tìm thấy dạng Sulfit Dựa nguyên tắc đó, ta dự đoán thành phần dạng hợp chất tồn kim loại loại khoáng chất III.4 Độc chất học hóa dược Các ion kim loại nặng Hg2+, Pb2+… chất độc thể sống Các ion kim loại thường tìm thấy bùn cống rãnh, kênh rạch đô thị, nước thải công nghiệp, ngành luyện kim, xi mạ qua co đường hô hấp, tiêu hóa tích tụ thể sinh vật,… gây ảnh hưởng lâu dài lên thể sinh vật người Dựa vào thuyết HSAB dự đoán chế tích tụ gây độc ion kim loại nặng thể sống Phần lớn ion kim loại nặng acid mềm, chúng có khuynh hướng kết hợp với baz mềm Lưu huỳnh nguyên tố phổ biến cấu trúc acid amin, chuỗi polypeptie protein Lưu huỳnh tồn dạng ion S2- (baz mềm) cấu trúc hợp chất Khi ion kim loại nặng vào thể, chúng có lực với baz mềm nên chúng có khuynh hướng tạo thành liên kết với ion S2- cấu trúc acid amin protein Quá trình dẫn đến tích tụ dần ion kim loại nặng thể đến giới hạn làm thay đổi cấu trúc acid amin, ức chế hoạt động protein enzim, ảnh hưởng đến trình trao đổi chất thể sống làm cho thể bị nhiễm độc III.5 Thế oxy hóa khử Các điện tử xem baz mềm Vì thế, ta thể tìm hiểu oxy hóa khử theo thuyết HSAB Xét vài phản ứng oxy hóa khử sau: Fe3+(aq) + 3e-  Fe(s) E0 = -0.036V Cu+(aq) + e- Cu(s) E0 = 0.552V 14 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Na+(aq) + e- Na(s) E0 = -2.711V La3+(aq) + 3e- La(s) E0 = -2.370V Gíá trị E0 dương, trình khử thuận lợi Các số liệu cho thấy oxy hóa khử tỷ lệ với độ cứng mềm cation kim loại (thường acid) Như vậy, acid mềm, Cu+ tương tác thuận lợi với điện tử chúng dễ bị khử Các acid cứng Fe3+, Na+, La3+ khó bị khử tương tác chúng với điện tử không thuận lợi 15 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1] Nguyễn Kim Phi Phụng “Cơ Sở Lý Thuyết Hóa Hữu Cơ 1”trang 187-263 (2003) 2] Ralph G Pearson and Jon Songstad “Application of the Principle of Hard and Soft Acids and Bases to Organic Chemistry” Journal of the American Chemical Society /89:8/ (1827, 1836)April 12, 1967 3] J Chem Sci “Chemical hardness and density functional theory Vol 117, No 5” September 2005, pp 369–377 4] Francis A Carey and Richard J Sundberg “advanced Organic Chemistry-Part A: Structure and Mechanisms” (2002) 5] Eric V Anslyn,Dennis A Dougherty “Modern physical organic chemistry” 16 [...]... sản phẩm của phản ứng giữa acid mềm và baz mềm Ví dụ 1: Ag2S ít tan hơn so với AgCl Ion Ag+ là một acid mềm, S2- là baz mềm, Cl- là baz cứng, sự tương tác giữa acid mềm Ag+ và baz mềm S2- thuận lợi hơn nên Ag2S ít tan hơn so với AgCl Ví dụ 2: FeS tan ít hơn so với Fe(OH)2 Ion Fe2+ là một acid trung gian, S2- là một baz mềm, OH- là một baz cứng Sự tương tác giữa baz mềm và một acid trung gian thuận lợi... HSAB, ta có thể dự đoán sản phẩm của phản ứng là HgS Do trong phản ứng tồn tại đồng thời các acid baz cứng mềm, các acid baz này có xu hướng kết hợp với nhau theo nguyên tắc cứng- cứng”, mềm- mềm” Do đó acid mềm Hg2+ sẽ kết hợp với baz mềm S2- tạo thành sản phẩm HgS ít tan, acid cứng Na+ kết hợp với các baz cứng (Cl- và OH-) tạo thành NaCl và NaOH, trong dung dịch các sản phẩm này phân ly hoàn toàn tạo... các ion vào trong bảng theo phân loại acid- baz cứng mềm và vận dụng các nguyên tắc của thuyết HSAB để dự đoán sản phẩm của phản ứng Ta thấy các ion Hg2+, Na+ là các acid và Cl-, I- là các baz, ngoài ra do các ion tồn tại trong dung dịch nên trong hệ chứa một lượng lớn nước Acid Baz Sản phẩm Hg2+ (mềm) Cl- (cứng) HgI2 Na+ (cứng) I- (mềm) Na(H2O)6+ H2O (cứng) H2O (cứng) (H2O)nClHOH-OH2 Vậy ta có thể dự... tắc của thuyết HSAB, các acid cứng phản ứng với baz cứng, liên kết trong sản phẩm tạo thành mang tính ion nhiều hơn, các acid mềm phản ứng với baz mềm, liên kết trong sản phẩm tạo thành mang tính cộng hóa trị nhiều hơn Trong dung dịch, các chất có bản chất liên kết ion dễ tan hơn so với các chất có bản chất liên kết cộng hóa trị nghĩa là có sản phẩm tạo thành từ phản ứng giữa acid cứng và baz cứng sẽ... Hg2+ (acid mềm theo bảng) và Cl (baz cứng theo bảng) Na2 S và NaOH phân ly tạo thành các ion Na+ (acid cứng theo bảng)và S2- (baz mềm theo bảng), OH- (baz cứng theo bảng) Trong dung dịch các ion có xu hướng tạo thành những hợp chất bền (ít tan hay điện ly yếu) 11 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ Theo nguyên tắc của thuyết HSAB, ta có thể dự đoán sản phẩm của phản ứng là HgS Do trong phản ứng tồn tại đồng thời các acid. .. các baz mềm Do đó, các acid cứng thường được tìm thấy trong 13 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ các dạng như oxid, silicat, carbonate và fluorid (là sản phẩm của sự kết hợp cứng – cứng) Trong khi đó, các acid mềm được tìm thấy trong các dạng Sulfit, Selenid , Tellutid hoặc dưới dạng các nguyên tố tự do (trong trướng hợp này có thể xem như các các cation mềm liên kết với các điện tử là các baz rất mềm) Các acid. .. tạo thành sau phản ứng Acid Baz Sản phẩm Ag2+ (mềm) NO3- (cứng) AgCl K+ (cứng) Cl- (mềm) K(H2O)6+ 12 SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ H2O (cứng) H2O (cứng) (H2O)nNO3HOH-OH2 Sản phẩm tạo thành sau phản ứng là AgCl kết tủa III.2 Khả năng hòa tan của một số hợp chất Khả năng hòa tan trong dung dịch nước của các hợp chất được đặc trưng bởi giá trị hằng số hòa tan (hay tích số tan) Ksp Dựa vào thuyết HSAB ta có thể... acid trung gian và baz cứng do liên kết tạo thành có bản chất cộng hóa trị nhiều hơn, do đó FeS ít tan hơn III.3 Địa hóa học các nguyên tố Phần lớn các nguyên tố trong bảng phân loại tuẩn hoàn không tồn tại ở dạng đơn chất (trừ Oxy, Nitơ, vàng …) mà kết hợp với nhau tạo thành các hợp chất dưới dạng các loại khoáng Trong tự nhiên, các acid cứng có khuynh hướng liên kết với các baz cứng và các acid mềm. .. các tâm thân hạch cứng thường bị bao quanh do chúng là những nguyên tử có độ âm điện lớn, do đó phản ứng có xu hướng tấn công vào các tâm thân hạch mềm hơn III.Ứng dụng thuyếtHSAB trong hóa học vô cơ III.1 Dự đoán sản phẩm của phản ứng trao đổi Thuyết HSAB được ứng dụng trong hóa vô cơ vì phần lớn các ion kim loại và hợp chất vô cơ là các acid cứng hoặc mềm theo thuyết HSAB nên lý thuyết này đóng vai... HSAB nên lý thuyết này đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích các hiện tượng và phản ứng Theo thuyết HSAB thì phản ứng trao đổi ion trong vô cơ là phản ứng giữa các acid (cứng, mềm) với các baz (cứng, mềm) sản phẩm tạo thành sau phản ứng có thể được dự đoán dựa trên những nguyên tắc cơ bản của thuyết HSAB Ví dụ 1: Khi cho Thủy ngân Clorua vào hỗn hợp Natri Sulfua và Natri Hydroxit, sản phẩm nào ... phản ứng acid cứng baz cứng tan nhiều so với sản phẩm phản ứng acid mềm baz mềm Ví dụ 1: Ag2S tan so với AgCl Ion Ag+ acid mềm, S2- baz mềm, Cl- baz cứng, tương tác acid mềm Ag+ baz mềm S2- thuận... độ cứng mềm I Nguyên lý acid baz cứng mềm (HSAB) HSAB lý thuyết định tính giúp dự đoán hợp chất tạo thành hỗn hợp phức tạp acid baz Lewis theo nguyên tắc acid cứng phản ứng với baz cứng, acid mềm. .. thiệu Lý thuyết acid baz cứng mềm (HSAB) đời năm 60 kỷ 20, Pearson người khởi xướng nguyên lí acid baz cứng mềm (HSAB), nội dung nguyên lí sau :Acid cứng phản ứng tốt với base cứng, acid mềm phản