Παράγοντες που επηρεάζουν τη βασικότητα των αμινών

Οι αμίνες προέρχονται από την αμμωνία. Η ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου αντικαθιστά ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου στην αμμωνία. Η ομάδα –NH2 είναι γνωστή ως αμινομάδα. Το άτομο αζώτου έχει ένα ζεύγος μη συνδεδεμένων ηλεκτρονίων. Τα αμίδια έχουν χημικές ιδιότητες παρόμοιες με τις αμίνες. Οι αμίνες χωρίζονται περαιτέρω σε 3 κατηγορίες:αλειφατικές αμίνες, αρωματικές αμίνες και ετεροκυκλικές αμίνες. Όταν μια αλκυλομάδα συνδέεται με το άζωτο, είναι μια αλειφατική αμίνη. Όταν μια ομάδα αρυλίου συνδέεται με το άζωτο, είναι μια αρωματική αμίνη. Όταν το άζωτο μιας αμίνης είναι μέρος ενός κυκλικού δακτυλίου, είναι μια ετεροκυκλική αμίνη. Οι αμίνες είναι βασικές στη φύση τους λόγω της παρουσίας μη συνδεδεμένων ηλεκτρονίων στο άτομο αζώτου, τα οποία μπορούν εύκολα να πρωτονιωθούν.

Αυτές οι σημειώσεις σχετικά με τη βασικότητα των αμινών συζητούν τις ιδιότητες, τη σημασία και τους παράγοντες που επηρεάζουν τη βασικότητα των αμινών.

Αμίνες και οι ιδιότητές τους

• Οι κατώτερες αλειφατικές αμίνες βρίσκονται σε αέρια κατάσταση. Οι πρωτοταγείς αμίνες είναι υγρές σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ οι υψηλότερες αμίνες βρίσκονται σε στερεή κατάσταση.
• Οι αλειφατικές αμίνες με λιγότερα άτομα άνθρακα είναι διαλυτές στο νερό, αλλά αυτή η διαλυτότητα μειώνεται καθώς αυξάνεται το μέγεθος της ανθρακικής αλυσίδας.
• Οι αλειφατικές αμίνες είναι πιο βασικές από τις αρωματικές αμίνες, επειδή τα μη συνδεδεμένα ζεύγη ηλεκτρονίων στο άτομο αζώτου μιας αρωματικής ένωσης μετατοπίζονται εύκολα.

Βασικότητα αμίνης

• Οι αλειφατικές αμίνες παρουσιάζουν πιο βασικό χαρακτήρα σε σύγκριση με τις αρωματικές αμίνες καθώς η πυκνότητα ηλεκτρονίων ή το φορτίο ηλεκτρονίων του ατόμου αζώτου χρησιμοποιείται στον αρωματικό δακτύλιο.
• Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν τη βασικότητα των αμινών. Για παράδειγμα, η παρουσία μιας ομάδας που δίνει ηλεκτρόνια αυξάνει τη βασικότητα της αμίνης, ενώ η παρουσία μιας ομάδας που αποσύρει ηλεκτρόνια μειώνει τη βασικότητα μιας αμίνης.
• Η βασικότητα εκφράζεται ως Kb. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του Kb, τόσο ισχυρότερη είναι η βάση.
• Η βασικότητα μπορεί επίσης να εκφραστεί ως pKb, όπου pKb=−log Kb. Ομοίως, όσο μικρότερη είναι η τιμή του pKb, τόσο ισχυρότερη είναι η βάση.
• Η βασικότητα των αμινών μπορεί επίσης να εκφραστεί με τη βοήθεια της οξύτητας των συζευγμένων οξέων τους. Μια ισχυρή βάση έχει μικρό Ka και μεγάλο pKa, επομένως το συζυγές οξύ της είναι ασθενές.
• Η θέση του ζεύγους ηλεκτρονίων του ατόμου αζώτου, ο υβριδισμός του και η σταθεροποίηση συντονισμού του καθορίζουν τη βασικότητα των ετεροκυκλικών αμινών.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη βασικότητα των αμινών

Η βασικότητα των αμινών εξαρτάται από παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του μη συνδεδεμένου ζεύγους ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο άτομο αζώτου.

• Η βασικότητα εξαρτάται από το φορτίο -ve στο άτομο αζώτου. Με την αύξηση του φορτίου -ve στο άτομο αζώτου, η βασικότητα των αμινών αυξάνεται. Για παράδειγμα, μεταξύ της αμμωνίας και της συζυγούς βάσης του αμιδικού ανιόντος, το τελευταίο είναι η ισχυρότερη βάση. Το ανιόν αμιδίου μπορεί να αποπρωτονίσει τα τερματικά αλκύνια, κάτι που δεν είναι δυνατό για την αμμωνία. Ομοίως, η συζευγμένη βάση του ιόντος αμιδίου, που είναι το διανιονικό αμίδιο, είναι ισχυρότερη βάση από το ιόν αμιδίου.
• Η βασικότητα εξαρτάται από την πυκνότητα φορτίου. Η βασικότητα μειώνεται με τη μείωση της πυκνότητας φορτίου. Παρουσία δεσμών pi, η πυκνότητα φορτίου μειώνεται καθώς η ένωση σταθεροποιείται περισσότερο. Ως εκ τούτου, η βασικότητα επίσης μειώνεται. Για παράδειγμα, η ανιλίνη είναι μια ασθενής βάση σε σύγκριση με την κυκλοεξυλαμίνη. Η προσθήκη ενός άλλου δακτυλίου φαινυλίου στην ανιλίνη θα μείωνε ακόμη περισσότερο τη βασικότητά του. Ως εκ τούτου, λέγεται ότι η βασικότητα μειώνεται με τη σταθεροποίηση συντονισμού.
• Οι ομάδες απόσυρσης ηλεκτρονίων αυξάνουν την οξύτητα της ένωσης αφαιρώντας την πυκνότητα ηλεκτρονίων από τη συζυγή της βάση. Με παρόμοιο τρόπο, οι ομάδες έλξης ηλεκτρονίων μειώνουν τη βασικότητα.
• Ο συντονισμός και τα επαγωγικά αποτελέσματα μειώνουν τη βασικότητα μιας αμίνης. Όταν συγκρίνουμε τις αμίνες με τα αμίδια, η βασικότητα των αμιδίων είναι χαμηλότερη από τις αμίνες. Ο λόγος για αυτό είναι ότι το οξυγόνο στα αμίδια είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το άζωτο. Ως εκ τούτου, δείχνει επαγωγικό αποτέλεσμα.
• Η παρουσία αζώτου ως δότη pi μειώνει τη βασικότητα. Ας εξετάσουμε την περίπτωση των αμιδίων. Σε αυτή την περίπτωση, το οξυγόνο λειτουργεί ως μια ομάδα που αποσπά ηλεκτρόνια που κατανέμει την πυκνότητα ηλεκτρονίων του ατόμου του αζώτου. Αλλά λόγω του φαινομένου συντονισμού, το μοναχικό ζεύγος αζώτου τείνει να σχηματίζει έναν δεσμό pi με τον άνθρακα που είναι γνωστός ως δωρεά pi. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τον δεσμό άνθρακα-οξυγόνου pi στο άτομο οξυγόνου. Σε αυτή τη μορφή, όπου το άζωτο σχηματίζει έναν δεσμό pi με τον άνθρακα αντί για έναν δεσμό pi μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου, περιορίζει την ικανότητα του αζώτου να δρα ως βάση. Ως εκ τούτου, όταν υπάρχει ένας δέκτης pi, όπως το οξυγόνο στην περίπτωση των αμιδίων, η βασικότητα του αζώτου μειώνεται ή η βασικότητα των αμινών μειώνεται καθώς το άζωτο δρα ως δότης pi.

• Φαίνεται επίσης ότι ο υβριδισμός παίζει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό της βασικότητας των αμινών. Η βασικότητα γενικά αυξάνεται με τη μείωση του χαρακτήρα. Αυτό συμβαίνει επειδή το μη δεσμευμένο ζεύγος ηλεκτρονίων στον υβριδισμό sp είναι το πιο σταθερό, ενώ στο sp3 είναι το λιγότερο σταθερό. Επομένως, καθώς ο χαρακτήρας s μειώνεται, η βασικότητα αυξάνεται καθώς μειώνεται η σταθερότητα του μη συνδεδεμένου ζεύγους ηλεκτρονίων.

Συμπέρασμα

Οι αμίνες είναι οργανικές ενώσεις με άτομο αζώτου. Οι αμίνες προέρχονται από την αμμωνία. Η ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου αντικαθιστά ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου στην αμμωνία. Η ομάδα –NH2 είναι γνωστή ως αμινομάδα και το άτομο αζώτου έχει ένα ζεύγος μη συνδεδεμένων ηλεκτρονίων. Η σταθερότητα αυτού του μη συνδεδεμένου ζεύγους ηλεκτρονίων καθορίζει τη βασικότητα των αμινών. Η βασικότητα των αμινών εξαρτάται επίσης από διάφορους άλλους παράγοντες όπως συντονισμό, υβριδισμό, επαγωγικό αποτέλεσμα κ.λπ. Είναι γνωστό ότι οι αλειφατικές αμίνες είναι πιο βασικές από τις αρωματικές αμίνες. Ο ρόλος του αζώτου που δρα ως pi-δότης ή pi-δέκτης παίζει επίσης πολύ σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό της βασικότητας των αμινών.

Σχετικές σελίδες

Ειδοποιήσεις JEE	Υλικό μελέτης JEE
Διαφορά μεταξύ JEE	Σημαντικές φόρμουλες JEE
Συμβουλές για τις εξετάσεις JEE	Πλήρες φόρμες JEE
Μέσες τετραγωνικές ταχύτητες ρίζας	Κύριο και δευτερεύον σθένος
Αντίδραση Reimer-Tiemann	Περιορισμοί της θεωρίας του Arrhenius
Επαγωγικά και μεσομερικά εφέ	Στοιχειώδεις και σύνθετες αντιδράσεις