5.7 : Çözücü Etkileri

Çözücü etkisinin anlaşılması, bileşiğin çözünmesi ve asitliği arasındaki ilişkinin rasyonelleştirilmesine yardımcı olur. Ek olarak bu, farklı pK_a değerlerine sahip bileşikler için konjuge bazların göreceli stabilitesini de açıklar. Bu ders, çözücü etkileri ilkesini derinlemesine ayrıntılarıyla anlatır. Bir asidin kuvveti ve ona karşılık gelen konjuge bazın stabilitesi, pK_a değerleri kullanılarak belirlenir. Gözlenen bu ilişki, çözünmüş bir iyon ile çözücü moleküller arasındaki etkileşim olan çözünmenin bir sonucudur. Bu işlem sırasında çözücü molekülleri iyonları çevreleyerek onları stabilize eder.

Çözünmüş iyonların çözünmesi üç tipte sınıflandırılabilir: (i) donör etkileşimi, (ii) yük-dipol etkileşimi ve (iii) hidrojen bağı etkileşimi. Donör etkileşiminde bir çözücü, paylaşılmayan elektron çiftlerini çözünmüş iyona bağışlar. Çözücü bir Lewis bazı gibi davranır ve iyon bir Lewis asidi gibi davranır. İkinci tipte, dipol momentlerinin yüklü iyonlarla etkileşime girebildiği polar çözücülerde yük-dipol etkileşimleri gözlenir. Bu, çözücü molekülleri üzerindeki pozitif kısmi yükün, iyonların negatif yüküyle hizalanacak şekilde yeniden düzenlenmesini ve böylece iyonların stabilize edilmesini içerir. Örneğin, etanolün çözülmesinde belirtildiği gibi, konjuge baz olan etoksit anyonu, çözücünün dipolünün pozitif merkezi tarafından çözülerek onu etkili bir şekilde stabilize eder. Son olarak iyonlar, çözücü molekülleri ile çözünmüş iyonlar arasındaki hidrojen bağıyla stabilize edildiğinde etkileşime hidrojen bağı etkileşimi denir.

Çözünmüş iyonlar ve çözücü moleküller arasındaki etkileşimler stabilitelerini etkiler ve bu da asitliğin gücüyle doğru orantılıdır. Buna göre bu tür iyonların kararlılığı, daha fazla çözücü molekülle çevrelendiklerinde daha fazla sayıda etkileşimle artar. Bu nedenle, çözünme sırasında molekül üzerindeki hacimli ortanıkların neden olduğu sterik engelleme önemli bir rol oynar. Daha az hacimli gruplara sahip bileşikler sterik olarak engellenmediğinden çözücü molekülleri ile daha fazla etkileşime izin verir.

Bunun aksine, hacimli gruplara sahip olan bileşikler sterik engellemeye sahiptir ve sonuç olarak zayıf bir şekilde çözülmektedir. Sonuç olarak, sterik olarak engellenmeyen iyon daha fazla stabilite göstererek karşılık gelen asidi daha güçlü hale getirir. Bu, etanol, izopropanol ve tert-bütanolün asitliğinin karşılaştırılması ile gösterilmiştir. Ortanıkların artan boyutuyla birlikte, bu bileşiklerin her birinin karşılık gelen konjuge bazı daha fazla sterik engellemeye sahiptir. Bu nedenle daha az çözünmektedir. Sonuç olarak izopropanol, etanolden (pK_a=16.00) daha zayıf bir asittir (pK_a=17.10), tert-butanol (pK_a=19.20) ise izopropanolden (pK_a=17.10) daha zayıf bir asittir. Özetle, konjuge baz anyonların sterik engeli, çözünme derecesini tanımlar. Düşük çözünme, karşılık gelen asidi zayıflatan çözünmüş iyonun kararsızlığına yol açar.