Amonia lebih beralkali daripada anilin: analisis mendalam

Dalam kimia, alkali merujuk kepada keupayaan bahan untuk menerima ion hidrogen (H ⁺), dan keupayaan ini boleh diukur dengan nilai pKa bahan. Ammonia (NH) dan anilin (C ₆ H ₅ NHmp4) adalah dua bahan alkali biasa, dan perbezaan alkali mereka telah menjadi masalah penting dalam banyak reaksi kimia dan aplikasi industri. Artikel ini akan menganalisis masalah "ammonia lebih alkali daripada anilin" secara terperinci, dan meneroka perbezaan alkali antara ammonia dan anilin dan penyebabnya.

Ammonia alkali: mudah dan kuat

Ammonia (NH) adalah alkali lemah khas, dan kealkalian berasal dari sepasang elektron tunggal pada molekul ammonia. Molekul ammonia menerima ion hidrogen melalui elektron pasangan tunggal untuk membentuk ion ammonium (NH ₄ ⁺). Mengikut nilai pKa ammonia adalah 38, ammonia dapat bertindak balas dengan lebih mudah dengan air dalam larutan berair untuk menghasilkan ion hidroksida (OH ⁻) dan ion ammonium.

Sebab kealkalian ammonia yang kuat adalah struktur molekulnya yang sederhana, dan sepasang elektron tunggal pada atom nitrogen mudah digabungkan dengan ion hidrogen. Lebih-lebih lagi, ammonia tidak mempunyai pengganti elektronegatif yang kuat, dan awan elektron dalam molekul diedarkan secara merata, yang menjadikan alkalininya lebih menonjol.

Alkaliniti anilin: dipengaruhi oleh cincin benzena

Anilin (C ₆ H ₅ NHmp4) digunakan sebagai amina aromatik. Selain kumpulan amino (-NHatom), molekul ini juga mengandungi cincin benzena (C ₆ H ₆). Alkaliniti anilin lebih lemah daripada ammonia, terutamanya kerana cincin benzena mempengaruhi pengedaran awan elektron kumpulan amino. Awan elektron π cincin benzena dapat mengkonjugasi dengan elektron pasangan tunggal atom nitrogen, yang menyebabkan ketumpatan elektron pasangan tunggal atom nitrogen berkurang, sehingga melemahkan kemampuan kumpulan amino untuk menerima ion hidrogen.

Nilai pKa anilin adalah kira-kira 9.4, yang jauh lebih rendah daripada ammonia. Ini bermaksud bahawa kemampuan anilin untuk menghasilkan ion hidroksida dalam larutan berair lemah, jadi kealkalian tidak sekuat ammonia.

Perbandingan perbezaan asas antara ammonia dan anilin

Jawapan untuk soalan "ammonia lebih beralkali daripada anilin", dalam analisis terakhir, berkait rapat dengan struktur molekul dan kesan elektron. Molekul ammonia itu sendiri agak sederhana, dan ketersediaan elektron tunggal pada atom nitrogen lebih tinggi, yang membolehkannya mengikat ion hidrogen dengan lebih berkesan. Sebaliknya, kesan cincin benzena anilin mengurangkan ketumpatan elektron pasangan tunggal atom nitrogen dan melemahkan kemampuannya untuk bertindak sebagai alkali.

Kesan elektron cincin benzena dalam anilin mempunyai kesan deelektron tertentu pada atom nitrogen, menjadikan anilin lebih sukar untuk melepaskan sepasang elektron tunggal daripada ammonia, jadi alkali secara semula jadi lemah. Sebenarnya, tahap pemisahan anilin di dalam air juga rendah, menunjukkan bahawa tidak mudah melepaskan ion hidroksida seperti ammonia.

Kesimpulan

Ringkasnya, alasan mengapa ammonia lebih beralkali daripada anilin adalah bahawa struktur molekul ammonia lebih kondusif untuk penerimaan ion hidrogen, dan elektron tunggal atom nitrogen lebih tersedia. Kesan cincin benzena anilin melemahkan ketumpatan elektron atom nitrogen, menghasilkan alkali yang agak lemah. Oleh itu, dalam aplikasi praktikal, tindak balas dan kemampuan ammonia sebagai alkali lebih baik daripada anilin, terutama dalam tindak balas yang memerlukan persekitaran alkali yang lebih kuat, prestasi ammonia akan lebih menonjol.