[scheikunde] Nucleofiliciteit solvent effecten

[Valerion]

Dag allemaal

Ik heb een vraag over de volgende opgave.

Opgave: Rangschik de volgende deeltjes naar afnemende nucleofiliciteit: NH₃ en H₂O in methanol.
(Blijkbaar is ammoniak het betere nucleofiel, maar ik heb hier twijfels over)

Mijn redenering:

Eerst zonder naar het solventtype te kijken. N is minder elektronegatief dan O dus stikstof kan zijn elektronen gemakkelijker gemeenschappelijk stellen dan zuurstof. Dus NH₃ lijkt mij dan het betere nucleofiel.

In methanol midden zullen er tussen methanol en ammoniak/water moleculen H-brug interacties zijn. Zouden de interacties tussen methanol en ammoniak niet net sterker zijn, waardoor water het betere nucleofiel wordt?


Groetjes Valerion!

[Marko]

Waarom zouden die interacties sterker zijn?

[Valerion]

Omdat stikstof zijn vrij elektronenpaar beter beschikbaar kan stellen voor H-bruggen te maken?

[Marko]

Sorry, ik had over het hoofd gezien dat je al (snel) gereageerd had, vandaar dat ik er nog niet verder op in was gegaan.
Ik denk dat ik begrijp waar je heen wil. Een meer elektronegatief element trekt harder aan elektronenparen, dus een vrij elektronenpaar is dan minder beschikbaar om bindingen mee te maken. Op die manier kun je verklaren waarom bijvoorbeeld OH^- minder basisch is dan NH₂^- en ook dat H₂O minder basisch is dan NH₃. Dat is in feite de redenering achter het eerste stuk.

Als je dezelfde redenering volgt is zo'n elektronenpaar ook minder in staat om waterstofbruggen te maken en daarmee zou een waterstofbrug tussen O en H zwakker zijn dan tussen N en H. Daar valt op zich wel wat voor te zeggen, maar:

Een waterstofbrug is geen (covalente) binding. De overwegingen over elektronenpaar beschikbaar stellen gaan dus niet op. Wat speelt wel een rol: Een waterstofbrug is in de basis een elektrostatische aantrekking tussen een partieel positief geladen H-atoom en een partieel negatief geladen atoom zoals O of H. En omdat O meer elektronegatief is dan N is de partieel negatieve lading daar ook groter en dus is de aantrekking sterker. Een watermolecuul wordt dus beter gesolvateerd dan een molecuul ammoniak.