Vyazemsky a, gyakorlati kézikönyv a kémiáról
A kémiai reakció - egyes anyagok átalakítása másokba - egy folyamat, amely egyesek szakadásához és új kapcsolatok kialakulásához kapcsolódik. Ilyen megszakítás történhet úgy, hogy elválasztja az elektron kötőpárt a kovalens kötéstől. A molekula minden fragmense (fragmense) egy elektronot kap az előző párból - ez a homolitikus hasítás (homolízis 1):
A párosított elektronok részecskéit (atomokat vagy atomcsoportokat) radikálisoknak (vagy szabadgyököknek) nevezik.
A kémiai kötés lebomlása, amelyben mindkét kötő elektron átmegy a kapott részecskék egyikére, heterolitikus hasítás (heterolízis):
A heterolitikus hasítás energiáinak értékei lényegesen magasabbak, mint a homolitikusak (100 kcal / mol és több). A semleges molekula heterolízisében pozitív és negatív ionok jönnek létre, amelyek elválasztása több energiát igényel, mint a semleges részecskék elválasztása. A gázfázisban a kötés hasítása általában homolitikusan fordul elő. Az ionizáló oldószerek (víz H2O, alkoholok RON, dimetil-formamid (CH3) 2NSNO,
dimetil-szulfoxid (CH3) 2S = 0), éppen ellenkezőleg, a heterolízis előnyös.
A táblázatban. Az 5. ábra a kötési energia egyes értékeit mutatja.
A szerves reakciók besorolása:
1) a reakció irányában (helyettesítés, adagolás, hasadás);
2) a kapcsolatok változásainak jellege (mechanizmusok szerint).
2. helyettesítő reakciók:
R-H + Cl-ClR-Cl + HC1,
R-Cl + OH-R-OH + Cl-.
Csatlakozási reakciók (többszörös kötések esetén):
A megszüntetés (elimináció) reakciói többszörös kötések kialakulásával:
Milyen típusú reakciók felelnek meg az alábbiakban bemutatott folyamatoknak?
A reakciómechanizmus feltételezi a kémiai reakciók részletes lépcsőzetes leírását. Ennek során meg kell állapítani, hogy mely kovalens kötések vannak elbomlanak, milyen sorrendben és milyen módon. Ugyanilyen óvatosan írja le az új kötések kialakulását a reakció során.
Figyelembe véve a reakció mechanizmust, először figyelmet kell fordítani arra a módszerre, amely a kovalens kötést megszakítja a reagáló molekulában. Két ilyen módszer létezik: homolitikus és heterolitikus.
Homolitikus és heterolitikus rendszer
a kovalens kötésben lévő megszakadások
A radikális reakciók a kovalens kötés homolitikus (radikális) szakadásán mennek keresztül:
A nem poláros vagy kispólusú kovalens kötések radikális megszakadást mutatnak
(C-C, N-N, C-H) magas hőmérsékleten vagy fény hatására. A CH3 radikális szénatom • 7 külső elektront tartalmaz (a CH4-ben stabil oktetthéj helyett). A radikálisok instabilak, hajlamosak arra, hogy elfogják a hiányzó elektront (akár pár, akár oktett). A stabil termékek előállításának egyik módja a dimerizáció (két gyökök kombinációja):
A radikális reakciók például az alkánok klórozásának, brómozásának és nitrálódásának reakciói:
Az ionos reakciók heterolitikus kötési zavarokkal járnak. Közvetlenül keletkeznek rövid ideig tartó szerves ions - carbocation és carbanions - a szénatomon feltöltve. Az ionos reakciókban a kötő elektronpár nem szétválasztja, hanem teljes mértékben átmegy az egyik atomra, átalakítva azt aniongá:
Erősen poláris (H-O, C-O) és könnyen polarizálható (C-Br, C-I) kötések heterolitikus szakadásra hajlamosak.
Megkülönböztetni a nukleofil reakciókat (nukleofil - a keresőmag, egy elektron hiánya) és az elektrofil reakciók (elektrofil - elektronokat keresnek). Az a kijelentés, hogy egy adott reakció nukleofil vagy elektrofil, feltételesen mindig a reagensre vonatkozik.
A reagens egy egyszerűbb szerkezetű reagáló anyag.
Az alapfelület egy összetettebb szerkezetű kiindulási anyag.
A kilépőcsoport egy cserélhető ion, amely kötődik a szénhez.
A reakciótermék egy új széntartalmú anyag (a reakcióegyenlet jobb oldalán írt).
A nukleofil reagensek (nukleofilek) közé tartoznak a negatív töltésű ionok, az osztatlan elektronpárokkal rendelkező vegyületek, a kettős szén-szén kötésű vegyületek.
Az elektrofil reagensek (elektrofilek) közé tartoznak a pozitív töltésű ionok, a kitöltetlen elektronhéjakkal (AlCl3, BF3, FeCl3) rendelkező vegyületek, karbonilcsoportokkal, halogénekkel alkotott vegyületek. Az elektrofilek bármilyen atomok, molekulák vagy ionok, amelyek képesek egy pár elektront kötni az új kötés kialakításának folyamatában.
Az ionreakciók hajtóereje az ellentétes töltésű ionok vagy a különböző molekulák töredékének részleges töltéssel (+ és -) való kölcsönhatása.
Különböző típusú ionreakciók.
Nukleofil adagolás (először a CN-hez, majd a H + -hoz csatlakozik):
Elektrofil csatolás (először H +, majd X-):
A nukleofilek (bázisok) hatására történő elimináció:
Elválasztás elektrofil (savak) hatása alatt:
1. A következő reakciók esetén mutassa be, mely összeköttetések megszakadnak, és mely új kapcsolatok alakulnak ki:
2. Az izobután brómozás során keletkező monobrómok keverékének összetételét
(CH3) 2CH2CH2. ha ismert, hogy a C-H kötések reaktivitása ebben a reakcióban az elsődleges, szekunder és tercier szénatomokban 1: 82: 1600?
3. Melyek lehetnek radikálisak a kötések homolitikus megzavarása során a vegyületekben:
4. Az alább javasolt reakciókból határozzuk meg a szubsztitúciós reakciókat, addíciós reakciókat, eliminációs reakciókat:
5. A következő vegyületeknél azoknál az elemeknél, amelyeknek elektronegativitási különbsége 0,5 vagy több, jelölje meg a + és - (azaz a polaritást) részleges töltéseket:
6. Hány - és hány - kötés a vegyület molekuláiban:
7. Válasszon az alábbi részecskékből: carbocation és carbanions:
8. A felsorolt részecskék és molekulák közül melyik a nukleofil (Nu) és elektrofilek (E):
9. Az alább felsorolt reakciók esetén jelezze: a) szubsztrát; b) Reagens; c) reakciótermék;
d) kimenő csoport. Határozza meg a reakciókat: nukleofil szubsztitúció (NuS), elektrofil beadás (EAd), bázis elimináció (ElNu) és sav eltávolítása (ElE).
10. Jelölje meg, milyen reakciókat folytat a radikális mechanizmusnak megfelelően, és melyek azok ionos: