Главная » Этимология слов

Что значит протекают по ионному механизму

Содержание
  1. Ионный (правило В.В. Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии
  2. Содержание:
  3. Ионный механизм
  4. Правило Владимира Васильевича Марковникова
  5. Радикальный механизм
  6. Механизмы реакций в органической химии
  7. Механизмы разрыва химических связей в органических реакциях
  8. Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
  9. Ионный и радикальный механизмы химических реакций органической химии

Ионный (правило В.В. Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии

Содержание:

Органическая химия вызывает страх при виде формул из этого раздела, но давайте перестанем бояться и углубимся в изучение взаимодействия веществ.

Что же из себя представляют механизмы реакций?
Это детальное разъяснение процесса перехода субстрата в продукт. В органике выделяются два типа механизмов химических реакций, ионный и радикальный.

Ионный механизм

Происходит разрыв связи, во время которого, общая пара электронов остается у одного атома, что приводит к возникновению заряженных частиц — ионов (катионов и анионов). Будучи гетероциклическим, этот разрыв возможен при ковалентной связи.

В ходе получаются:

  • Нуклеофил – обладающая парой электронов на своем внешнем энергетическом уровне частица, которая образует новые ковалентные связи. Примерами могут послужить: SCN — ,Br — , CN — , Cl — ,I — , OH — и другие анионы и соединения с неподеленной электронной парой.
  • Электрофил – обладающая незаполненной на внешнем энергетическом уровне электронную орбиталь частица, являющаяся электронным акцептором. Например: H3O + , CH3CO + , AlCl3,BF3, катионы, карбокатионы, электронодефицитные нейтральные молекулы, а так же молекулы с сильнополяризованной связью.

Типичными представителями ионных реакций отмечают взаимодействия электролитов в растворах, которые знакомы нам с первых шагов познания неорганической химии, реакции присоединения к непредельным углеводородам, дегидрирование спиртов и замещение гидроксильной группы в спиртах.

Правило Владимира Васильевича Марковникова

Формулировка гласит следующим образом: при присоединении протонных кислот или воды к несимметричным алкенам или алкинам, атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода. Проще говоря, атом водорода присоединяется к тому атому углерода, у которого наименьшее количество связей с водородом, рассмотрим это заключение на примере гидрогалогенирования пропена:

Читайте также:  Балахон с кистями что это значит

Но также существуют и исключения из этого правила, когда заместитель при двойной связи оттягивает электронную плотность на себя

или при присоединении в присутствии пероксидов

Радикальный механизм

Происходит деление общей пары электронов между атомами, приводя к образованию нейтрально заряженных частиц (радикалов), которые имеют неспаренные электроны. Будучи гомолитическим, такой разрыв возможен при малополярной ковалентной связи.

Реакции, проходящие по этому механизму, происходят в газовой фазе с огромной скоростью, зачастую сопровождаясь взрывом. Сами радикальные взаимодействия возникают между образовавшимися в ходе взаимодействия нейтрально заряженными частицами и молекулами.

Весьма немалое количество органических реакций протекают по радикальному механизму, например: галогенирование алканов, полимеризация этилена и синтез аммиака.

Источник

Механизмы реакций в органической химии

Ионный (правило В.В. Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии.

Механизмы разрыва химических связей в органических реакциях

Гомолитический разрыв связи – это такой разрыв химической связи, когда каждый атом получает при разрыве связи по одному электрону из общей электронной пары.

Образующиеся при этом частицы — это свободные радикалы.

В органической химии чаще всего атакующей электрофильной частицей является протон H +

бромирование кратной связи

гидратация двойной связи

присоединение аминов или NH3

Присоединение по правилу Марковникова — типичный пример ионного типа механизма химической реакции:

водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.

В основном, это реакции присоединения к кратным связям или обменные реакции.

Присоединение против правила Марковникова:

  • заместитель при двойной связи оттягивает электронную плотность на себя
  • если реакция присоединения идет не по электрофильному, а по радикальному механизму,

Ионные реакции проводят:

  • при невысокой температуре;
  • в полярных растворителях (в воде, например)

Радикальный механизм химической реакции

— механизм, приводящий к образованию радикалов.

Соответственно, образуются органические частицы — радикалы — имеющие неспаренный электрон.

Такие частицы образуются при разрыве неполярных \ слабо полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гомолитический разрыв связей:

Образовавшиеся радикалы могут взаимодействовать друг с другом.

Классическая реакция, идущая по радикальному механизму — хлорирование метана (обязательно на свету):

Радикальные реакции проводят:

  • при высокой температуре,
  • под действием света или радиоактивном облучении.
  • примеры ЕГЭ — вопросов по механизмам органических реакций

Источник

Оцените статью
© 2024 Значения слов и выражений
Свободные радикалы – это частицы, каждая из которых содержит один неспаренный электрон.

A:B → A∙ + ∙B

Гомолитический разрыв связи характерен для слабо полярных или неполярных связей.

Условия протекания радикальных реакций:

  • Повышенная температура;
  • Неполярный растворитель или отсутствие растворителя
  • Реакция протекает под действием света или ультрафиолетового излучения
  • В системе присутствуют свободные радикалы или источники свободных радикалов.

Например , взаимодействие метана с хлором протекает по цепному радикальному механизму.

То есть реакция протекает как цепь последовательных превращений с участием свободных радикалов.

Свободные радикалы R∙ – это атомы или группы связанных между собой атомов, которые содержат один или несколько неспаренных электронов. Свободные радикалы – очень активные частицы, которые стремятся образовать связь с каким-либо другим атомом.

Этапы радикально-цепного процесса:

Стадия 1. Инициирование цепи. Под действием кванта света или при нагревании молекула галогена распадается на радикалы:

Cl:Cl → Cl⋅ + ⋅Cl

Стадия 2. Развитие цепи. Радикалы взаимодействуют с молекулами с образованием новых молекул и радикалов. Радикал галогена взаимодействует с молекулой алкана и отрывает от него водород. При этом образуется промежуточная частица – алкильный радикал, который в свою очередь взаимодействует с молекулой хлора:

CH4 + ⋅Cl → CH3⋅ + HCl

Стадия 3. Обрыв цепи. При протекании цепного процесса рано или поздно радикалы сталкиваются с радикалами. При этом образуются молекулы, т.е. радикальный процесс обрывается. Могут столкнуться разные радикалы, в том числе два метильных радикала:

Гетеролитический (ионный) разрыв связи – это такой разрыв химической связи, когда один из атомов получает при разрыве общую электронную пару.

При гетеролитическом разрыве связи образуются ионы – положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион.

A:B → A: – + B +

Если на атоме углерода сосредоточен положительный заряд, то такой катион называют карбокатионом.

Если на атоме углерода сосредоточен отрицательный заряд, то такой анион называют карбоанионом.

Гетеролитический (ионный) механизм характерен для полярных и легко поляризуемых связей.

Условия протекания ионных реакций:

  • Относительно невысокая температура;
  • Использование полярного растворителя;
  • Использование катализатора.

Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование). Например, этилен взаимодействует с бромоводородом:

Реакция протекают по механизму электрофильного присоединения в несколько стадий.

I стадия. Электрофилом является протон Н + в составе бромоводорода. Катион водорода присоединяется к атому углерода при двойной связи и образуется карбокатион . На втором атоме углерода, который потерял электроны π-связи, образуется положительный заряд:

II стадия. Карбокатион взаимодействует с анионом Br – :

При присоединении галогеноводородов и других полярных молекул к симметричным алкенам образуется одно вещество.

Например , при присоединении бромоводорода к этилену образуется только бромэтан.

При присоединении полярных молекул к несимметричным алкенам образуется смесь изомеров. При этом выполняется правило Марковникова.

Правило Марковникова: при взаимодействии полярных молекул типа НХ с несимметричными алкенами водород преимущественно присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.

Например , при взаимодействии хлороводорода HCl с пропиленом атом водорода присоединяется преимущественно к атому углерода группы СН2=, поэтому преимущественно образуется 2-хлорпропан. При этом 1-хлорпропан образуется в незначительном количестве:

В некоторых случаях присоединение к двойным связям происходит против правила Марковникова.

Исключения из правила Марковникова:

1) Если в молекуле присутствует заместитель, который оттягивает на себя электронную плотность двойной связи.

Например , при взаимодействии 3-хлорпропена с хлороводородом HCl преимущественно образуется 1,3-дихлорпропан. Атом хлора смещает к себе электронную плотность, поэтому π-электронная плотность двойной связи смещена к менее гидрогенизированному атому углерода:

2) Если в реакционной системе присутствуют свободные радикалы или источники свободных радикалов, то реакция присоединения полярных молекул вида НХ к двойной связи протекает по радикальному механизму против правила Марковникова.

Например , при присоединении бромоводорода к пропилену в присутствии пероксидов (H2O2 или R2O2) преимущественно образуется 1-бромпропан:

Источник

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Ионный и радикальный механизмы
химических реакций органической химии

Ионный механизм химической реакции

Судя по названию, ионный механизм реакции — это механизм, приводящий к образованию ионов. Соответственно, образуются органические катионы и анионы — карбокатионы или карбоанионы.

Такие ионы образуются при разрыве полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гетеролитический разрыв связей:

  • карбокатионы будут взаимодействовать с нуклеофильными частицами,
  • анионы – с электрофильными частицами (катионы металлов, галогены и др.)
  • карбоанионы ( у них «избыток» электронов) будут взаимодействовать с электрофильными частицами.

Пример ионного механизма химической органической реакции:

Нуклеофильные частицы:

Электрофильные частицы:

Электрофильные и нуклеофильные реакции

Нуклеофильные реакции — органическое вещество реагирует с нуклеофильным реагентом.

S N — substitution nucleophile

Ad N — addition nucleophile

СH 3 Cl + NaOH -> СH3 OH + NaCl

нуклеофильное замещение протекает в тяжелых условиях ( t,p),

но если в бензольном кольце будут электроноакцепторные

заместители, то реакции пойдут намного легче,

электронодонорные — наоборот — затрудняют реакцию

 H 2 C=O + HCN -> H2C (CN)(OH)

HС≡CH + H2O -> ( Hg 2+ )->

Электрофильные реакции — органическое вещество реагирует с электрофильным реагентом

S E Ar — substitution electrophilic reaction

Ad E — addition electrophilic reaction

У аренов:

( образуется промежуточная частица NO 2 + )

C6H6 + CH 3Cl -> C6H5CH 3 + HCl