Что значит реакции по ионному механизму

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:

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

A:B → A: – + B +

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.

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

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:

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

1.4.10 Ионный и радикальный механизмы реакций в органической химии

Видеоурок: Классификация реакций: ионные и радикальные реакции

Лекция: Ионный и радикальный механизмы реакций в органической химии

На предыдущих уроках мы рассматривали различные типы неорганических реакций, классифицируемых по тепловому эффекту, обратимости, изменению степени окисления и др. На данном уроке пойдет речь о типах органических химических реакций, которые классифицируются по механизму разрыва существующих химических связей и образования новых. Выделяют радикальный и ионный механизмы реакций.

Радикальный механизм

Если общая электронная пара делится между атомами, образуются радикалы – нейтральные частицы, имеющие неспаренные электроны. Такой разрыв возможен при неполярной или малополярной ковалентной связи, называется радикальным и является гомолитическим:

Химические реакции с участием радикалов происходят в газовой фазе при большой скорости. Чаще всего со взрывом. Радикальные реакции проходят между появившимися в ходе реакции радикалами и молекулами.

Такие реакции называются цепными.

Инициация галогенирования, обычно, происходит под действием облучения:

R∙ + Cl-Cl → Cl∙ + R-Cl

Радикальными являются большое количество реакций горения органических и неорганических веществ. Сюда можно отнести: синтез воды, аммиака, полимеризацию этилена.

Ионный механизм

Если при разрыве связи общая электронная пара остается у одного атома образуются ионы (катионы и анионы). Такой разрыв возможен при полярной ковалентной связи, называется ионным и является гетероциклическим:

В результате такого разрыва образовались:

• Нуклеофил – частица, имеющая пару электронов на внешнем энергетическом уровне, образующая новые ковалентные связи. Это донор электронов. Примеры нуклеофилов: H₂O, OH — , R-OH, Cl — , S 2- , NH₃ и др.
• Электрофил – частица, имеющая незаполненную электронную орбиталь на внешнем энергетическом уровне. Это акцептор электронов. Примеры электрофилов: H₃O + , H + , HCl, HNO₃, NO₂ + и др.

Ионными являются реакции электролитов в растворе (неорганическая химия). А из органической химии – реакции присоединения к алкенам, окисление, дегидрирование спиртов, замещение спиртовой группы.

Возник вопрос по теме? Задавайте его репетитору по химии 👉 Джапарову Тамерлану

Источник

Что значит реакции по ионному механизму

• Главная
• Обучение
• Предварительный просмотр

• Мероприятия / ВИШР
• Обучение
• Тренажер ЕГЭ
• Учебные пособия
• Игры
• 120 лет ТПУ. Викторина онлайн
• Университетские субботы
• Высшая инженерная школа России

Химия

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

Ионный механизм реакции. Правило Марковникова

Механизмом реакции называют детальное описание химической реакции, которое включает элементарные стадии.

При протекании химических реакций в молекулах органических соединений происходит разрыв ковалентных связей. Разрыв ковалентной связи может происходить по гетеролитическому (ионному) или гомолитическому (радикальному) механизмам. В зависимости от этого механизм реакции бывает ионный или радикальный.

Ионный разрыв или гетеролиз приводит к образованию катиона и аниона. При этом общая электронная пара остается у одного из образующихся фрагментов:

Если заряды в таких частицах находятся на атоме углерода, их называют – карбокатионы и карбанионы, например:

Примером ионной реакции может служить присоединение галогеноводородов к алкенам. Рассмотрим реакцию пропилена с хлороводородом:

Механизм реакции электрофильного присоединения HCl к алкену

На первой стадии происходит распад молекулы хлороводорода на ионы и протон (катион водорода) атакует место повышенной электронной плотности – π-связь пропена. При этом образуется промежуточный π-комплекс:

Катион водорода вытягивает электронную пару π-связи и образует ковалентную связь с одним из атомов углерода. Из пропилена может образоваться два катиона: изопропил-карбокатион и пропил-карбокатион:

Изопропил-катион более стабилен, чем пропил-катион, благодаря положительному индукционному эффекту двух метильных групп. Далее более устойчивый катион (более долгоживущий) присоединяет анион галогена:

Таким образом, основным продуктом реакции является 2-хлорпропан.

В 1986 году В.В.Марковников сформулировал правило: при ионном присоединении кислоты к двойной углерод-углеродной связи алкена, водород присоединяется к атому углерода, который имеет большее число атомов водорода (который более гидрогенизирован):

Более точно правило Марковникова можно сформулировать так: присоединение протона к алкену происходит с образованием наиболее стабильного карбокатиона.

Источник

Вам также может понравиться

Бухгалтерские термины и определения

ПРОЦЕДУРЫ ОТКЛЮЧЕНИЯ Процессы, обеспечивающие изоляцию

Происхождение слова «вокзал»

О том, что представляют собой современные вокзалы

Этимология слова «сланцы»

Сланцы — летняя открытая обувь, особенно популярная