Гомолиз и гетеролиз
Два способа разорвать связь
Связь — пара электронов. При разрыве она может разделиться поровну или целиком уйти к одному атому.
Как определить тип разрыва
- Гомолиз: каждый атом получает по одному электрону — образуются радикалы. Рисуют двумя стрелками-«крючками».
- Гетеролиз: пара уходит к более электроотрицательному атому — образуются катион и анион. Рисуют одной полной стрелкой.
- Неполярные связи (\(\ce{Cl-Cl}\), \(\ce{Br-Br}\), \(\ce{O-O}\) в пероксидах) на свету или при нагревании рвутся гомолитически. Полярные связи (\(\ce{C-Br}\), \(\ce{C-O}\) в протонированных спиртах) в полярных растворителях — гетеролитически.
Примеры
1. \(\ce{Cl2}\) на свету: \(\ce{Cl-Cl -> 2Cl.}\) — два атома-радикала.
2. 2-Бром-2-метилпропан в воде: \(\ce{(CH3)3C-Br -> (CH3)3C+ + Br-}\) — пара уходит к брому.
3. Пероксид бензоила при нагревании — гомолиз связи O–O: инициатор радикальных реакций.
4. Протонированный спирт: \(\ce{(CH3)3C-OH2+ -> (CH3)3C+ + H2O}\) — уходит нейтральная вода.
errorПара уходит к электроотрицательному атому
При гетеролизе связи C–Br образуется карбокатион и бромид-ион, а не карбанион и \(\ce{Br+}\): пару забирает более электроотрицательный бром.
edit_noteПопробуйте сами
Какие частицы получатся при гомолизе связи O–O в пероксиде водорода? А при гетеролизе связи C–Br в бромметане?
expand_moreПоказать решение
Гомолиз: два радикала \(\ce{HO.}\). Гетеролиз: \(\ce{CH3+}\) и \(\ce{Br-}\) (на деле свободный метил-катион не образуется — метилбромид реагирует по \(S_N2\)).
Интермедиаты: карбокатионы, радикалы, карбанионы
Частицы, образующиеся при разрыве связей, живут недолго, но определяют ход реакции.
Как описать интермедиат
- Карбокатион \(\ce{R3C+}\): три связи, секстет, \(sp^2\), плоский, пустая \(p\)-орбиталь — электрофил.
- Радикал \(\ce{R3C.}\): три связи и неспаренный электрон, почти плоский — ищет электрон.
- Карбанион \(\ce{R3C-}\): три связи и пара, \(sp^3\), пирамида — нуклеофил и основание.
- Карбен \(\ce{R2C:}\): две связи и пара — очень реакционноспособен.
Примеры
1. трет-Бутил-катион — плоский, стабилизирован тремя метилами.
2. Метильный радикал — почти плоский.
3. Ацетиленид-ион \(\ce{HC#C-}\) — карбанион с парой в \(sp\)-орбитали.
4. Дихлоркарбен \(\ce{:CCl2}\) — из хлороформа и щёлочи.
errorРадикал — не ион
Атом хлора \(\ce{Cl.}\) и хлорид-ион \(\ce{Cl-}\) различаются одним электроном, но ведут себя противоположно: атом хлора сам отрывает водород, хлорид-ион — устойчивая частица.
edit_noteПопробуйте сами
Какая гибридизация у атома углерода в метил-анионе и в метил-катионе?
expand_moreПоказать решение
Анион — \(sp^3\) (три связи и пара), катион — \(sp^2\) (три связи, пар нет).
push_pinГлавное
При гомолизе пара электронов делится поровну — образуются радикалы (стрелки-«крючки»); так рвутся неполярные связи под действием света или нагревания. При гетеролизе пара уходит к более электроотрицательному атому — образуются катион и анион; так рвутся полярные связи в полярных растворителях. Интермедиаты: карбокатион (плоский, \(sp^2\), секстет), радикал (почти плоский, семь электронов), карбанион (пирамида, пара).
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.