Cтраница 1

Разрыв ковалентных связей может произойти в результате сообщения электронам атома дополнительной энергии, например вследствие повышения температуры. Дырка обладает свойствами положительной частицы. Заряд ее равен заряду электрона. При отсутствии внешнего электрического поля дырки совершают хаотическое движение в течение некоторого времени после своего появления, а затем рекомбинируют с одним из свободных электронов. Если есть внешнее электрическое поле, движение электронов и дырок становится направленным, при этом дырки и электроны движутся в противоположных направлениях. Направление потока электронов и дырок зависит от направления внешнего поля.  

Разрыв ковалентных связей может произойти в результате сообщения электронам атома дополнительной энергии, например, вследствие повышения температуры. При разрыве ковалентной связи образуются свободные электроны и пустые места у атомов, от которых оторвались электроны, - дырки. Дырка обладает свойствами положительно заряженной частицы. Заряд ее равен заряду электрона.  

Разрыв ковалентных связей и переход их в ионные легче совершается при повышенных температурах. Особенно легко перестройка связей идет в присутствии следов воды.  

Разрыв ковалентной связи является основной особенностью органических реакций и может осуществляться двумя различными путями: путем гемолитических реакций, при которых электронные пары разрываются симметрично, и путем ге-теролитических реакций, при которых электронные пары переходят от одной частицы к другой как единое целое. Удаление электронов этими двумя путями имеет четко различимые характеристики.  

Разрыв ковалентной связи в молекулах газа обычно приводит к образованию двух нейтральных радикалов. Такие реакции называются атомными или гемолитическими. Разрыв ковалентной связи в молекуле может привести и к образованию двух противоположно заряженных ионов: Такие процессы называются гетера-литическими; они почти не наблюдаются в газах, но очень характерны для растворов. Объясняется это тем, что гетеролитический распад в газах требует затраты большой энергии на преодоление взаимного электростатического притяжения ионов.  

Разрыв ковалентной связи (процесс, обратный образованию связи) может протекать гомолитически или гетеролитически.  

Разрыв ковалентной связи является основной особенностью органических реакций; он может осуществляться двумя путями: гомолитически или гетеролитически.  

Разрыв ковалентной связи - основная особенность органических реакций; он может осуществляться го-молитически и гетеролитически.  

Разрыв ковалентной связи в процессе реакции может произойти в каждом из этих соединений двумя различными способами.  

Разрыв ковалентной связи в молекулах газа обычно приводит к образованию двух свободных радикалов.  

Разрыв ковалентной связи в молекулах газа обычно приводит к образованию двух нейтральных радикалов. Такие реакции называются атомными или гемолитическими. Разрыв ковалентной связи в молекуле может привести и к образованию двух противоположно заряженных ионов. Такие процессы называются гетеролитическими и почти не наблюдаются в газах, но очень характерны для растворов. Объясняется это тем, что гетеро-литический распад в газах требует затраты большой энергии на преодоление взаимного электростатического притяжения ионов. В растворах же большие диэлектрические проницаемости многих растворителей заметно понижают электростатическое притяжение ионов, поэтому энергия гетеролитического разрыва ковалентной связи может стать ниже энергии гемолитического разрыва. Кроме того, гетеролитическому распаду способствует поляризация диссоциирующей связи под действием электрических полей полярных молекул растворителя.  

Разрыв ковалентных связей и переход их в ионные легче совершается при повышенных температурах. Особенно легко перестройка связей идет в присутствии следов воды. Последнее обстоятельство имеет место при коррозии питательной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания (плунжерные пары, форсунки), работающих на топливе с примесями сернистых соединений.  

Способы разрыва связей в молекулах органических веществ и механизмы органических реакций

Разрыв ковалентной связи может происходить двумя способами .

1. Разрыв связи, при котором каждый атом получает по одному электрону из общей пары, называется гомолитическим :

Например,

CH 4 свет → CH 3 ∙+∙H

Cl 2 свет → Cl∙+∙Cl

В результате гомолитического разрыва образуются сходные по электронному строению частицы, каждая из которых имеет неспаренный электрон. Такие частицы называются свободными радикалами .

Радикал – свободный атом или частица с неспаренными электронами, неустойчив и способный быстро вступать в химическую реакцию.

Гомолитический разрыв сопровождает процессы, осуществляемые при высоких температурах; на свету; при радиоактивном облучении в отсутствие растворителя (в газовой фазе) или неполярных растворителях. Гомолитическому разрыву подвергаются малополярные или неполярные связи C - C , C - H , Cl - Cl и др.

2. Если при разрыве связи общая электронная пара остается у одного атома, то такой разрыв называется гетеролитическим :

А + - электрофильная частица, :В - - нуклеофильная частица

Например,

CH 3 Сl → CH 3 + +:Cl -

В результате образуются разноименно заряженные ионы - катион и анион . Если заряд иона сосредоточен на атоме углерода, то катион называют карбокатионом , а анион - карбанионом .

Карбокатион

Карбоанион

Устойчивы более разветвлённые катионы!

Ионный тип разрыва связи характерен для П- связей и полярных σ – связей; при наличии полярного растворителя или катализатора.

Классификация органических реакций

I . Классификация по механизму реакции

В зависимости от способа разрыва ковалентной связи в реагирующей молекуле органические реакции подразделяются на радикальные и ионные реакции .

1. Гомолитические (радикальные) реакции

Например, галогенирование алканов (реакция цепная)

CH 4 + Cl 2 hν → CH 3 Cl + HCl (1 стадия) ;

CH 3 Cl + Cl 2 hν → CH 2 Cl 2 + HCl (2 стадия);

С H 2 Cl 2 + Cl 2 hν → CHCl 3 + HCl (3 стадия);

CHCl 3 + Cl 2 hν → CCl 4 + HCl (4 стадия).

Внимание! В реакциях замещения алканов легче всего замещаются атомы водорода у третичных атомов углерода, затем у вторичных и, в последнюю очередь, у первичных.

2. Гетеролитические (ионные)

Гетеролитический распад ковалентной полярной связи приводит к образованию нуклеофилов (анионов) и электрофилов (катионов):

а)

б) H 2 O → H + + OH -

Образовавшиеся ионы вступают в дальнейшие превращения, например:

CH 3 + + OH - → CH 3 OH

электрофилнуклеофил

Ионные реакции делятся по характеру реагента, действующего на молекулу, на электрофильные и нуклеофильные .

Электрофил E (любящий электроны) – это частица, которая атакует атом углерода органического соединения, отнимая у него электронную пару (является акцептором электронов). Примеры частиц – электрофилов: H 3 O + , H + , HCl , HNO 3 , NO 2 + , AlCl 3 и др

Нуклеофил N (любящий ядро) – это частица, которая атакует атом углерода, предоставляя ему электронную пару (является донором электронов). Такие частицы, как правило, обладают основными свойствами. К ним относятся: OH - , Cl - , S 2- , NH 3 , H 2 O , R - OH , CH 3 O - и др

Нуклеофильные реакции – это реакции органических веществ с нуклеофилами, т.е. анионами или молекулами, которые предоставляют электронную пару на образование новой связи:

СH 3 Br (субстрат) + NaOH (реагент-нуклеофил) →CH 3 OH + NaBr

Электрофильные реакции – реакции органических соединений с электрофильными реагентами, т.е. катионами или молекулами, которые имеют свободную орбиталь, готовые принять электронную пару для образования новой связи

C 6 H 6 (субстрат) + HO : - NO 2 + (реагент –электрофил) → C 6 H 5 –NO 2 + H – OH

II . Классификация по направлению и конечному результату химического превращения

Это реакции замещения, присоединения, отщепления (элиминирования), перегруппировки, окисления и восстановления

Реакции замещения - замена атомов водорода или группы атомов на другой атом или группу атомов

Тема: «Способы образования и разрыва ковалентной связи. Типы реакционноспособных частиц в органической химии»

Тип занятия: лекция

Цель:1. Рассмотреть способы образования и разрыва ковалентной связи. Познакомить учащихся с типами реакционноспособных частиц в органической химии.

2. Продолжить развитие понятий о типах химических реакций.

3. Воспитывать творческий интерес к предмету.

Оборудование и реактивы

План занятия:

Приветствие, перекличка

Опрос опорных знаний

Изучение нового материала:

Обменный механизм образования ковалентной связи. Гомолитический разрыв связи;

Донорно – акцепторный механизм образования ковалентной связи. Гетеролитический разрыв связи;

Закрепление

Д/З §9, лекция

Ход занятия

2. экспресс – опрос:

Дайте определение реакций отщепления.

Какие реакции называют реакциями дегидрирования, дегидротации?

Какая разница между реакциями дегалогенирования и дегидрогалагенирования?

Сформулируйте определение реакций полимеризации.

Какой процесс называют окислением (восстановлением) в органической химии? Что при этом происходит?

Как соотносятся между собой реакции гидрирования и восстановления?

Работа по карточкам.

Ответы в-1 задание 1 а) полимеризация, б)замещение,в) отщепление, г)окисление. Зад 2. В. Зад 3 – отщепление, присоединение, замещение

В-2 зад 1 а) отщепление,б) замещение, в) изомеризации, г) присоединение. Зад 2 – г. зад 3 отщепление, присоединение,окисление, окисление

2. Изучение нового материала

1 . Способы разрыва ковалентной связи в органических соединениях

Для органических соединений наиболее характерна ковалентная связь и молекулярное строение. Существует два способа образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный. Первый предполагает обобществление по одному неспаренному электрону каждого атома. По второму способу один атом (донор) представляет для образования связи неподеленную пару электронов, а второй (акцептор) – свободную (вакантную) орбиталь. В обоих случаях между атомами возникает ковалентная связь за счет образования общей электронной пары.

Сущность любой химической реакции заключается в образовании новых молекул, из тех же самых атомов, из которых были образованны исходные вещества. Следовательно, одни химические связи должны разорваться, другие – образоваться. Формально разрыв ковалентной химической связи – это процесс, обратный ее образованию:

На доске: А:В↔А∙+В∙ и А:В↔А + □+В - :

В результате разрыва (схема) химической связи могут образовываться как частицы с неспаренным электроном (атомы или радикалы), так и заряженные частицы – ионы(катионы и анионы). В первом случае первая пара электронов «поровну» делиться между связанными атомами. Такой разрыв называется ГОМОЛИТИЧЕСКИМ. Во втором случае оба электрона ковалентной связи остаются у одного атома, атома более электроотрицательного элемента. Это гетеролитический разрыв связи.

2 . Типы реакционноспособных частиц в органической химии

Как правило осколки молекулы(радикалы и ионы), образующиеся после разрыва связи, живут очень короткое время. Они стабилизируются, образуя связи с другими атомами и группами, т.е. проявляют ВЫСОКУЮ РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ. Однако эти реакционноспособные частицы в прямом смысле разборчивы в своих связях. Для стабилизации радикала ему нужна частица с неспаренным электроном. Анион или атом с неподеленной парой электронов ищет для образования связи атом с вакантной орбиталью. Катиону необходим «партнер» с избытком электронной плотности. Поэтому все реагенты в органической химии делятся на три группы: R∙ радикальный реагент (радикал); А + электрофильный реагент (электрофил те же катионы или молекулы, имеющие пустую орбиталь, атакующие в молекуле субстрата места с повышенной электронной плотностью), электро + фил= любящий электрон, отрицательный заряд; В - : - нуклеофильный реагент (нуклеофил он же анион или молекулы, имеющие неподеленную электронную пару и взаимодействующие с участками молекулы субстрата на которых сосредоточен частичный положительный заряд ), нуклеос+фил=любящий протон, положительный заряд. Пример СН3→ОН+:Br - →