To tylko jedna z 28 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
REAKCJE SUBSTYTUCJI
W reakcji metanu z chlorem w obecno ci wiat a lub w podwy szonej temperaturze tworz si
produkty, w których atom (atomy) wodoru zostaj zast pione przez atom (atomy) chloru.
Powstaj chloroalkany i wydziela si przy tym chlorowodór:
Cl2/hν lub ∆
CH4
nadmiar
CH3Cl + CH2Cl2 + CHCl3 + CCl4 + HCl
dz c po liczbie produktów reakcja jest skomplikowana. Pojawiaj si pytania dlaczego
powstaje mieszanina produktów, z ilu etapów sk ada si reakcja i jaka jest kolejno przemian
prowadz cych od substratów do produktów. Jakie znaczenie dla tej reakcji ma wiat o lub ciep o?
Pytania te dotycz mechanizmu reakcji. Odpowied na nie otrzymuje si na podstawie
kojarzenia wniosków wynikaj cych z obserwacji eksperymentów. Poznanie mechanizmów
reakcji u atwia zrozumienie chemii organicznej.
Badaj c reakcj chlorowania metanu mo na zauwa
, e:
metan i chlor nie reaguj z sob w ciemno ci;
do reakcji w ciemno ci dochodzi ale po ogrzaniu reagentów
powy ej 250oC;
reakcja biegnie równie w temperaturze pokojowej pod
wp ywem wiat a UV;
obecno nawet ma ej ilo ci tlenu zmniejsza na chwil szybko reakcji,
jednak po pewnym czasie wraca do poprzedniej szybko ci;
czas spowolnienia szybko ci reakcji (okres inhibicji) zale y od
ilo ci dodanego tlenu.
Obserwacje te u atwiaj zaproponowanie mechanizmu reakcji, a przyj ty mechanizm nie mo e
by w sprzeczno ci z adn z cech reakcji.
Zarówno inicjowanie reakcji przez wiat o lub podwy szon temperatur oraz inhibituj ce
dzia anie tlenu sugeruj , e jest to reakcja rodnikowa. Zaczyna si ona od homolitycznego
rozpadu wi zania w jednym z reagentów:
A B
hν
A. + B .
lub UV
W wyniku homolizy, czyli rozpadu wi zania powstaj fragmenty (atomy lub grupy atomów),
przy czym ka dy z nich zawiera niesparowany elektron. Takie fragmenty nazywane s
rodnikami. Je eli niesparowany elektron przypisany jest do atomu w gla to mamy do czynienia z
karborodnikiem.
Znana jest równie heteroliza, czyli taki rozpad wi zania w wyniku którego para elektronów
tworz ca wi zanie pozostaje przy jednym z fragmentów. Ten fragment nosi nazw anionu (jest
obdarzony adunkiem ujemnym), a drugi fragment z adunkiem dodatnim nazywany jest
kationem.
A B
A+ + :B-
1
Fragmenty heterolizy, w których adunki znajduj
odpowiednio karboanionem i karbokationem.
si
przy atomach w gla nazywane s
Ka de wi zanie ma okre lon specyficzn si i do jego zerwania potrzebna jest energia. Im
wi ksza energia wi zania, tym wi kszej potrzeba energii do jego rozerwania. Minimalna
energia potrzebna do rozerwania wi zania nazywa si energi dysocjacji. Mo e ona by
dostarczona w postaci ciep a (odpowiednio wysokiej temperatury reakcji), promieniowania (np.
UV) lub w inny sposób.
A B
energia
A. + B.
dysocjacji
Energia dysocjacji (homolizy) wybranych wi za A−B → A. + B.
wi zanie
H−H
H−F
H−Cl
H−Br
H−I
Cl−Cl
NC−H
H
∆Ho
[kcal/mol]
104
136
103
88
71
58
130
112
wi zanie
(CH3) 3C−I
H2C=CH−H
H2C=CH−Cl
H2C=CHH2C−H
H2C=CHH2C−Cl
Br−Br
HCC−H
C H
H2
CH2 CH3
72
CH3
CH2 Cl
70
Cl
H3C−H
H3C−Cl
H3C−Br
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)