Mekanisme reaksi. Apa mekanisme reaksi dalam kimia organik? Klasifikasi reaksi kimia berdasarkan mekanisme

Jenis reaksi kimia dalam kimia anorganik dan organik.

1. Reaksi kimia adalah proses terbentuknya zat lain dari suatu zat. Tergantung pada sifat prosesnya, jenis reaksi kimia dibedakan.

1)Menurut hasil akhir

2) Berdasarkan pelepasan atau penyerapan panas

3) Berdasarkan reversibilitas reaksi

4) Berdasarkan perubahan bilangan oksidasi atom-atom penyusun zat yang bereaksi

Menurut hasil akhir, reaksinya adalah dari jenis berikut:

A) Substitusi: RH+Cl 2 →RCl+HCl

B) Aksesi: CH 2 =CH 2 +Cl 2 →CH 2 Cl-CH 2 Cl

B) Eliminasi: CH 3 -CH 2 OH → CH 2 =CH 2 +H 2 O

D) Penguraian: CH 4 →C+2H 2

D) Isomerisasi

E) Pertukaran

G) Koneksi

Reaksi penguraian adalah proses di mana dua atau lebih zat lain terbentuk dari satu zat.

Reaksi pertukaran adalah suatu proses dimana zat-zat yang bereaksi menukar bagian-bagian penyusunnya.

Reaksi substitusi terjadi dengan partisipasi zat sederhana dan kompleks, sebagai akibatnya zat sederhana dan kompleks baru terbentuk.

Sebagai akibat reaksi majemuk dari dua atau lebih zat akan terbentuk zat baru.

Berdasarkan pelepasan atau penyerapan panas, jenis reaksinya adalah sebagai berikut:

A) Eksotermik

B) Endotermik

Eksotermik – Ini adalah reaksi yang terjadi dengan pelepasan panas.

Endotermik- Ini adalah reaksi yang terjadi dengan penyerapan panas dari lingkungan.

Berdasarkan reversibilitasnya, reaksi ada beberapa jenis berikut:

A) Reversibel

B) Tidak dapat diubah

Reaksi yang berlangsung hanya dalam satu arah dan diakhiri dengan perubahan sempurna zat awal yang bereaksi menjadi zat akhir disebut reaksi tidak dapat diubah.

Reversibel Reaksi yang terjadi secara serentak dalam dua arah yang berlawanan disebut.

Berdasarkan perubahan bilangan oksidasi atom-atom penyusun zat yang bereaksi, jenis reaksinya adalah sebagai berikut:

A) Redoks

Reaksi yang terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom (di mana perpindahan elektron dari satu atom, molekul, atau ion ke atom lain) disebut redoks.

2. Menurut mekanisme reaksinya, reaksi dibedakan menjadi ionik dan radikal.

Reaksi ionik– interaksi antar ion sebagai akibat putusnya ikatan kimia secara heterolitik (sepasang elektron seluruhnya menuju ke salah satu “fragmen”).

Reaksi ionik terdiri dari dua jenis (berdasarkan jenis reagennya):

A) elektrofilik - selama reaksi dengan elektrofil.

Elektrofil– golongan yang mempunyai orbital atau pusat bebas dengan kerapatan elektron tereduksi pada beberapa atom (contoh: H+, Cl - atau AlCl 3)

B) Nukleofilik - selama interaksi dengan nukleofil

Nukleofil – ion atau molekul bermuatan negatif dengan pasangan elektron bebas (saat ini tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kimia).

(Contoh: F - , Cl - , RO - , I -).

Proses kimia nyata jarang dapat dijelaskan dengan mekanisme sederhana. Pemeriksaan rinci terhadap proses kimia dari sudut pandang kinetik molekuler menunjukkan bahwa sebagian besar berlangsung melalui mekanisme rantai radikal; kekhasan reaksi berantai adalah pembentukan radikal bebas pada tahap peralihan (fragmen molekul atau atom yang tidak stabil dengan masa hidup yang singkat). , semuanya memiliki komunikasi gratis.

Proses pembakaran, ledakan, oksidasi, reaksi fotokimia, dan reaksi biokimia pada organisme hidup berlangsung melalui mekanisme berantai.

Sistem rantai memiliki beberapa tahapan:

1) nukleasi rantai - tahap reaksi berantai, yang mengakibatkan munculnya radikal bebas dari molekul jenuh valensi.

2) kelanjutan rantai - tahapan rantai sirkuit, melanjutkan dengan mempertahankan jumlah total tahapan bebas.

3) pemutusan rantai - tahap dasar dari rantai proses yang menyebabkan hilangnya ikatan bebas.

Ada reaksi berantai bercabang dan tidak bercabang.

Salah satu konsep rantai yang paling penting adalah panjang rantai- jumlah rata-rata tahapan dasar kelanjutan rantai setelah munculnya radikal bebas hingga hilangnya radikal bebas.

Contoh: Sintesis Hidrogen Klorida

1) CL 2 menyerap kuantum energi dan bayangan radikal 2: CL 2 +hv=CL * +CL *

2) partikel aktif bergabung dengan m-molekul H 2 membentuk hidrogen klorida dan partikel aktif H 2: CL 1 + H 2 = HCL + H *

3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * dst.

6)H * +CL * =HCL - rangkaian terbuka.

Mekanisme bercabang:

F * +H 2 =HF+H * dst.

F * +H 2 =HF+H * dst.

Dalam air lebih rumit - radikal OH*, O* dan radikal H* terbentuk.

Reaksi yang terjadi di bawah pengaruh radiasi pengion: sinar-X, sinar katoda, dan sebagainya - disebut radiokimia.

Sebagai hasil interaksi molekul dengan radiasi, terjadi disintegrasi molekul dengan pembentukan partikel paling reaktif.

Reaksi semacam itu mendorong rekombinasi partikel dan pembentukan zat dengan kombinasi berbeda.

Contohnya adalah hidrazin N 2 H 4 - salah satu komponen bahan bakar roket. Baru-baru ini, upaya telah dilakukan untuk memperoleh hidrazin dari amonia melalui paparan sinar-γ:

NH 3 → NH 2 * + H*

2NH 2 *→ N 2 H 4

Reaksi radiokimia, misalnya radiolisis air, penting bagi kehidupan organisme.

Literatur:

1. Akhmetov, N.S. Kimia umum dan anorganik / N.S. – edisi ke-3. – M.: Sekolah Tinggi, 2000. – 743 hal.

1. Korovin N.V. Kimia umum / N.V. Korovin. – M.: Sekolah Tinggi, 2006. – 557 hal.
2. Kuzmenko N.E. Kursus singkat kimia / N.E. Kuzmenko, V.V.Eremin, V.A. Popkov. – M.: Sekolah Tinggi, 2002. – 415 hal.
3. Zaitsev, O.S. Kimia umum. Struktur zat dan reaksi kimia / O.S. – M.: Kimia, 1990.
4. Karapetyant, M.Kh. Struktur materi / M.Kh. Karapetyants, S.I.Drakin. – M.: Sekolah Tinggi, 1981.
5. Cotton F. Dasar-dasar kimia anorganik / F. Cotton, J. Wilkinson. – M.: Mir, 1981.
6. Ugay, Ya.A. Kimia umum dan anorganik / Ya.A.Ugai. – M.: Sekolah Tinggi, 1997.

Mekanisme reaksi organik

Nama parameter	Arti
Topik artikel:	Mekanisme reaksi organik
Rubrik (kategori tematik)	Pendidikan

Klasifikasi reaksi

Ada empat jenis reaksi utama yang melibatkan senyawa organik: substitusi (perpindahan), adisi, eliminasi (eliminasi), penataan ulang.

3.1 Reaksi substitusi

Pada jenis reaksi pertama, substitusi biasanya terjadi pada atom karbon, namun atom yang tersubstitusi harus berupa atom hidrogen atau atom atau gugus atom lain. Selama substitusi elektrofilik, atom hidrogen paling sering tergantikan; Contohnya adalah substitusi aromatik klasik:

Dengan substitusi nukleofilik, bukan atom hidrogen yang paling sering tergantikan, melainkan atom lain, misalnya:

NC - + R−Br → NC−R +BR -

3.2 Reaksi adisi

Reaksi adisi juga dapat bersifat elektrofilik, nukleofilik, atau radikal berdasarkan jenis spesies yang memulai proses tersebut. Ikatan rangkap karbon-karbon biasa biasanya disebabkan oleh elektrofil atau radikal. Misalnya saja penambahan HBr

dapat dimulai dengan serangan ikatan rangkap oleh proton H+ atau radikal Br·.

3.3 Reaksi eliminasi

Reaksi eliminasi pada dasarnya adalah kebalikan dari reaksi adisi; Jenis reaksi yang paling umum adalah eliminasi atom hidrogen dan atom atau gugus lain dari atom karbon tetangga untuk membentuk alkena:

3.4 Reaksi penataan ulang

Penataan ulang juga dapat terjadi melalui senyawa antara yaitu kation, anion atau radikal; Paling sering, reaksi ini terjadi dengan pembentukan karbokation atau partikel lain yang kekurangan elektron. Penataan ulang mungkin melibatkan restrukturisasi kerangka karbon secara signifikan. Tahap penataan ulang itu sendiri dalam reaksi semacam itu sering kali diikuti dengan tahap substitusi, penambahan, atau eliminasi, yang mengarah pada pembentukan produk akhir yang stabil.

Penjelasan rinci tentang reaksi kimia secara bertahap biasanya disebut mekanisme. Dari sudut pandang elektronik, mekanisme reaksi kimia dipahami sebagai metode pemutusan ikatan kovalen dalam molekul dan urutan keadaan yang dilalui zat yang bereaksi sebelum menjadi produk reaksi.

4.1 Reaksi radikal bebas

Reaksi radikal bebas adalah proses kimia yang melibatkan molekul dengan elektron tidak berpasangan. Aspek-aspek tertentu dari reaksi radikal bebas bersifat unik dibandingkan dengan jenis reaksi lainnya. Perbedaan utamanya adalah banyak reaksi radikal bebas merupakan reaksi berantai. Artinya, terdapat mekanisme yang mengubah banyak molekul menjadi suatu produk melalui proses berulang yang diawali dengan penciptaan satu spesies reaktif. Contoh tipikal diilustrasikan menggunakan mekanisme hipotetis berikut:

Tahap di mana zat antara reaksi, dalam hal ini A·, dihasilkan biasanya disebut inisiasi. Tahap ini terjadi pada suhu tinggi, di bawah pengaruh UV atau peroksida, dalam pelarut non-polar. Empat persamaan berikutnya dalam contoh ini mengulangi urutan dua reaksi; mereka mewakili fase pengembangan rantai. Reaksi berantai dicirikan oleh panjang rantai, yang sesuai dengan jumlah tahap pengembangan per tahap inisiasi. Tahap kedua terjadi dengan sintesis senyawa secara simultan dan pembentukan radikal baru, yang melanjutkan rantai transformasi. Langkah terakhir adalah langkah terminasi rantai, yang melibatkan setiap reaksi yang mana salah satu zat antara reaksi yang diperlukan untuk perkembangan rantai dihancurkan. Semakin banyak tahapan terminasi rantai, semakin pendek panjang rantainya.

Reaksi radikal bebas terjadi: 1) dalam cahaya, pada suhu tinggi atau dengan adanya radikal yang terbentuk selama penguraian zat lain; 2) dihambat oleh zat yang mudah bereaksi dengan radikal bebas; 3) terjadi dalam pelarut non-polar atau dalam fase uap; 4) sering memiliki periode autokatalitik dan induksi sebelum dimulainya reaksi; 5) secara kinetik berbentuk rantai.

Reaksi substitusi radikal merupakan ciri khas alkana, dan reaksi adisi radikal merupakan ciri alkena dan alkuna.

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

CH 3 -CH=CH 2 + HBr → CH 3 -CH 2 -CH 2 Br

CH 3 -C≡CH + HCl → CH 3 -CH=CHCl

Koneksi radikal bebas satu sama lain dan pemutusan rantai terjadi terutama di dinding reaktor.

4.2 Reaksi ionik

Reaksi di mana hal itu terjadi heterolitik pemutusan ikatan dan pembentukan partikel perantara tipe ionik disebut reaksi ionik.

Reaksi ionik terjadi: 1) dengan adanya katalis (asam atau basa dan tidak terpengaruh oleh cahaya atau radikal bebas, khususnya yang timbul dari penguraian peroksida); 2) tidak terpengaruh oleh pemulung radikal bebas; 3) sifat pelarut mempengaruhi jalannya reaksi; 4) jarang terjadi pada fase uap; 5)secara kinetik sebagian besar merupakan reaksi orde pertama atau kedua.

Berdasarkan sifat reagen yang bekerja pada molekulnya, reaksi ionik dibagi menjadi elektrofilik Dan nukleofilik. Reaksi substitusi nukleofilik merupakan ciri khas alkil dan aril halida,

CH 3 Cl + H 2 O → CH 3 OH + HCl

C 6 H 5 -Cl + H 2 O → C 6 H 5 -OH + HCl

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O

C 2 H 5 NH 2 + CH 3 Cl → CH 3 -NH-C 2 H 5 + HCl

substitusi elektrofilik – untuk alkana dengan adanya katalis

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -CH 3

dan arena.

C 6 H 6 + HNO 3 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O

Reaksi adisi elektrofilik merupakan ciri khas alkena

CH 3 -CH=CH 2 + Br 2 → CH 3 -CHBr-CH 2 Br

dan alkuna,

CH≡CH + Cl 2 → CHCl=CHCl

adisi nukleofilik – untuk alkuna.

CH 3 -C≡CH + C 2 H 5 OH + NaOH → CH 3 -C(OC 2 H 5) = CH 2

Mekanisme reaksi organik - konsep dan jenis. Klasifikasi dan ciri-ciri kategori "Mekanisme reaksi organik" 2017, 2018.

CH 3 -CH 3 + Cl 2 – (hv) ---- CH 3 -CH 2 Cl + HCl

C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 --- 500 C --- C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl

Reaksi penambahan

Reaksi seperti ini khas untuk senyawa organik yang mengandung ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Reaksi jenis ini meliputi reaksi penambahan halogen, hidrogen halida dan air pada alkena dan alkuna

CH 3 -CH=CH 2 + HCl ---- CH 3 -CH(Cl)-CH 3

Reaksi eliminasi

Ini adalah reaksi yang mengarah pada pembentukan ikatan ganda. Ketika hidrogen halida dan air dihilangkan, selektivitas reaksi tertentu diamati, dijelaskan oleh aturan Zaitsev, yang menyatakan bahwa atom hidrogen dihilangkan dari atom karbon yang jumlah atom hidrogennya lebih sedikit. Contoh reaksi

CH3-CH(Cl)-CH 2 -CH 3 + KOH →CH 3 -CH=CH-CH 3 + HCl

Polimerisasi dan polikondensasi

n(CH 2 =CHCl)  (-CH 2 -CHCl)n

Redoks

Reaksi oksidatif yang paling intens adalah pembakaran, suatu reaksi yang merupakan karakteristik semua kelas senyawa organik. Dalam hal ini, tergantung pada kondisi pembakaran, karbon dioksidasi menjadi C (jelaga), CO atau CO 2, dan hidrogen diubah menjadi air. Namun, bagi ahli kimia organik, reaksi oksidasi yang dilakukan pada kondisi yang lebih ringan dibandingkan pembakaran merupakan hal yang sangat menarik. Zat pengoksidasi yang digunakan: larutan Br2 dalam air atau Cl2 dalam CCl 4 ; KMnO 4 dalam air atau asam encer; oksida tembaga; perak(I) atau tembaga(II) hidroksida yang baru diendapkan.

3C 2 H 2 + 8KMnO 4 +4H 2 O→3HOOC-COOH + 8MnO 2 + 8KOH

Esterifikasi (dan reaksi hidrolisis kebalikannya)

R 1 COOH + HOR 2 H+  R 1 COOR 2 + H 2 O

Sikloadisi

Y R Y-R

‖ + ‖ → ǀ ǀ

RY RY

‖ + →

11. Klasifikasi reaksi organik berdasarkan mekanismenya. Contoh.

Mekanisme reaksi melibatkan penjelasan rinci langkah demi langkah reaksi kimia. Pada saat yang sama, ditentukan ikatan kovalen mana yang terputus, dalam urutan apa dan dengan cara apa. Pembentukan ikatan baru selama reaksi dijelaskan dengan cermat. Saat mempertimbangkan mekanisme reaksi, pertama-tama, perhatikan metode pemutusan ikatan kovalen pada molekul yang bereaksi. Ada dua cara seperti itu - homolitik dan heterolitik.

Reaksi radikal dilanjutkan dengan pembelahan homolitik (radikal) dari ikatan kovalen:

Ikatan kovalen non-polar atau polar rendah (C–C, N–N, C–H) mengalami pembelahan radikal pada suhu tinggi atau di bawah pengaruh cahaya. Karbon dalam radikal CH 3 memiliki 7 elektron terluar (bukan kulit oktet stabil di CH 4). Radikal tidak stabil; mereka cenderung menangkap elektron yang hilang (hingga sepasang atau hingga satu oktet). Salah satu cara untuk membentuk produk stabil adalah dimerisasi (kombinasi dua radikal):

CH 3 + CH 3 CH 3 : CH3,

T + N N : N.

Reaksi radikal - ini misalnya reaksi klorinasi, brominasi dan nitrasi alkana:

Reaksi ionik terjadi dengan pemutusan ikatan heterolitik. Dalam hal ini, ion organik berumur pendek - karbokation dan karbanion - terbentuk secara perantara dengan muatan pada atom karbon. Dalam reaksi ionik, pasangan elektron ikatan tidak dipisahkan, tetapi berpindah seluruhnya ke salah satu atom, mengubahnya menjadi anion:

Ikatan yang sangat polar (H–O, C–O) dan mudah terpolarisasi (C–Br, C–I) rentan terhadap pembelahan heterolitik.

Membedakan reaksi nukleofilik (nukleofil– mencari inti, tempat yang kekurangan elektron) dan reaksi elektrofilik (elektrofil– mencari elektron). Pernyataan bahwa suatu reaksi tertentu bersifat nukleofilik atau elektrofilik selalu mengacu pada reagennya. Reagen– zat yang berpartisipasi dalam reaksi dengan struktur yang lebih sederhana. Substrat– zat awal dengan struktur yang lebih kompleks. Grup keluar adalah ion tergantikan yang telah terikat pada karbon. Produk reaksi– zat baru yang mengandung karbon (ditulis di sebelah kanan persamaan reaksi).

KE pereaksi nukleofilik(nukleofil) meliputi ion bermuatan negatif, senyawa dengan pasangan elektron bebas, senyawa dengan ikatan rangkap karbon-karbon. KE reagen elektrofilik(elektrofil) meliputi ion bermuatan positif, senyawa dengan kulit elektron tidak terisi (AlCl 3, BF 3, FeCl 3), senyawa dengan gugus karbonil, halogen. Elektrofil adalah setiap atom, molekul, atau ion yang mampu menambahkan sepasang elektron dalam proses pembentukan ikatan baru. Kekuatan pendorong reaksi ionik adalah interaksi ion-ion yang bermuatan berlawanan atau fragmen-fragmen molekul yang berbeda dengan muatan parsial (+ dan –).

Reaksi zat organik secara formal dapat dibagi menjadi empat jenis utama: substitusi, penambahan, eliminasi (eliminasi) dan penataan ulang (isomerisasi). Jelasnya, seluruh variasi reaksi senyawa organik tidak dapat direduksi menjadi klasifikasi yang diusulkan (misalnya, reaksi pembakaran). Namun klasifikasi seperti itu akan membantu membangun analogi dengan reaksi yang terjadi antara zat anorganik yang sudah Anda kenal.

Biasanya, senyawa organik utama yang terlibat dalam reaksi disebut substrat, dan komponen reaksi lainnya secara konvensional dianggap sebagai reagen.

Reaksi substitusi

Reaksi substitusi- ini adalah reaksi yang mengakibatkan penggantian satu atom atau gugus atom dalam molekul asli (substrat) dengan atom atau gugus atom lain.

Reaksi substitusi melibatkan senyawa jenuh dan aromatik seperti alkana, sikloalkana atau arena. Mari kita beri contoh reaksi tersebut.

Di bawah pengaruh cahaya, atom hidrogen dalam molekul metana dapat digantikan oleh atom halogen, misalnya oleh atom klor:

Contoh lain penggantian hidrogen dengan halogen adalah konversi benzena menjadi bromobenzena:

Persamaan reaksi ini dapat ditulis secara berbeda:

Dengan bentuk penulisan ini, reagen, katalis, dan kondisi reaksi ditulis di atas tanda panah, dan produk reaksi anorganik ditulis di bawahnya.

Akibat reaksi substitusi zat organik yang terbentuk tidak sederhana dan kompleks zat, seperti dalam kimia anorganik, dan dua zat kompleks.

Reaksi penambahan

Reaksi penambahan- ini adalah reaksi yang mengakibatkan dua atau lebih molekul zat yang bereaksi bergabung menjadi satu.

Senyawa tak jenuh seperti alkena atau alkuna mengalami reaksi adisi. Tergantung pada molekul mana yang bertindak sebagai reagen, hidrogenasi (atau reduksi), halogenasi, hidrohalogenasi, hidrasi, dan reaksi adisi lainnya dibedakan. Masing-masing memerlukan kondisi tertentu.

1.Hidrogenasi- reaksi penambahan molekul hidrogen melalui ikatan rangkap:

2. Hidrohalogenasi- reaksi adisi hidrogen halida (hidroklorinasi):

3. Halogenasi- reaksi penambahan halogen:

4.Polimerisasi- jenis reaksi adisi khusus di mana molekul suatu zat dengan berat molekul kecil bergabung satu sama lain untuk membentuk molekul suatu zat dengan berat molekul sangat tinggi - makromolekul.

Reaksi polimerisasi adalah proses penggabungan banyak molekul zat dengan berat molekul rendah (monomer) menjadi molekul besar (makromolekul) suatu polimer.

Contoh reaksi polimerisasi adalah produksi polietilen dari etilen (etena) di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dan inisiator polimerisasi radikal R.

Ikatan kovalen yang paling khas dari senyawa organik terbentuk ketika orbital atom tumpang tindih dan pembentukan pasangan elektron bersama. Sebagai akibatnya, sebuah orbital yang sama untuk dua atom terbentuk, di mana terdapat pasangan elektron yang sama. Ketika suatu ikatan putus, nasib elektron yang digunakan bersama ini bisa berbeda.

Jenis partikel reaktif

Orbital dengan elektron tidak berpasangan milik satu atom dapat tumpang tindih dengan orbital atom lain yang juga mengandung elektron tidak berpasangan. Dalam hal ini, ikatan kovalen terbentuk melalui mekanisme pertukaran:

Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kovalen terjadi jika pasangan elektron yang sama terbentuk dari elektron yang tidak berpasangan milik atom yang berbeda.

Proses yang berlawanan dengan pembentukan ikatan kovalen melalui mekanisme pertukaran adalah pemutusan ikatan, dimana satu elektron hilang dari setiap atom (). Akibatnya, terbentuk dua partikel tak bermuatan yang memiliki elektron tidak berpasangan:

Partikel seperti ini disebut radikal bebas.

Radikal bebas- atom atau kelompok atom yang memiliki elektron tidak berpasangan.

Reaksi radikal bebas- ini adalah reaksi yang terjadi di bawah pengaruh dan dengan partisipasi radikal bebas.

Dalam kimia anorganik, ini adalah reaksi hidrogen dengan oksigen, halogen, dan reaksi pembakaran. Reaksi jenis ini ditandai dengan kecepatan tinggi dan pelepasan panas dalam jumlah besar.

Ikatan kovalen juga dapat dibentuk melalui mekanisme donor-akseptor. Salah satu orbital atom (atau anion) yang memiliki pasangan elektron bebas tumpang tindih dengan orbital kosong atom (atau kation) lain yang memiliki orbital kosong, dan terbentuklah ikatan kovalen, misalnya:

Putusnya ikatan kovalen menyebabkan terbentuknya partikel bermuatan positif dan negatif (); karena dalam hal ini kedua elektron dari pasangan elektron yang sama tetap berada pada salah satu atom, atom lainnya memiliki orbital yang tidak terisi:

Mari kita perhatikan disosiasi elektrolitik asam:

Dapat dengan mudah ditebak bahwa partikel yang mempunyai pasangan elektron bebas R: -, yaitu ion bermuatan negatif, akan tertarik ke atom bermuatan positif atau ke atom yang setidaknya terdapat muatan positif parsial atau efektif.
Partikel yang mempunyai pasangan elektron bebas disebut agen nukleofilik (inti- "inti", bagian atom yang bermuatan positif), yaitu "teman" inti, muatan positif.

Nukleofil(Tidak) - anion atau molekul yang memiliki pasangan elektron bebas yang berinteraksi dengan bagian molekul yang mempunyai muatan positif efektif.

Contoh nukleofil : Cl - (ion klorida), OH - (anion hidroksida), CH 3 O - (anion metoksida), CH 3 COO - (anion asetat).

Sebaliknya, partikel yang memiliki orbital tidak terisi akan cenderung mengisinya dan oleh karena itu, akan tertarik ke bagian molekul yang memiliki kerapatan elektron, muatan negatif, dan pasangan elektron bebas yang meningkat. Mereka adalah elektrofil, “teman” elektron, muatan negatif, atau partikel dengan kerapatan elektron yang meningkat.

Elektrofil- kation atau molekul yang memiliki orbital elektron tidak terisi, cenderung mengisinya dengan elektron, karena hal ini menghasilkan konfigurasi elektron atom yang lebih baik.

Tidak ada partikel yang merupakan elektrofil dengan orbital tidak terisi. Misalnya, kation logam alkali mempunyai konfigurasi gas inert dan cenderung tidak memperoleh elektron, karena mempunyai nilai yang rendah. afinitas elektron.
Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa meskipun terdapat orbital yang tidak terisi, partikel tersebut tidak akan menjadi elektrofil.

Mekanisme reaksi dasar

Tiga jenis utama partikel yang bereaksi telah diidentifikasi - radikal bebas, elektrofil, nukleofil - dan tiga jenis mekanisme reaksi yang sesuai:

• radikal bebas;
• elektrofilik;
• zeroofilik.

Selain mengklasifikasikan reaksi menurut jenis partikel yang bereaksi, dalam kimia organik dibedakan empat jenis reaksi menurut prinsip perubahan komposisi molekul: adisi, substitusi, pelepasan, atau eliminasi (dari bahasa Inggris. ke menghapuskan- hapus, pisahkan) dan penataan ulang. Karena penambahan dan substitusi dapat terjadi di bawah pengaruh ketiga jenis spesies reaktif, ada beberapa yang dapat dibedakan utamamekanisme reaksi.

Selain itu, kami akan mempertimbangkan reaksi eliminasi yang terjadi di bawah pengaruh partikel nukleofilik - basa.
6. Eliminasi:

Ciri khas alkena (hidrokarbon tak jenuh) adalah kemampuannya untuk mengalami reaksi adisi. Sebagian besar reaksi ini berlangsung melalui mekanisme adisi elektrofilik.

Hidrohalogenasi (penambahan halogen hidrogen):

Ketika hidrogen halida ditambahkan ke alkena hidrogen menambah hidrogen yang lebih terhidrogenasi atom karbon, yaitu atom yang mempunyai atom lebih banyak hidrogen, dan halogen - hingga kurang terhidrogenasi.

Klasifikasi reaksi Menurut jumlah zat awal dan akhir : 1. Adisi 2. Eliminasi (eliminasi) 3. Substitusi

Klasifikasi reaksi Menurut mekanisme pemutusan ikatan: 1. Radikal homolitik (radikal) 2. Ion heterolitik (ionik)

Mekanisme reaksi Mekanisme adalah penjelasan rinci tentang reaksi kimia secara bertahap, yang menunjukkan produk antara dan partikel. Skema reaksi: Mekanisme reaksi:

Klasifikasi reaksi berdasarkan jenis reagen 1. Radikal Radikal adalah partikel aktif secara kimia dengan elektron tidak berpasangan. 2. Elektrofilik Elektrofil adalah partikel atau molekul yang kekurangan elektron dengan atom yang kekurangan elektron. 3. Nukleofilik Nukleofil adalah molekul anion atau netral yang mempunyai atom dengan pasangan elektron bebas.

Jenis ikatan kimia pada zat organik Jenis ikatan utama adalah ikatan kovalen (lebih jarang ionik) Ikatan sigma (σ-): Ikatan pi (-)

ALKANES - hidrokarbon alifatik (lemak) "Aliphatos" - minyak, lemak (Yunani). Cn. H 2 n+2 Hidrokarbon jenuh

Deret homolog: CH 4 - metana C 2 H 6 - etana C 3 H 8 - propana C 4 H 10 - butana C 5 H 12 - pentana, dsb. C 6 H 14 - heksana C 7 H 16 - heptana C 8 H 18 - oktan C 9 H 20 - nonana C 10 H 22 - dekana dan C 390 H 782 - nonocontatrictan (1985)

Model orbital atom molekul metana Dalam molekul metana, atom karbon tidak lagi memiliki orbital S dan P! 4 orbital hibrid SP 3, yang energi dan bentuknya sama, membentuk 4 ikatan dengan orbital S atom hidrogen. ikatan H H 4

Reaksi nitrasi Konovalov Dmitry Petrovich (1856 -1928) 1880. Upaya pertama yang berhasil untuk menghidupkan kembali “kematian kimiawi”, yang dianggap sebagai alkana. Saya menemukan kondisi nitrasi alkana. Beras. Sumber: http: //gambar. yandex. ru.

Sifat kimia I. Reaksi putusnya ikatan C-H (reaksi substitusi): 1. halogenasi 2. nitrasi 3. sulfoklorinasi II. Reaksi pemutusan ikatan C-C: 1. pembakaran 2. perengkahan 3. isomerisasi

Bagaimana cara menemukan ahli kimia? Jika ingin mencari apotik, tanyakan apa itu ngengat dan non-ionisasi. Dan jika dia mulai berbicara tentang hewan berbulu dan organisasi kerja, pergilah dengan tenang. Penulis fiksi ilmiah, pemopuler ilmu pengetahuan Isaac Asimov (1920–1992) Gambar. Sumber: http: //gambar. yandex. ru.

1. Reaksi halogenasi Klorinasi: RH + Cl 2 hv RCl + HCl Brominasi: RH + Br 2 hv RBr + HBr Misalnya klorinasi metana: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl

Tahapan mekanisme radikal bebas Skema reaksi: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl Mekanisme reaksi: I. Inisiasi rantai - tahap pembentukan radikal bebas. Cl Cl 2 Cl Radikal adalah partikel aktif, pemrakarsa suatu reaksi. – – Panggung memerlukan energi berupa pemanas atau penerangan. Tahapan selanjutnya dapat berlangsung dalam gelap, tanpa pemanasan.

Tahapan mekanisme radikal bebas II. Pertumbuhan rantai adalah tahap utama. CH 4 + Cl HCl + CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl Tahap ini dapat mencakup beberapa subtahap, yang masing-masing subtahapnya akan terbentuk radikal baru, tetapi bukan H!!! Pada tahap utama kedua, produk utama harus dibentuk!

Tahapan mekanisme radikal bebas III. Penghentian rantai – rekombinasi radikal. Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 -CH 3 Dua radikal apa pun dapat bergabung.

Selektivitas substitusi Selektivitas – selektivitas. Regioselektivitas adalah selektivitas pada suatu area reaksi tertentu. Misalnya selektivitas halogenasi: 45% 3% Kesimpulan? 55% 97%

Selektivitas halogenasi bergantung pada faktor-faktor berikut: Kondisi reaksi. Pada suhu rendah ia lebih selektif. Sifat halogen. Semakin aktif halogennya, semakin kurang selektif reaksinya. F 2 bereaksi sangat kuat, dengan hancurnya ikatan C-C. I 2 tidak bereaksi dengan alkana pada kondisi ini. Struktur alkana.

Pengaruh struktur alkana terhadap selektivitas substitusi. Jika atom karbon dalam alkana tidak sama, maka substitusi masing-masing atom terjadi pada laju yang berbeda. Relatif laju reaksi substitusi Primer. atom H Sekunder atom H Tert. Klorinasi atom H 1 3, 9 5, 1 brominasi 1 82 1600 Kesimpulan?

Pelepasan atom hidrogen tersier memerlukan energi yang lebih sedikit dibandingkan pelepasan atom hidrogen sekunder dan primer! Rumus alkana Hasil homolisis ED, kJ/mol CH 4 CH 3 + H 435 CH 3 - CH 3 C 2 H 5 + H 410 CH 3 CH 2 CH 3 (CH 3)2 CH + H 395 (CH 3)3 CH (CH 3)3 C + H 377

Arah reaksi Setiap reaksi berlangsung terutama ke arah pembentukan partikel perantara yang lebih stabil!

Partikel perantara dalam reaksi radikal adalah radikal bebas. Radikal paling stabil paling mudah terbentuk! Rangkaian kestabilan radikal: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 Gugus alkil menunjukkan efek donor elektron, sehingga menstabilkan radikal

Reaksi sulfoklorinasi Skema reaksi: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl Mekanisme reaksi: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl, dst .d.3. 2 Cl Cl 2 dst.

Reaksi Konovalov D.P. Nitrasi menurut Konovalov dilakukan dengan aksi asam nitrat encer pada suhu 140 o. C. Skema reaksi : RH + HNO 3 RNO 2 + H 2 O

Mekanisme reaksi Konovalov HNO 3 N 2 O 4 1. N 2 O 4 2 NO 2 2. RH + NO 2 R + HNO 2 R + HNO 3 RNO 2 + OH RH + OH R + H 2 O, dst. 3 .Pemutus sirkuit.

Alkena adalah hidrokarbon tak jenuh dengan satu ikatan C=C, Cn. H 2 n С=С – gugus fungsi alkena

Sifat Kimia Alkena Ciri-ciri Umum Alkena termasuk golongan senyawa reaktif. Mereka mengalami banyak reaksi, sebagian besar terjadi dengan memutus ikatan pi yang lebih lemah. E C-C (σ-) ~ 350 KJ/mol E C=C (-) ~ 260 KJ/mol

Reaksi khas Adisi adalah jenis reaksi yang paling khas. Ikatan rangkap merupakan donor elektron, sehingga cenderung menambahkan: E - elektrofil, kation atau radikal

Contoh reaksi adisi elektrofilik 1. Adisi halogen – Tidak semua halogen bertambah, hanya klor dan brom! – Polarisasi molekul halogen netral dapat terjadi di bawah pengaruh pelarut polar atau di bawah pengaruh ikatan rangkap alkena. Larutan bromin berwarna merah kecoklatan menjadi tidak berwarna

Reaksi adisi elektrofilik terjadi pada suhu kamar dan tidak memerlukan penerangan. Mekanismenya bersifat ionik. Skema reaksi : XY = Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O

Kompleks sigma adalah karbokation - partikel dengan muatan positif pada atom karbon. Jika ada anion lain dalam media reaksi, mereka juga dapat bergabung dengan karbokation.

Misalnya penambahan brom yang dilarutkan dalam air. Reaksi kualitatif terhadap ikatan rangkap C=C ini terjadi dengan perubahan warna larutan brom dan pembentukan dua produk:

Adisi pada alkena tak simetris Regioselektivitas penjumlahan! Aturan Markovnikov (1869): asam dan air menambah alkena yang tidak simetris sedemikian rupa sehingga hidrogen menambah atom karbon yang lebih terhidrogenasi.

Markovnikov Vladimir Vasilievich (1837 - 1904) Lulusan Universitas Kazan. Sejak 1869 - profesor di departemen kimia. Pendiri sekolah ilmiah. Beras. Sumber: http: //gambar. yandex. ru.

Penjelasan aturan Markovnikov Reaksi berlangsung melalui pembentukan partikel perantara yang paling stabil - karbokation. primer sekunder, lebih stabil

Deret kestabilan karbokation: metil primer sekunder tersier Aturan Markovnikov dalam formulasi modern: penambahan proton ke alkena terjadi dengan pembentukan karbokation yang lebih stabil.

Adisi Anti-Markovnikov CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br Secara formal, reaksi tersebut bertentangan dengan aturan Markovnikov. CF 3 – substituen penarik elektron Zat penarik elektron lainnya: NO 2, SO 3 H, COOH, halogen, dll.

Adisi anti-Markovnikov lebih stabil, tidak stabil, CF 3 – akseptor elektron, mengganggu kestabilan karbokation. Faktanya, ia mematuhinya, karena ia melewati karbokation yang lebih stabil.

Efek kharash peroksida X CH 3 -CH=CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X = O 2, H 2 O 2, ROOR Mekanisme radikal bebas: 1. H 2 O 2 2 OH + HBr H 2 O + Br 2 3. CH 3 -CH=CH 2 + Br CH 3 -CH -CH 2 Br radikal yang lebih stabil CH 3 -CH -CH 2 Br + HBr CH 3 -CH 2 Br + Br, dan seterusnya. .

Adisi elektrofilik 3. Hidrasi - penambahan air - Reaksi terjadi dengan adanya katalis asam, paling sering asam sulfat. – Reaksinya mengikuti aturan Markovnikov. Cara murah untuk mendapatkan alkohol

Selama ujian, Akademisi Ivan Alekseevich Kablukov meminta siswanya untuk menceritakan bagaimana hidrogen diproduksi di laboratorium. “Dari merkuri,” jawabnya. “Apa yang Anda maksud dengan “terbuat dari merkuri”? ! Mereka biasanya mengatakan “terbuat dari seng”, tetapi terbuat dari merkuri adalah sesuatu yang asli. Tulis reaksinya." Siswa menulis: Hg = H + g Dan berkata: “Merkurius dipanaskan; itu terurai menjadi H dan g. H adalah hidrogen, ringan sehingga dapat terbang menjauh, tetapi g adalah percepatan gravitasi, berat, tetap ada.” “Untuk jawaban seperti itu Anda harus memberi nilai A,” kata Kablukov. - Ayo kita ambil buku rekor. Saya akan menghangatkan “lima” terlebih dahulu juga. “Tiga” terbang menjauh, tetapi “dua” tetap ada.”

Dua ahli kimia di laboratorium: - Vasya, masukkan tanganmu ke dalam gelas ini. - Saya menjatuhkannya. - Apakah kamu merasakan sesuatu? - TIDAK. - Jadi ada asam sulfat di gelas yang lain.

Hidrokarbon aromatik Aromatik – harum? ? Senyawa aromatik adalah benzena dan zat yang perilaku kimianya mirip!