激进的

化学
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替代标题:自由基
总结

阅读关于这个主题的简要摘要

激进的,也叫自由基,在化学分子它至少包含一个未成对电子。大多数分子含有偶数个电子,分子内将原子连接在一起的共价键通常由由键连接的原子共同拥有的电子对组成。大多数自由基可以认为是由正常电子对键的解理产生的,每次解理产生两个独立的电子对键实体,每一个都包含一个来自断裂键的单个未配对电子(除了所有其他正常的原子成对电子)。

虽然自由基含有未配对的电子,但它们可能是电中性的。由于自由基有奇数个电子,所以它们通常具有很强的活性。它们彼此结合,或者与同样携带自由电子的单个原子结合,形成普通分子,所有的电子都是成对的;或者它们与完整的分子反应,提取部分分子来完成它们自己的电子对,并在这个过程中产生新的自由基。在所有这些反应中,每一个简单的自由基,由于它有一个未成对的电子,可以和另一个自由基结合原子含有单个未成对电子的。在特殊情况下,两个原子上的未配对电子可以形成双自由基甚至电子数),这些分散基的化合价为2。

某些自由基因其特殊的结构而稳定;在适当的条件下,它们可以存在相当长的时间。然而,大多数自由基,包括甲基(·CH)等简单的自由基3.),乙(·C2H5激进分子的独立存在是最短暂的。

稳定的自由基。

第一个相对稳定的自由基,三苯基甲基(结构I),是由摩西公司Gomberg在1900年。在这个复合中心碳

它是三价的,因为它有三个取代基而不是四个,它的未共享电子用一个点表示。三苯甲基型自由基仅在某些有机溶剂中稳定;在空气、水或强酸的存在下,它们会被不可逆的反应迅速破坏。

在某种程度上类似的在此基础上,自由基是由一般结构R的芳香族肼的氮-氮键断裂形成的2N-NR2,或芳香四氮烷中中心氮-氮键,R2N-RN-NR-NR2.因此,自由基1,1-二苯基-2-苦基肼(结构II)作为稳定的紫色固体存在。类似自由基的例子,但其中奇数电子是开着的氧气,亦知-例如,2, 4, 6-tri --丁基苯氧基(结构III)。分子结构。这是另一种稳定自由基离子是一种金属酮,当二苯甲酮等物质

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用金属钠处理得到有色物质(C6H52切断-.类似地,钠与萘等复杂芳烃反应,转换它们变成高颜色的自由基离子。

最后一类相对稳定的有机自由基是含有> NO基团的自由基。一个例子是二苯氮氧化物,C6H52NO是由二苯基羟胺氧化得到的,(C6H52能剧。

某些结构特征似乎是稳定自由基存在所必需的。半醌基离子IV表明了一个特别重要的条件。如上所述,上面的氧原子带负电荷,下面的氧原子带奇数电子。这个分配是任意的,分子结构。然而,如果电荷和奇数电子互换,则可以表示相同的分子。当遇到这种情况时,分子内电子的实际平均分布被假定为介于两者之间,而不是刚才所描述的任何一种结构。这种情况称为离域共振;根据量子力学,共振大大增加了物质的稳定性,在这种情况下,它存在的概率。类似的论点解释了前面讨论的其他自由基的稳定性。

不稳定的自由基

简单的自由基如甲基,·CH3.,也存在并发挥着关键作用瞬态许多化学反应中的中间体。甲基自由基的存在是由弗里德里希·A。Paneth和W。Hofeditz在1929年所做的实验。四甲基铅、Pb(CH3.4,与气态氢混合,H2,通过硅管低压.当管的一部分被加热到约800°C时,四甲基铅被分解,金属铅的镜面沉积在管的内表面。分解的气体产物被发现能够导致第二个铅镜的消失,沉积在管中较远的冷却点。由于没有一种公认的稳定分解产物能够类似地溶解铅镜,因此推理得出高温分解形成的甲基自由基在冷镜下与铅反应生成四甲基铅。用这种方法得到的甲基自由基活性高,寿命短。它们不仅能与铅和其他金属反应,而且还能迅速自发地消失,主要是通过二聚生成乙烷、H3.C-CH3..在气体中产生活性自由基的技术阶段在后来的研究中得到了极大的扩展。已发现各种不稳定的物质,如乙基,(·C2H5丙基,丙基,(·C3.H7)和羟基(·OH)可以通过以下几种方法获得:(1)各种有机和无机材料的光化学分解,(2)钠蒸汽与烷基卤化物反应,以及(3)放电电通过低压气体的过程。由双原子分子分解而产生的原子(例如,氯原子,·Cl,由氯分子Cl的解离而来2)也可以得到,并具有这种类型的短寿命自由基的性质。

各种已知的不稳定自由基的存在最常被它们所经历的反应所证明。因此,由四乙基铅形成的乙基,Pb(C2H54、溶解锌锑镜。由此得到锌和锑的乙基衍生物,锌(C2H52和某人(C2H53.,已被分离和化学鉴定。在一些例子中,不稳定的自由基也被光谱鉴定出来。这里使用了闪光光解的重要技术,即使用单一的强烈闪光来产生瞬间高浓度的自由基。

瞬态,也可能产生不稳定的自由基解决方案通过几种方法。许多分子,其中有机过氧化物是典型的,具有如此弱的化学键,它们在溶液中变暖时不可逆地分解成自由基。比如过氧化二乙酰,分子结构。被认为至少在很大程度上分解成二氧化碳、有限公司2,和甲基自由基。反过来,它们又能迅速攻击大多数有机溶剂,通常是通过将氢提取成给定的甲烷CH4,与其他产品一起使用。多种有机物质溶液的辐照紫外线导致吸收足够的破坏化学键并产生自由基的能量,事实上,目前大多数光化学过程都被认为涉及自由基中间体。当溶液(以及气体)暴露在高能辐射下时,发生的化学变化似乎也涉及自由基的短暂形成。

一般认为自由基是许多高温反应(如化学反应)中的瞬态中间产物燃烧以及碳氢化合物的热裂解),在许多光化学过程中,以及在有机化学中的许多其他重要反应中,尽管自由基中间产物的浓度通常太低,无法直接检测。有一类自由基反应特别重要,下面的例子说明了这一点。甲烷,CH4,与氯Cl反应2通过整体工艺,得到氯甲烷,CH3.Cl,氯化氢,盐酸。光极大地加速了反应,显然包括以下步骤:化学方程式。氯原子在(1)中产生,在(4)中被破坏,而实际分离出来的产物来自(2)和(3)。由于在(2)中消耗的氯原子在(3)中再生,单个氯原子可以产生许多氯甲烷分子。这种中间产物不断再生的过程称为链式反应,以及他们的研究构成的一个重要分支化学动力学.类似的涉及瞬态自由基的链也涉及许多其他有机分子的卤化,在许多聚合用于制造塑料和合成在分子氧的反应中,O2,含有大量有机分子。