Kilka tajników reakcji Chemicznych

Źródło: www.freepik.com
     

Często przyswajając bardzo dużą ilość wiedzy podczas nauki do Olimpiady Chemicznej można dojść do wniosku, że zapomina się o rzeczach elementarnych. Niezwykle cenną wiedzę stanowi dobre rozumienie podstaw i pamiętanie zawsze o szerszej perspektywie podczas zgłębiania szczegółów. Reakcje pericykliczne, rodnikowe, związków heterocyklicznych, tak jak wszystkie reakcje organiczne spotykane na Olimpiadzie Chemicznej, są pasjonujące. Warto jednak się zastanowić, co je ze sobą łączy? Myślę, że synteza informacji, tak samo jak synteza w chemii, to klucz do sukcesu, dlatego w tym artykule postaram się połączyć ze sobą te dwa elementy.

           

Jakie wyróżniamy rodzaje reakcji organicznych?

                

De facto możemy podzielić reakcje chemiczne, tak jak i wszystko, na wiele różnych sposobów. Podstawowym pytaniem jednak, tak jak w ramach każdej klasyfikacji, okazuje się kryterium porównawcze. Przy podziale reakcji można uwzględnić ich wiele – najczęściej są nimi liczba reagentów (tak wyróżniamy reakcje syntezy wymiany i analizy) czy też to, co dzieje się podczas zachodzenia procesu z cząsteczką organiczną (reakcja eliminacji, addycji i substytucji).

W tym artykule  jednak najważniejszym kryterium będzie to, co dzieje się podczas reakcji chemicznej z elektronami. Na podstawie tego kryterium klasyfikujemy reakcje chemiczne na trzy podstawowe rodzaje: reakcje polarne, rodnikowe i pericykliczne. W reakcjach rodnikowych, jak sama nazwa wskazuje, bierze udział rodnik, przekazujący jeden elektron innej cząsteczce lub rodnikowi. W każdej przemianie polarnej bierze udział ubogi w elektrony elektrofil i bogaty w elektrony nukleofil, który swoją PARĄ elektronową obdarowuje orbital elektrofila. W reakcjach perycyklicznych elektrony tworzą stan przejściowy, w ramach którego są w charakterystyczny dla danej reakcji sposób skoordynowane.

               

Co łączy każdą reakcje chemiczną, przede wszystkim organiczną?

          

Reakcje organiczne na przykładzie reakcji powstania wody

               

Co widzimy na obrazku na górze?

Moja mama powiedziałaby, że literki, znaczki i cyfry. To prawda. Koniec! Dziękuję za przeczytanie tego artykułu.

To był tylko żart i niestety musisz wytrzymać jeszcze nieco dłużej – gwarantuję Ci za to, że będzie ciekawie.

 

Produkty i substraty

             

Jako chemik obserwuję wyżej reakcję syntezy. Bierze w niej udział wodór i tlen, a powstaje woda. Widzimy więc, że pierwszą rzeczą, bardzo oczywistą, którą można wskazać dla każdej reakcji chemicznej, są PRODUKTY I SUBSTRATY. To nie wszystko – mogą brać w niej udział jeszcze katalizatory czy nawet rozpuszczalniki (o tym później). W chemii organicznej bywa niestety tak, że często pamięta się o substratach, a zapomina o produktach. Jeśli mi nie wierzysz, to podaj mi proszę wszystkie produkty reakcji powstawania chlorków kwasowych z SOCl2 lub PCl3? Jeśli ich nie pamiętałeś/aś lub zgadłeś/aś to proszę, zwracaj w przyszłości większą uwagę na substraty i produkty. Jeśli pamiętałeś/aś, to bardzo Ci gratuluję!

Co jeszcze widać wyżej?

Przede wszystkim strzałkę! Często zapisując reakcje chemiczną piszemy ją mechanicznie i bezrefleksyjnie – może ona jednak przekazywać nam sporo wiedzy na temat reakcji, a także przypominać o pewnej ważnej kwestii.

             

Co mówi strzałka?

             

Pamiętajmy, że wyróżniamy kilka rodzajów strzałek reakcji. We wcześniejszym przykładzie pojawia się pojedyncza strzałka z jednym grotem, symbolizująca reakcję nieodwracalną, nierównowagową. Dwie strzałki lub półstrzałki z pojedynczymi grotami zwróconymi w przeciwne strony symbolizują reakcję równowagową. Często te trzy rodzaje strzałek zastępuje się także znakiem równości. Tradycyjnie grot strzałki górnej kierujemy w stronę produktów.

Aby zamknąć temat strzałek, ogólnie przypomnę o tym, że wyróżniamy jeszcze kilka innych ich rodzajów, w tym strzałki strącania ↓ bądź powstawania produktu gazowego ↑, czy też strzałki form rezonansowych ↔. Różne formy tautomerów oznaczamy tymi samymi strzałkami co reakcje równowagowe.

Reakcje organiczne na przykładzie podziału strzałek

                  

O czym przypomina strzałka?

       

Strzałka przypomina o bardzo ważnej rzeczy, od której zacznę drugą cześć tego artykułu, mianowicie o mechanizmie. Pamiętajmy, że strzałka oznacza tak naprawdę ogrom i różnorodność procesów, które zachodzą podczas zderzania się cząsteczek i wymieniania elektronów między nimi. W zasadzie od produktów do substratów można by było narysować dodatkowy szereg strzałek i wzorów, pokazujący kolejne etapy danej przemiany chemicznej. W kolejnej części postaram omówić się ten temat szerzej.

Zapraszam Cię do śledzenia bloga, gdyż wkrótce pojawi się na nim dalsza część tego artykułu. Napiszę m.in. o tym, czego nie udało zaobserwować się na równaniu przedstawionym powyżej, czyli o termodynamice, elektronach oraz rozpuszczalnikach i katalizatorach biorących udział w różnego rodzaju procesach. Będzie to bardziej zaawansowane, ale równie skondensowane spotkanie z chemią!

 

Autor tekstu: Tomasz Motyczyński

Indeks w Kieszeni
kontakt@indekswkieszeni.pl