Запознаване с реакционните механизми

Да помислим как бромоводородът може да реагира с това съединение тук. Да видим какво е неговото наименование. То има един, два, три, четири, пет въглерода. Тук има двойна връзка и ако започнем да номерираме в този край, защото тук е двойната връзка, това ще бъде "пент". Двойната връзка започва при въглерод едно, значи пент-1-, и е очевидно, че това е алкен. Има двойна връзка, така че това е пент-1-ен. Понякога го наричат 1-пентен, възможни са и двата начина. Да видим как тези две молекули ще реагират помежду си в среда на някакъв разтворител. Обикновено, когато разтворителят не е показан, той е вода или алкохол. Ако тук е вода, тогава ще имаме разтвор на бромоводородна киселина, но не се тревожи засега за това. Просто искаме да видим как тези две съединения ще реагират. Първо да разгледаме този бромоводород. Като придобиваш повече опит, ще можеш да определиш, че бромът е много по-електроотрицателен от водорода. Той много повече обича да привлича електрони. Ако това ти е напълно непознато, можеш да направиш малко преговор. Това е периодичната таблица. Електроотрицателността нараства от долу вляво до горе вдясно в периодичната система. Електроотрицателност. Това е просто засукан начин да кажем колко много един атом обича да привлича електрони. Например флуорът обича да привлича електрони, а калцият обича по-малко да привлича електрони. Ако разглеждаме бромоводорода, водородът е тук високо горе вляво в периодичната таблица. Бромът е много по-вдясно. Бромът е много по-електроотрицателен. В този случай, тъй като бромът е по-електроотрицателен, той ще придърпва електроните в тази връзка. И тъй като той привлича електроните в тази връзка, тук има частично отрицателен заряд от страната на брома, а от страната на водорода има частично положителен заряд. И когато разглеждаш тези реакции, е полезно да покажеш валентните електрони. Бромът тук има атомен номер 35, което означава 35 електрона в неутрално състояние. Тук нямаме никакъв заряд, така че това е неутрално състояние. Можем да видим тази група. Това е седма група. Ако преброим тук, едно, две, три, четири, пет, шест, седем, т.е. има седем валентни електрони. Нека да ги напиша. Има седем електрона в най-външния си слой. Ще ги покажа тук. Едно, две, три, четири, пет, шест и накрая седмият електрон е във връзката с водорода. Водородът има един електрон. Ето го тук. Тези два атома се свързват помежду си и разрешават на другия да се държи като част от двойката. Това понижава енергийното ниво и я прави малко по-стабилна. Точно затова се образува връзка. Но да видим какво се случва тук. Този атом е наистина електроотрицателен, така че той иска да придърпа този електрон, този електрон на водорода в зелено. И това вероятно се случва. Нека да го покажа. Това вероятно се случва. Той придърпва този електрон, този в зелено. Той просто идва все по-близо и по-близо. Ако имаше някакво друго място, където този водород може да получи електрон, този ще отиде при брома, като бромът наистина иска това да се случи, защото е много електроотрицателен. Откъде водородът може да си намери електрон, за да замести този, който ще загуби? Ето тук имаме двойна връзка. И може би един от тези въглероди губи електрон. В бъдещи видео уроци ще говорим повече кой от тях е по-склонен да отдаде своя електрон на този етап от реакцията. Но за повече простота, да допуснем, че този въглерод тук отдава един електрон. Къде са неговите валентни електрони? И само да преговорим, това е мястото на въглерода в периодичната система. Той има шест протона и шест електрона в стабилно състояние. Два от тях са в първия слой и останалите четири са валентни електрони. Можеш да го видиш. Той е в четвърта група, нали? Едно, две, три, четири. Тези можем да ги игнорираме засега и обикновено не ни интересуват... тези ги игнорираме. Значи има четири валентни електрона. Това, което най-често ще те интересува, е просто да преброиш номера на групата ето така. Няма да се занимаваме с метали и всичко това сега. Тук има четири валентни електрона и това се вижда от тук. Има един, два, три, четири валентни електрона. Има два и в първи слой, така че всъщност са шест общо, но ние показваме само тези четири. И тук казваме, че този зелен електрон може да отиде при брома, тъй като водородът може да вземе електрон примерно от този въглерод тук. Нека да го напиша. Този електрон тук ще отиде при водорода. И когато този електрон отиде при водорода, същевременно това позволява на този електрон да отиде при брома. И разбира се, те няма да са толкова отдалечени, когато това се случва. Тук ще има някакъв вид сблъсък, който трябва да се случи по подходящия начин с подходящото количество енергия, за да се случи това. Може би водородът ще се окаже наистина близо до тази част в подходящия момент, когато този електрон е привлечен от брома, така че той ще има частично положителен заряд, привлечен от този електрон. Този електрон отива тук. Това няма да се случва всеки път, но това е възможен механизъм на реакция. Но цялата тази стъпка се случва едновременно. Този електрон отива от този атом при водорода в същия момент, в който водородът отдава своя електрон на брома. И какво ще се случи след тази стъпка? Веднага след това как ще изглежда всичко? Бромът ще е получил електрон, така че сега е бромиден йон. Ще го направя ето така. Той има своите начални седем електрона: един, два, три, четири, пет, шест, седем, и сега е отмъкнал един електрон от водорода. Той е успял да отмъкне един електрон от водорода. Това е електронът, който той е отмъкнал от водорода. И сега това нещо, което беше 1-пентен или пент-1-ен, как ще изглежда? Нека да го напиша. Имаме въглерод, водород и водород, после имаме въглерод, после водород и следва останалата част от веригата ето тук. Но тази двойна връзка е разкъсана. Този въглерод е загубил електрона, който отиде при водорода. И сега имаме връзка между този въглерод и водорода. Нека да поставя тази връзка. Имаш този електрон ето тук. Сега този електрон е с водорода. Ще покажа този електрон. И сега имаме този оранжев водород. Ще се опитам да поставям цветовете правилно, за да виждаш кое от къде идва. Сега имаме тази връзка с водорода. Сега този въглерод има само три валентни електрона. Един, два, три. Има и два в първия слой, така че всъщност има общо пет електрона. Той има шест протона, така че има положителен заряд. Този въглерод тук има положителен заряд. Друг начин да разглеждаме това е, че той беше напълно неутрален и после загуби един електрон. Така че сега тук има положителен заряд. Ето какво имаме след този етап на реакцията. И не трябва да забравяме: Бромът тук беше неутрален. Той имаше седем електрона, това беше когато бромът беше неутрален. А сега има осем, така че има отрицателен заряд. Тук има отрицателен заряд, защото той привлече един електрон. Като цяло, общият заряд... общият заряд е нула, нали? Общият заряд пак е нула. Имаме отрицателен и положителен. Те се компенсират, така че общият заряд е нула. Какво изглежда вероятно да се случи в следващата стъпка? Тук имаме тези положителни неща. Бромът може би се сблъсква по подходящия начин, така че да отмъкне този електрон. Но сега имаш тази молекула, която е отрицателна, и тази, която е положителна. Може би те ще се привличат помежду си. Може би те просто ще се сблъскат по подходящия начин. Ако те се сблъскат по подходящия начин, може би този приятел ще отмъкне електрон от бромидния йон, от този отрицателен йон тук. И можеш да възразиш, че бромът е по-електроотрицателен от този въглерод. Да, така е, но този приятел има много електрони. Това не е прост бромен атом. Това е бром с допълнителен електрон. Той вече си е набавил електрон, така че е богат на електрони. В този случай той е отрицателен. А този е положителен. Той може да му даде един електрон. Така че ако се сблъскат по подходящия начин, този електрон може да бъде привлечен от този въглерод ето тук. И този положителен въглерод... ще те запозная с малко терминология, с която ще се занимаем подробно в бъдеще, този тук се нарича карбокатион. Това е положителен въглероден йон. От тук произлиза наименованието. И ако този електрон се присъедини към този въглерод, тогава тук ще се образува връзка. Защото, спомни си, това беше електронът, който първоначално беше във връзката с този водород. Той все още ще бъде, можеш да си представиш, сдвоен с с този електрон в цикламено, ето точно тук. И ако това се случи, тогава ще получим... следващата стъпка ще бъде... в този край на молекулата имаме С, въглерод, водород, водород. После имаме този оранжев водород, който отмъкнахме от бромоводорода. После имаме този въглерод тук. Той има водород. Имаме останалата част от веригата, СН2-СН2-СН3. И сега, тъй като този приятел отмъкна електрон, ще се образува връзка с брома. Нека да я покажа. Значи той отмъкна този... ще го направя ето така. Ще се образува връзка. Той отмъква този електрон, така че сега този електрон е с този въглерод, мога да направя това като единия край на връзката. Другият край на връзката ще бъде този електрон в цикламено, ето тук при брома. И сега, когато бромът загуби електрон, той е неутрален. Той пак има един, два, три, четири, пет, шест, седем валентни електрони. Въглеродът е неутрален, защото получи един електрон. Той отново има един, два, три, четири електрона. Сега отново всички са щастливи. В това видео ние успяхме да покажем механизма. В бъдещи видеа ще говорим за това колко вероятно е той да протече, колко бързо може да протече. Тук започнахме с бромоводород и 1-пентен или пент-1-ен, и получихме това нещо, като размествахме електроните и просто мислехме какво е вероятно да се случи въз основа на електроотрицателността и кой може да получи или да отдаде електрон. Сега само малко като преговор, какво е това нещо тук? Това е... Това са едно, две, три, четири, пет въглеродни атома. Значи пак ще бъде пент. Но сега е алкан, няма двойна връзка. Значи е пентан. Има една група, затова започваме номерата от по-близкия до нея край. Това е едно, две. Това е 2-бромпентан. Успяхме да определим механизма на протичане на реакцията, при която от бромоводород и 1-пентен стигнахме до 2-бромпентан.