Chemistry Labs

Hoá hữu cơ

Hiệu ứng cảm ứng, liên hợp, siêu liên hợp

Giải thích sự phân cực liên kết sigma, sự giải tỏa electron pi và siêu liên hợp phân bố lại mật độ electron, ảnh hưởng đến tính axit, độ bền và khả năng phản ứng.

1 THCS2 THPT3 Đại học4 Nâng cao5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: electron được dùng chung nhưng không luôn đồng đều

Liên kết không phải một nét cô lập: electron liên kết chịu ảnh hưởng của nguyên tử và orbital lân cận. Kéo mật độ electron qua liên kết sigma, giải tỏa electron pi trên khung liên hợp, và cho electron sigma lân cận vào hệ pi là ba cách khác nhau làm thay đổi phân bố mật độ electron.

So sánh sự phân cực sigma, các công thức cộng hưởng liên hợp và sự cho electron từ liên kết sigma lân cận vào orbital pi.

Phổ thôngMức phổ thông: phân cực sigma và cộng hưởng

Định nghĩa:

Nhóm thế hút electron có hiệu ứng −I; nhóm đẩy electron có hiệu ứng +I khi so với nhóm tham chiếu. Đây là mô tả tương đối, không phải điện tích gán cho cả nhóm. Hiệu ứng cảm ứng truyền qua liên kết sigma, không nên nhầm với sự cho hoặc hút electron bằng cộng hưởng.

Định nghĩa:

So sánh ba hiệu ứng
Hiệu ứngĐường truyền electronĐiều kiện chính
Cảm ứngLiên kết sigmaKhác biệt độ âm điện
Cộng hưởng / liên hợpSự xen phủ orbital p liên tụcCác orbital liên hợp định hướng phù hợp
Siêu liên hợpCho sigma lân cận vào orbital nhận phù hợpĐịnh hướng donor–acceptor phù hợp

Ví dụ

Lời giải

Chlorine hút mật độ electron bằng hiệu ứng −I. Điều đó ổn định base liên hợp mang điện âm so với ion acetate, thuận lợi cho sự tách proton; hiệu ứng yếu đi khi nhóm thế ở xa hơn.

Đại họcMức đại học: liên hợp và mô hình orbital định lượng

Liên hợp đòi hỏi một dãy orbital nối tiếp có khả năng xen phủ; nguyên tử bão hòa tứ diện thường làm gián đoạn đường này. Trong buta-1,3-diene, bốn orbital p định hướng phù hợp tổ hợp thành bốn orbital phân tử pi, chứa bốn electron pi. Sự giải tỏa làm giảm năng lượng so với hai liên kết đôi cô lập, nhưng độ lớn phụ thuộc hình học và nhóm thế.

Định nghĩa:

Ví dụ

Lời giải

Nhóm alkyl có thể cho mật độ electron bằng hiệu ứng cảm ứng và tương tác siêu liên hợp với orbital p trống. Tâm bậc ba có nhiều liên kết cho lân cận hơn tâm bậc một nên thường ổn định cation hơn. Sự solvat hóa và cấu trúc cũng quan trọng, do đó đây là xu hướng hữu ích chứ không phải quy tắc số học tuyệt đối.

Công thức cộng hưởng là công cụ biểu diễn electron, không phải ảnh chụp các phân tử chuyển đổi nhanh. Các công thức chỉ khác phân bố electron và đóng góp không như nhau: dạng có octet đầy đủ, ít phân tách điện tích và điện tích âm trên nguyên tử âm điện hơn thường đóng góp lớn hơn, với điều kiện giữ nguyên liên kết nguyên tử.

Nâng caoGóc nhìn nâng cao: tương tác orbital và bối cảnh

Trong mô hình orbital cho–nhận, sự ổn định phụ thuộc độ chiếm, chênh lệch năng lượng và độ xen phủ; siêu liên hợp là một trường hợp của tương tác tổng quát này. Cộng hưởng và cảm ứng có thể củng cố hoặc đối kháng nhau; dung môi, cấu dạng và trạng thái điện tích làm thay đổi tầm quan trọng tương đối. Không dùng nhãn +M/−M hay +I/−I để dự đoán độc lập khi chưa xác định bối cảnh phân tử.

Tài liệu tham khảo