Language
Country/Area
No result found
من الألف إلى الياء: هل تعرف كيف تتولد مواد التفاعل الكيميائي في تفاعل من خطوتين؟
في التفاعلات الكيميائية، غالبًا ما يكون هناك العديد من العمليات التي ليس من السهل اكتشافها، ومن بينها تلعب المواد الوسيطة في التفاعل الكيميائي دورًا رئيسيًا. يشير إلى كيان جزيئي متوسط يتم إنتاجه في تفاعل كيميائي متسلسل ويتم استهلاكه بعد مرحلة معينة من التفاعل. لا تظهر هذه المواد الوسيطة في المعادلة الكيميائية للتفاعل الكلي، ولكن وجودها أمر بالغ الأهمية لفهم عملية التفاعل الشاملة.
"وسيط التفاعل هو جزيء فريد من نوعه. ودورة حياته أطول من زمن اهتزاز الجزيء، ولكنه ليس متينًا مثل منتج التفاعل."
خذ رد فعل وهمي كمثال: عندما يتحول التفاعل A + B إلى C + D، إذا كان من الممكن تقسيم التفاعل الكلي إلى خطوتين أساسيتين، وهما A + B → X، ثم X → C + D ، فإن X هو الوسيط في هذا التفاعل. إن مفهوم المواد الوسيطة مهم لأنه لا يؤثر فقط على تكوين المنتجات الرئيسية، ولكنه يساعدنا أيضًا على فهم آلية التفاعل.
تعريف IUPAC
يعرّف الكتاب الذهبي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) المادة الوسيطة بأنها مركب يتكون بشكل مباشر أو غير مباشر من المواد المتفاعلة. يتجاوز عمره زمن الاهتزاز الجزيئي، ولكنه يتفاعل بعد ذلك بشكل أكبر لإنتاج المنتج النهائي للتفاعل الكيميائي. تميز حالة العمر هذه الوسطيات الحقيقية عن الحالات الانتقالية، التي يكون عمرها أقرب إلى وقت الاهتزازات الجزيئية.
وسيطات التفاعل الشائعة
الكاتيون الكربوني
تُعتبر الكربوكاتيونات أحد أكثر مركبات التفاعل شيوعًا، خاصة في تفاعلات إضافة الأوليفين. أنها بمثابة وسيط في تركيب مركبات جديدة في العديد من أنواع التفاعلات.
الكاتيونات الكربونية وسيطة في إضافة الأوليفين
في تفاعل إضافة HX، تعمل الرابطة π للألكين كنواة محبة للنواة وتتحد مع بروتون جزيء HX لتكوين كاربوكاتيون وسيط، ثم تتحد X مع ذرة الكربون الموجبة المتوفرة في الكاتيون لتكوين المنتج النهائي.
الكاتيون الكربوني في تفاعل الاستبدال المحب للنواة
في تفاعلات الاستبدال المحبة للنواة، تشارك الكاتيونات الكربونية في التفاعل كمركبات وسيطة. في آلية SN1، يتم مقاطعة المجموعة المغادرة لتكوين كاتيون كربوني، والذي يتم بعد ذلك مهاجمته بواسطة النيوكليوفيل لتشكيل مركب جديد.
الكربونات
الأيونات الكربونية هي جزيئات عضوية ذات شحنة سالبة إجمالية، كما أن أليفتها النووية القوية تجعلها تلعب دورًا مهمًا في التفاعل التخليقي لتمديد الهيكل الكربوني للألكينات.
الجذور الحرة
الجينات الحرة شديدة التفاعل بسبب إلكتروناتها غير المتزاوجة. وهي تتفاعل غالبًا مع جزيئات الكربون التي تحمل الهيدروجين، وتنتج أحيانًا مركبات أكثر استقرارًا.
كلورة الميثان
تفاعل كلورة الميثان هو تفاعل متسلسل. خلال هذه العملية، يتم إنتاج الأنواع التفاعلية في سلسلة من التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين المنتج النهائي. يبدأ التفاعل بواسطة جزيئات الكلور المضغوطة، مما يشكل تفاعلًا متسلسلًا مستدامًا.
التطبيق
الوسيطات البيولوجية
في علم الأحياء، تساهم وسائط التفاعل في مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية المهمة. على سبيل المثال، بالنسبة لبعض البكتيريا، يمكن لـ metallo-β-lactamase تحفيز المضادات الحيوية β-lactam، مما يجعل البكتيريا تكتسب المقاومة، ويرجع ذلك على وجه التحديد إلى وجود وسائط محددة في عملية التفاعل.
صناعة المعالجة الكيميائية
في الصناعة الكيميائية، يمكن أن يشير المصطلح "وسيط" أيضًا إلى منتج ثابت للتفاعل، والذي غالبًا ما تكون قيمته في حد ذاته مجرد مادة كيميائية أولية للصناعات الأخرى. الألكينات المصنعة من البنزين والبروبيلين هي أحد الأمثلة ولها تطبيقات مهمة في الكيمياء.
على الرغم من عدم ظهور وسيطات التفاعل هذه في معادلة التفاعل، إلا أن وجودها يقدم مساهمة أساسية. وهذا يجعل الناس يفكرون، كيف تؤثر هذه الوسائط الصغيرة على ديناميكيات عملية التفاعل بأكملها؟
