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De A à X : savez-vous comment naissent les intermédiaires de réaction chimique dans une réaction en deux étapes ?
Dans les réactions chimiques, il existe souvent de nombreux processus difficiles à détecter, parmi lesquels les intermédiaires de réaction chimique jouent un rôle clé. Il fait référence à une entité moléculaire intermédiaire produite lors d’une réaction chimique séquencée et consommée après une certaine étape de réaction. Ces intermédiaires n'apparaissent pas dans l'équation chimique de la réaction globale, mais leur présence est cruciale pour comprendre le processus réactionnel global.
"L'intermédiaire de réaction est une molécule unique. Son cycle de vie est plus long que le temps de vibration de la molécule, mais il n'est pas aussi durable que le produit de la réaction."
Prenons comme exemple une réaction imaginaire : lorsque la réaction A + B est convertie en C + D, si la réaction globale peut être divisée en deux étapes de base, à savoir A + B → X, puis X → C + D , alors X est l'intermédiaire dans cette réaction. Le concept d’intermédiaires est important car il affecte non seulement la formation des principaux produits, mais nous aide également à comprendre le mécanisme de la réaction.
Définition IUPAC
Le Livre d'Or de l'IUPAC définit un intermédiaire comme un composé formé directement ou indirectement à partir de réactifs. Sa durée de vie dépasse le temps de vibration moléculaire, mais réagit ensuite davantage pour produire le produit final d'une réaction chimique. Cette condition de durée de vie distingue les véritables intermédiaires des états de transition, dont la durée de vie est plus proche du temps des vibrations moléculaires.
Intermédiaires de réaction courants
Carbocation
Les carbocations sont l'un des intermédiaires de réaction les plus courants, en particulier dans les réactions d'addition d'oléfines. Ils servent d’intermédiaires dans la synthèse de nouveaux composés dans de nombreux types de réactions.
Intermédiaires carbocationiques dans l'addition d'oléfines
Dans la réaction d'addition HX, la liaison π de l'alcène agit comme un nucléophile et se combine avec le proton de la molécule HX pour former un intermédiaire carbocation, puis X se combine avec l'atome de carbone positif disponible dans le cation pour former le produit final.
Carbocation dans la réaction de substitution nucléophile
Dans les réactions de substitution nucléophile, les carbocations participent à la réaction en tant qu'intermédiaires. Dans le mécanisme SN1, un groupe partant est interrompu pour former un carbocation, qui est ensuite attaqué par un nucléophile pour former un nouveau composé.
Carbanions
Les carbanions sont des molécules organiques avec une charge globale négative. Leur forte nucléophilie leur permet de jouer un rôle important dans la réaction de synthèse d'extension du squelette carboné des alcènes.
Radicaux libres
Les gènes libres sont extrêmement réactifs en raison de leurs électrons non appariés. Ils réagissent souvent avec des molécules de carbone portant de l'hydrogène, produisant parfois des composés plus stables.
Chloration du méthane
La réaction de chloration du méthane est une réaction en chaîne. Au cours de ce processus, des espèces réactives sont produites dans une série de réactions qui conduisent à la formation du produit final. La réaction est initiée par des molécules de chlore pressées, formant une réaction en chaîne durable.
Candidature
Intermédiaires biologiques
En biologie, les intermédiaires réactionnels contribuent à divers processus biologiques importants. Par exemple, pour certaines bactéries, la métallo-β-lactamase peut catalyser les antibiotiques β-lactamines, ce qui permet aux bactéries d'acquérir une résistance. Ceci est précisément dû à la présence d'intermédiaires spécifiques dans le processus de réaction.
Industrie de transformation chimique
Dans l'industrie chimique, le terme « intermédiaire » peut également désigner un produit stable d'une réaction, dont la valeur elle-même n'est souvent qu'en tant que substance chimique précurseur pour d'autres industries. Les alcènes synthétisés à partir du benzène et du propylène en sont un exemple et ont des applications importantes en chimie.
Bien que ces intermédiaires de réaction ne soient pas présentés dans l'équation de réaction, leur existence apporte une contribution clé. Cela fait réfléchir les gens : comment ces petits intermédiaires affectent-ils la dynamique de l’ensemble du processus de réaction ?
