Διάσπαση ομοιοπολικού δεσμού – Ομολυτική και Ετερολυτική

ΕΙΣΑΓΩΓΗ:

Η πλειονότητα των χημικών αντιδράσεων συνεπάγεται το σπάσιμο των υπαρχόντων χημικών δεσμών καθώς και την παραγωγή νέων χημικών δεσμών. Οι χημικοί δεσμοί, από την άλλη πλευρά, μπορούν να σπάσουν με πολλούς τρόπους. Επίσης σημαντική για τον προσδιορισμό του τελικού αποτελέσματος μιας χημικής αντίδρασης είναι η μέθοδος κατά την οποία ένας χημικός δεσμός σπάει κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Η σχάση δεσμών είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει το σπάσιμο ενός χημικού δεσμού (συνήθως ενός ομοιοπολικού δεσμού) όταν συμβαίνει. Η ομολυτική σχάση και η ετερολυτική σχάση είναι οι δύο βασικοί τύποι σχάσης δεσμών που μπορεί να συμβεί.

Τι είναι η Ομολυτική σχάση 

Η Ομολυτική σχάση (γνωστή και ως Ομόλυση)  είναι ένας τύπος σχάσης δεσμών κατά την οποία ένα ηλεκτρόνιο διατηρείται από κάθε ένα από τα αρχικά κομμάτια ενός συγκεκριμένου μορίου καθ' όλη τη διάσταση του μορίου. Είναι ένας από τους πιο συχνά παρατηρούμενους τύπους σχάσης δεσμών. Όταν ένα ηλεκτρικά ουδέτερο φορτισμένο μόριο υποβάλλεται σε ομολυτική σχάση, παράγονται δύο ελεύθερες ρίζες ως υποπροϊόν της αντίδρασης. (Καθώς καθένα από τα χημικά είδη διατηρεί ένα ηλεκτρόνιο από το ζεύγος δεσμών).

Παρατηρήστε ότι η ομολυτική σχάση αναφέρεται επίσης ως ομολυτική διάσπαση ή ομόλυση δεσμού, για να αναφέρουμε μερικούς όρους. Πιστεύεται ότι αυτές οι φράσεις προέρχονται από την ελληνική λέξη homo και ότι η έννοια μπορεί κατά προσέγγιση να αποδοθεί ως ίσο σπάσιμο.

Η μοριακή ομολυτική σχάση διευκολύνεται από την απελευθέρωση ενέργειας από την ενέργεια διάστασης ομολυτικού δεσμού του μορίου, η οποία μετράται σε joule. Στην επόμενη ενότητα, θα βρείτε ένα διάγραμμα που απεικονίζει την ομολυτική σχάση ενός μορίου ΑΒ, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία δύο ελεύθερων ριζών (A˙ και B˙ ).

Ομολυτική σχάση 

Στις περισσότερες περιπτώσεις, απαιτείται σημαντική ποσότητα ενέργειας για την έναρξη της ομολυτικής σχάσης ενός μορίου σε διάλυμα. Προκειμένου να αποφευχθεί η σύγχυση, θα συζητήσουμε αυτή τη μορφή σχάσης δεσμών μόνο στο πλαίσιο των περιστάσεων που αναφέρονται παρακάτω.

Όταν το μόριο εκτίθεται σε υπεριώδεις ακτίνες, αλλάζει (η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αντιστοιχεί στην υπεριώδη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος)

Για να ξεπεραστεί η απαιτούμενη ενέργεια διάστασης δεσμού για την ομολυτική σχάση, ένα μόριο πρέπει να υποβληθεί σε επαρκή ποσότητα θερμότητας για να επιτευχθεί αυτό το αποτέλεσμα.

Προκειμένου να ενισχυθεί η πυρόλυση ενός μορίου, οι ενώσεις άνθρακα υποβάλλονται σε επεξεργασία σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο, προκειμένου να επιταχυνθεί η διαδικασία.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ομολυτική σχάση μπορεί να πραγματοποιηθεί δίνοντας μόνο λίγη ποσότητα θερμότητας στο μόριο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχάσης. Στα υπεροξείδια, για παράδειγμα, η ομολυτική διάσπαση των δεσμών οξυγόνου-οξυγόνου είναι ένα παράδειγμα αυτού. Σε αυτή την περίπτωση, οι ενδομοριακοί δεσμοί είναι μάλλον αδύναμοι, που σημαίνει ότι οι ενέργειες διάστασης των δεσμών τους είναι εξαιρετικά χαμηλές. Επομένως, είναι δυνατό να ξεπεράσετε αυτό το φράγμα χρησιμοποιώντας μόνο μια μέτρια ποσότητα θερμικής ενέργειας.

Τι είναι η ετερολυτική σχάση 

Η ιστολυτική σχάση, που ονομάζεται επίσης ετερόλυση, είναι μια σχάση δεσμού όπου ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ δύο χημικών ειδών σπάει με ανομοιόμορφο τρόπο, με αποτέλεσμα το ζεύγος δεσμών ηλεκτρονίων να συγκρατείται από ένα από τα χημικά είδη και το ζεύγος ηλεκτρονίων δεσμών να απελευθερώνεται από τα άλλα χημικά είδη (ενώ το άλλο είδος δεν διατηρεί κανένα από αυτά τα ηλεκτρόνια από το ζεύγος δεσμών). Ένα από τα προϊόντα της ετερολυτικής σχάσης ενός ουδέτερα φορτισμένου μορίου έχει θετικό φορτίο, ενώ το άλλο προϊόν έχει αρνητικό φορτίο όταν το μόριο υφίσταται ετερολυτική σχάση.

Συγκεκριμένα, το θετικά φορτισμένο αποτέλεσμα της ετερολυτικής σχάσης ενός ουδέτερου μορίου, το οποίο συνήθως αναφέρεται ως κατιόν, είναι ένα χημικό είδος στο οποίο δεν διατηρήθηκαν δεσμευμένα ηλεκτρόνια ως αποτέλεσμα της σχάσης του δεσμού. Ωστόσο, το αρνητικά φορτισμένο αποτέλεσμα της ετερόλυσης (γνωστό και ως ανιόν) είναι το χημικό είδος που διατηρεί και τα δύο συνδεδεμένα ηλεκτρόνια μετά τη διαδικασία σχάσης του δεσμού, σε αντίθεση με το θετικά φορτισμένο προϊόν της ετερόλυσης.

Η «ετερόλυση» είναι ένας όρος που έχει την προέλευσή του στα ελληνικά και μπορεί να μεταφραστεί χαλαρά ως «άνιση κατανομή». Αναφέρεται ως ομολυτική διάσπαση σε ορισμένους κύκλους. Στην επόμενη ενότητα, θα δείτε μια εικόνα που απεικονίζει τις δύο πιθανές μεθόδους με τις οποίες το μόριο ΑΒ μπορεί να υποστεί ετερολυτική σχάση. Στην πρώτη περίπτωση, το Β διατηρεί το ζεύγος των ηλεκτρονίων δεσμού, με αποτέλεσμα να ορίζεται ως ανιόν και το Α ως κατιόν. Σύμφωνα με το δεύτερο σενάριο, το Α διατηρεί το ζεύγος δεσμών και μετασχηματίζεται στο ανιόν, ενώ το Β μετατρέπεται στο κατιόν.

Ετερολυτική σχάση

Μπορεί επίσης να παρατηρηθεί το γεγονός ότι, όταν ένας ομοιοπολικός δεσμός υποβάλλεται σε ετερολυτική σχάση, το δεσμευμένο είδος με τη μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα είναι συνήθως αυτό που διατηρεί το ζεύγος των ηλεκτρονίων δεσμού και δέχεται αρνητικό φορτίο. Το πιο ηλεκτροθετικό είδος, από την άλλη πλευρά, συχνά αδυνατεί να συγκρατήσει ηλεκτρόνια και ως εκ τούτου αποκτά θετικό ηλεκτρικό φορτίο.

Η ενέργεια διάστασης ομολυτικού δεσμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση ενός ομοιοπολικού δεσμού χρησιμοποιώντας ετερολυτική διάσπαση, ο οποίος είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται συχνά (δεν πρέπει να συγχέεται με την ενέργεια διάστασης ομολυτικού δεσμού). Όταν αναφερόμαστε στην ενέργεια δεσμού ενός ομοιοπολικού δεσμού, αυτή η τιμή χρησιμοποιείται μερικές φορές για να δηλώσει την τιμή. Στο μόριο υδροχλωρίου, μπορεί να παρατηρηθεί ένα παράδειγμα ομολυτικής σχάσης, όπως υποδεικνύεται στη χημική αντίδραση που παρέχεται παρακάτω.

H-Cl → H+ + Cl–

Επειδή η ηλεκτραρνητικότητα του χλωρίου είναι ισχυρότερη από αυτή του υδρογόνου, το άτομο χλωρίου διατηρεί το ζεύγος δεσμών ηλεκτρονίων που σχηματίζεται με το άτομο υδρογόνου. Επομένως, το ανιόν χλωρίου και το κατιόν υδρογόνου παράγονται ως υποπροϊόντα της αντίδρασης.

Σύγκριση της διάσπασης ομοιοπολικών δεσμών από ομολυτική και ετερολυτική διάσπαση

Χρησιμοποιώντας τα ίδια είδη δεσμών, είναι δυνατό να παρατηρήσουμε ότι η ενέργεια διάστασης του ετερολυτικού δεσμού είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την ενέργεια διάστασης του ομολυτικού δεσμού για τον ίδιο τύπο δέσμευσης. Η ετερόλυση ενός ουδέτερου μορίου έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό τόσο ενός θετικού όσο και ενός αρνητικού ιόντος. Ο διαχωρισμός αυτών των χρεώσεων, οι οποίες αντιτίθενται αυστηρά, απαιτεί σημαντική ποσότητα ενέργειας. Στην αέρια φάση, η διάσταση του δεσμού συμβαίνει μέσω ενός πιο απλού μηχανισμού που είναι γνωστός ως ομόλυση. Η ετερόλυση, από την άλλη πλευρά, είναι ο προτιμώμενος τύπος θραύσης σε έναν ιονίζοντα διαλύτη.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ:

Συμπερασματικά, όταν τα συνδετικά άτομα έχουν διαφορετικές διαφορές ηλεκτραρνητικότητας και υπάρχουν πολικοί διαλύτες σε χαμηλές θερμοκρασίες, είναι πιο πιθανό να συμβεί ετερολυτική σχάση. Στην ομολυτική σχάση, ένας ομοιοπολικός σύνδεσμος σπάει με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε ένα από τα δεσμευμένα άτομα να λαμβάνει ένα από τα ηλεκτρόνια που μοιράζονταν προηγουμένως μεταξύ τους.