Carbocation και Carbanion
Με πιο απλά λόγια, το καρβοκατιόν και το καρβανιόν είναι συγκεκριμένοι τύποι μορίων ατόμων άνθρακα που φέρουν διαφορετικά ηλεκτρικά φορτία. Τα άτομα καρβοκατιόντος είναι άνθρακας συν κατιόν, και ως εκ τούτου, έχουν θετικό φορτίο. Ομοίως, το carbanion είναι ο συνδυασμός άνθρακα και ανιόντος και φέρει αρνητικά φορτία. Και τα δύο μόρια διαθέτουν διάφορα χαρακτηριστικά μαζί με μερικές ταξινομήσεις.
Επιπλέον, το καρβοκατιόν και το καρβανιόν είναι το θεμέλιο της χημείας. Η πλήρης κατανόηση των εννοιών είναι απαραίτητη για την κατανόηση τυχόν χημικών αντιδράσεων στην οργανική χημεία. Εδώ έχουμε φέρει ένα υλικό μελέτης carbocation και carbanion που επιμελήθηκε για να σας βοηθήσει να μάθετε εύκολα έννοιες.
Σχετικά με το Carbocation και το Carbanion
Οι όροι καρβοκατιόν και καρβανιόν χρησιμοποιούνται ευρέως στην οργανική χημεία. Γενικά, αυτά τα άτομα άνθρακα αντιδρούν με διάφορα στοιχεία για να ληφθεί ένα αντιδραστήριο για άλλες αντιδράσεις, δηλ. Ενδιάμεσα. Το καρβοκατιόν και τα καρβανιόντα ήταν γνωστά ως ιόντα άνθρακα μέχρι τη δεκαετία του 1970. Καθώς περνούσε ο καιρός, ταξινομήθηκαν με βάση τις χρεώσεις τους και εισήχθησαν οι όροι «καρβοκατιόντα» και «καρβανιόν».
Πρώτον, η ιδέα του καρβοκατιόντος δόθηκε από τον Julius Stieglitz το 1899. Ωστόσο, περαιτέρω μελέτη και γνώσεις δόθηκαν από τη μελέτη αναδιάταξης του Wagner-Meerwein, η οποία προτάθηκε από τον Γερμανό χημικό Hans Meerwein το 1922. Ο όρος carbanion επινοήθηκε για πρώτη φορά από τους Everett Wallis και Frederic Adams το 1933 λόγω της φύσης του ηλεκτρικού φορτίου του ατόμου.
Carbocation
Συνοπτικά, ένα καρβοκατιόν είναι οποιοδήποτε θετικά φορτισμένο μόριο άνθρακα. Τα καρβοκατιόντα έχουν συνήθως τρεις θετικούς δεσμούς και ακόμη και πολλά ηλεκτρόνια στα άτομά τους και έχουν τριγωνικό επίπεδο σχήμα. Καθώς το καρβοκατιόν φέρει το θετικό φορτίο, τους λείπουν τα ηλεκτρόνια στην οκτάδα τους. Ως αποτέλεσμα, θεωρούνται και ηλεκτροφιλικά. Συνήθως δημιουργούν γρήγορους δεσμούς με τυχόν πυρηνόφιλα.
Ο υβριδισμός του άνθρακα στα καρβοκατιόντα παραμένει sp2. Τα καρβοκατιόντα και τα καρβανιόντα αντιδρούν με ετεροάτομα. Εξαιτίας αυτού, τα καρβοκατιόντα χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσα για διάφορες οργανικές αντιδράσεις. Το μεθένιο (CH3+) και το αιθάνιο (C2H7+) είναι τα πιο κοινά καρβοκατιόντα.
Carbanion
Ένα καρβανιόν μπορεί να ειπωθεί ότι είναι το αντίθετο του καρβοκατιόν. Ένα καρβανιόν είναι ένα τρισθενές άτομο άνθρακα που σχηματίζεται γενικά παρουσία βάσης ή ετερολυτικής διάσπασης. Τα καρβανιόντα αποτελούν ένα ανιόν όπου ο άνθρακας έχει συνολικά οκτώ ηλεκτρόνια σθένους, μεταξύ των οποίων φέρει ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων και λόγω των οποίων έχει αρνητικό φορτίο. Ένα καρβανιόν είναι η συζευγμένη βάση ενός ανθρακικού οξέος με συγκεκριμένους όρους. Ωστόσο, τα καρβανιόντα είναι πυρηνόφιλα και εξαιρετικά αντιδραστικά στοιχεία. Τα καρβανιόν υπάρχουν σε τριγωνική πυραμιδική διάταξη. Τα βενζυλικά ανιόντα (C6H5CH2-) και τα ιόντα μεθιδίου (CH3) είναι τύποι καρβανιόντων.
Κατηγορίες καρβοκατιόντων και καρβανιόντων
Υπάρχουν πολλά καρβοκατιόντα και καρβανιόντα που χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς στη χημεία και διαθέτουν πολλά μοναδικά χαρακτηριστικά. Εξαιτίας του οποίου τα καρβοκατιόντα κατηγοριοποιούνται σε διαφορετικές ομάδες. Ταξινομούνται με βάση τον αριθμό των δεσμών που δημιουργεί ένας άνθρακας με αλκυλομάδες.
Κυρίως διακρίνονται με βάση τον αριθμό των δεσμών που μοιράζεται ένας άνθρακας με άλλες ομάδες άνθρακα. Ωστόσο, τα καρβοκατιόντα και τα καρβανιόντα χωρίς δεσμούς ταξινομούνται ως καρβοκατιόντα μεθυλίου και καρβανιόντα. Το μεθίδιο (CH3+) είναι το τυπικό παράδειγμα μεθυλοκαρβοκατιόντος και μεθυλοκαρβανιόντος. Εκτός από αυτό, τα καρβοκατιόντα κατηγοριοποιούνται σε τρεις ομάδες. παρατίθενται παρακάτω:
Κύριο:Μεμονωμένος δεσμός στον άνθρακα.
Δευτερεύον:Δύο δεσμοί με τον άνθρακα.
Τρίτο:Τρεις δεσμοί με τον άνθρακα.
Σταθερότητα ανθρακιόντων και καρβανιόντων
Το καρβοκατιόν και τα καρβανιόντα δεν είναι ικανά για περαιτέρω δέσμευση. Για να συνδεθεί με περισσότερους από τρεις άνθρακες, θα χρειαζόταν ένα επιπλέον κενό τροχιακό p, το οποίο είναι αδύνατο σύμφωνα με τον συμβατικό κανόνα της οκτάδας. Ωστόσο, και στις τρεις κατηγορίες, η σταθερότητα αυξάνεται καθώς οι δεσμοί των καρβοκατιόντων μειώνονται για τα καρβανιόντα. Ως εκ τούτου, τα τριτογενή καρβοκατιόντα είναι τα πιο σταθερά καρβοκατιόντα, ενώ τα πρωτογενή ανθρακικά είναι τα πιο σταθερά ανθρακικά.
Διαφορά μεταξύ Carbocation και Carbanions
Συμπέρασμα
Όπως συζητήθηκε παραπάνω, τα καρβοκατιόντα και τα καρβανιόντα αποτελούν το θεμέλιο της οργανικής χημείας και είναι κρίσιμα στοιχεία της χημείας. Από πάνω, μάθαμε τύπους, χρήσεις, υβριδισμό και όλες τις άλλες απαραίτητες πτυχές των καρβοκατιόντων και των καρβανιόντων. Τα καρβοκατιόντα και τα καρβανιόν διακρίνονται κυρίως από τη διαφορά στο φορτίο τους. Τα καρβοκατιόντα είναι όλα θετικά φορτία και τα καρβανιόντα είναι όλα αρνητικά φορτία.
