Открыть главное меню

Радикал (химия)

Радикал в химии - это атом или молекула, имеющая один или несколько неспаренных электронов (или, иногда говорят "свободные валентности"). Данный термин используется как в органической, так и в неорганической химии.

Содержание

Варианты применения термина в химииПравить

  • В неорганической химии чаще всего это атомы или молекулы с неспаренным электроном (NO, NO2, ClO2, атомарный водород и др.).
  • В органической химии чаще всего это молекулы с одним или несколькими неспаренными электронами, как на атомах углерода, так и на гетероатомах. Это наиболее распространенное применение термина.
  • В номенклатуре органических соединений это атом или группа атомов, которая присоединяется к основной части молекулы одной или несколькими связями.

Виды радикаловПравить

Радикалы классифицируются:

по стабильности на:

  • нестабильные (реакционноспособные, короткоживущие)
  • стабильные (долгоживущие)

по степени связанности:

по заряженности радикала:

  • незаряженные (обычные радикалы)
  • положительно заряженные (катион-радикалы)
  • отрицательно заряженные (анион-радикалы: надпероксид, озонид и др.)

органические, по атому, содержащую свободную валентность на:

  • карборадикалы
  • оксильные
  • аминильные

С-радикалы по числу свободных валентностей на:

  • алкильные
  • карбены
  • карбиновые

Получение радикаловПравить

Для получения радикалов используют распад связей под действием различных физических (температура, излучения, электрический разряд) или химических факторов (окислительно-восстановительные реакции). Вещества имеющие в своем составе связи с низкой энергией распада (-O-O-, C-N=N-C, Hal-Hal и др.) образуют радикалы при более слабых воздействиях и часто используются в качестве первичных источников радикалов.

Промышленные вещества для генерации радикаловПравить

В промышленности используется довольно большой набор для первоначальной генерации радикалов. К ним относят различные органические пероксиды (трет-бутилгидропероксид, перекись ацетила, надуксусная кислота), азосоединения (АИБН).

Свойства радикаловПравить

Чаще всего радикалы являются реакционноспособными частицами, которые в течение короткого времени вступают во взаимодействие как с другими веществами в системе, так и друг с другом.

Взаимодействие может включать:

  • передачу радикального центра
  • развитие цепной реакции с возникновением новых радикалов
  • гибель радикалов
  • соединение радикалов друг с другом (рекомбинация).

Стабильные радикалыПравить

Существуют радикалы имеющее значительное время жизни, до распада или рекомбинации. Если это время измеряется минутами или большими отрезками времени говорят о "стабильных" радикалах. Такие радикалы есть как в неорганической, так и в органической химии. Некоторые из них могут храниться годами без разложения или рекомбинации.

К неорганическим стабильным радикалам относят NO, NO2, ClO2, O3 и некоторые другие вещества.

В органической химии разнообразие стабильных радикалов значительно больше. Выделяют следующие группы стабильных органических радикалов:

  • углеводородные (трифенилметил, радикал Гомберга и др.)
  • нитроксильные (бис(трифторметил)нитроксил, ТЕМПО и др.)
  • вердазильные
  • ароксильные
  • аминильные
  • гидразильные

Методы фиксации радикаловПравить

Особенностью частиц с неспаренным электроном является их парамагнетизм. Это был одним из первых физических признаков радикальных частиц.

В настоящее время широко применяется метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Применение радикаловПравить

Радикалы участвуют во всех радикальных реакциях. Многие из этих реакций имеют промышленное значение:

  • радикальная полимеризация пластмасс (получение полистирола, полиметилметакрилата и др.)
  • загустевание и высыхание почти всех лакокрасочных материалов
  • различные синтезы (топлив, спиртов, фенолов, карбоновых кислот, нитроалканов и др.)

Ловушки для радикаловПравить

Имеется множество процессов, когда протекание радикальных процессов является нежелательным (окисление масел, полимеров, резин, лекарств), хранение мономеров (тетрафторэтилена, циановодорода, стирола) и др.

В этом случае применяются либо антиоксиданты, либо специальные вещества, которые препятствуют развитию радикальных реакций, обрывая цепи радикальных процессов или формируя стабильные радикалы.

Наиболее распространенной группой веществ - радикальных ловушек, обрывающей цепные радикальные реакции, являются пространственно затрудненные фенолы (трет-бутилированные фенолы), которые реагируя с радикалами дают стабильные феноксильные радикалы, перегруппировывающиеся в кетоны или хиноны.

ЛитератураПравить

  • Химическая энциклопедия. - Т. 4, пол-три. - М.: Большая российская энциклопедия, 1995, стр. 154-157