Кто кого окислил, С или Н?

[Ryrik]

Добрый вечер!

Я тут подумал. Если сравнить углерод и водород, у них близкие значения электроотрицательности, ну да, углерод чуть сильнее оттягивает электроны, но зато у водорода радиус атома меньше, и он, по идее, не должен так уж легко отдавать свой единственный электрон. А если этих водородов соберется целая компания, типа как в метане, то они всей толпой могут отжать у углерода его 4 электрона, и тогда получится что эта шайка водородов таки сильнее одного углерода!

А в непредельных УВ получается наоборот, углерод типа сильнее. Два углерода в ацетилене отжимают электроны у двух водородов.

Правильно ли я рассуждаю? В предельных углеводородах углерод как-бы окислен водородом, а в непредельных наоборот, водород окислен углеродом?

Изменено 12 Сентября, 2023 в 18:39 пользователем Ryrik

[Paul_S]

Правильно. sp3-гибридный углерод по электроотрицательности примерно равен водороду, соответственно, в алканах связь ковалентная неполярная, они лишены кислотных свойств. При переходе к sp2 и sp-гибридизации углерод становится более электроотрицательным, а связанный с ним углерод - более кислым. Ацетилен - выраженная СН-кислота.

[Shizuma Eiku]

К сожалению, понятие окисления и восстановления с полным переходом электрона между элементами это для ионной связи, в органике большинство связей ковалентные. Впрочем, есть случаи когда электрон полностью локализуется на какой-то части молекулы, например, в карбоновых кислотах - допустим, в HCOO^-H⁺ электрон водорода легко переходит к остальной части молекулы. Нитроалканы со свободным водородом у атома углерода, соединенным с нитрогруппой, являются кислотами за счет поляризации связи, например, динитрометан кислота средней силы с К₁=3*10^-4, тринитрометан уже сильная кислота с К=7*10^-1. Органические аммонийные основания могут быть чрезвычайно сильными, на уровне КОН. Но, в целом, это специфические случаи, причем в формировании заряда явно принимают участие не атомы углерода. Так что аналогия скорее такая - если в органической молекуле соберутся много электроотрицательных атомов то при определенных условиях они могут отжать электрон у самого "слабого" водорода в выгнать его из молекулы при наличии того, кто его примет т.е. его акцептора (например, диссоциация кислот в воде НСООН+Н₂О->Н₃О⁺+НСОО^-). Аналогично амины готовы принимать "изгнанные" из других молекул водороды (CH₃NH₂+H⁺->CH₃NH₃⁺), при этом метиламин как основание заметно сильнее аммиака. В определенной ситуации, и амины могут избавляться от водородов, например 2(CH₃)₂NH+2Li->2(CH₃)₂N^-Li⁺+H₂. Углерод во всех этих реакциях ведет себя очень пассивно, он почти не принимает участия в этих темных делах Тем не менее, можно создать условия в которых и из углеводорода будет ион, в таком случае образуются карбкатионы, например, алканы склонны к радикальным реакциям и они всегда проходят через какие-то карбкатионы. Сами карбкатионы могут перегруппировываться, пример с действием сильной кислоты H[AlCl₄] на н-бутан СН₃-СН₂-СН₂-СН₃+Н⁺->СН₃-СН₂-С⁺Н-СН₃+Н₂, СН₃-СН₂-С⁺Н-СН₃->(СН₃)₃С⁺. При таких перегруппировках первичные карбкатионы (атом углерода с зарядом связан с одним атомом углерода) стремятся перегруппироваться во вторичные (атом углерода связан с двумя другими), а те в третичные. Процесс протекает в радикальных условиях т.е. при повышенной температуре, освещении УФ и т.п. Т.о. можно сказать, что углеродный скелет если и вынужден принимать участие в образовании ионов, то делает это неохотно, только если его вынуждают к этому жесткие внешние условия, и даже в этом случае, с "отжатым" электроном, скелет стремится перегруппироваться таким образом, чтобы спихнуть лишний водород, находящийся рядом с ионизированным атомом, соседям. Т.о. углерод в смысле перераспределения электронов ну очень терпимый, а если и становится радикалом, то пытается быть самым "умеренным"

 

Изменено 12 Сентября, 2023 в 20:06 пользователем Shizuma Eiku

[Paul_S]

12.09.2023 в 21:37, Ryrik сказал:

Добрый вечер!

Я тут подумал. Если сравнить углерод и водород, у них близкие значения электроотрицательности, ну да, углерод чуть сильнее оттягивает электроны, но зато у водорода радиус атома меньше, и он, по идее, не должен так уж легко отдавать свой единственный электрон. А если этих водородов соберется целая компания, типа как в метане, то они всей толпой могут отжать у углерода его 4 электрона, и тогда получится что эта шайка водородов таки сильнее одного углерода!

А в непредельных УВ получается наоборот, углерод типа сильнее. Два углерода в ацетилене отжимают электроны у двух водородов.

Правильно ли я рассуждаю? В предельных углеводородах углерод как-бы окислен водородом, а в непредельных наоборот, водород окислен углеродом?

Вот насчет четырех электронов. И у углерода, и у водорода внешняя оболочка заполнена наполовину, но углероду, чтобы заполнить ее полностью, нужно 4 электрона, а водороду - один. Так что, когда они соединяются в соотношении 1:4, как в метане, они уравновешивают сродство к электрону друг друга, а если соотношение 1:1, как в ацетилене, сродство к электрону каждого углеродного атома, так сказать, удовлетворяется только одним атомом Н, который оказывается более "окислен", т.е., беднее электронной плотностью, чем в случае метана. И существенно более кислым.