Galvenā atšķirība starp nukleofilu un elektrofilu ir tā, ka nukleofils ir viela, kas meklē pozitīvu centru, turpretim elektrofīli meklē negatīvos centrus, kuros ir papildu elektroni.
Mēs varam nosaukt sugas, kas rodas lādiņa atdalīšanas dēļ kā “elektrofīli” un “nukleofili”. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas tieši ir nukleofils vai elektrofils. Elektrofili un nukleofili ir svarīgi ķīmisko reakciju ierosināšanai. Turklāt tie ir svarīgi, lai aprakstītu, kā notiek reakcijas. Organiskajā ķīmijā reakcijas mehānismus varam iedalīt kategorijās atkarībā no sākotnējās sugas (elektrofīla vai nukleofīla), kas sāk uzbrukt citām sugām. Nukleofīlā aizstāšana, nukleofīlā pievienošana, elektrofīlā aizstāšana un elektrofīlā pievienošana ir četri galvenie mehānismu veidi, kas apraksta organiskās reakcijas.
Kas ir nukleofils?
Nukleofils ir jebkurš negatīvs jons vai jebkura neitrāla molekula, kurai ir vismaz viens nedalīts elektronu pāris. Nukleofils ir viela, kas ir ļoti elektropozitīva, tāpēc patīk mijiedarboties ar pozitīvajiem centriem. Tas var ierosināt reakcijas, izmantojot vientuļo elektronu pāri. Piemēram, kad nukleofils reaģē ar alkilhalogenīdu, nukleofila vientuļais pāris uzbrūk oglekļa atomam, kas satur halogēnu. Šim oglekļa atomam ir daļējs pozitīvs lādiņš, ko izraisa atšķirība starp šī oglekļa un halogēna atoma elektronegativitātes vērtībām. Pēc tam, kad nukleofils pievienojas ogleklim, halogēns atstāj. Šāda veida reakcijas mēs saucam par nukleofīlas aizvietošanas reakcijām.
Attēls 01: Nukleofīlās pievienošanās reakcija
Ir cita veida reakcija, ko var ierosināt nukleofili; mēs to saucam par nukleofīlo eliminācijas reakciju. Nukleofilitāte stāsta par reakcijas mehānismiem; tādējādi tas ir reakcijas ātruma rādītājs. Piemēram, ja nukleofilitāte ir augsta, tad noteikta reakcija kļūst ātra, un, ja nukleofilitāte ir zema, reakcijas ātrums ir lēns. Tā kā nukleofili ziedo elektronus, saskaņā ar Lūisa definīciju tie ir bāzes.
Kas ir elektrofils?
Elektrofili ir reaģenti, kas savās reakcijās meklē papildu elektronus, kas tiem piešķirs stabilu elektronu valences apvalku. Karbokācijas ir elektrofīli. Viņiem trūkst elektronu, un to valences apvalkā ir tikai seši elektroni. Šī iemesla dēļ karbokācijas var darboties kā Lūisa skābes. Viņi pieņem elektronu pāri no nukleofila un aizpilda valences apvalku.
Attēls 02: Elektrofīlās pievienošanās reakcija
Elektrofiliem var būt formāli pozitīvs lādiņš, daļēji pozitīvs lādiņš vai aizsargapvalks ar nepilnu oktetu. Elektrofilās aizstāšanas un elektrofīlās pievienošanas reakcijas ir divas galvenās reakcijas, kuras var ierosināt elektrofili. Elektrofilās aizvietošanas reakcijā elektrofils savienojumā izspiež atomu vai grupu. Šo incidentu mēs varam redzēt galvenokārt aromātiskajos savienojumos. Piemēram, šie ir mehānismi ar nitrogrupu, kas pievienojas benzola gredzenam, izspiežot ūdeņradi. Elektrofīlā pievienošanas reakcijā molekulā sadalās pi saite un starp molekulu un elektrofilu veidojas jauna sigma saite.
Kāda ir atšķirība starp nukleofilu un elektrofilu?
Nukleofils ir jebkurš negatīvs jons vai jebkura neitrāla molekula, kurā ir vismaz viens nedalīts elektronu pāris, turpretim elektrofīli ir reaģenti, kas savās reakcijās meklē papildu elektronus, kas tiem piešķirs stabilu elektronu valences apvalku. Tādējādi galvenā atšķirība starp nukleofilu un elektrofilu ir tā, ka nukleofils ir viela, kas meklē pozitīvu centru, turpretim elektrofīli meklē negatīvos centrus, kuriem ir papildu elektroni. Turklāt mēs varam uzskatīt nukleofilus par Lūisa bāzēm, bet elektrofilus par Lūisa skābēm. Tādējādi šī ir vēl viena atšķirība starp nukleofilu un elektrofilu.
Tālāk esošajā infografikā ir parādītas atšķirības starp nukleofilu un elektrofilu, lai salīdzinātu to līdzās.
Kopsavilkums - nukleofils pret elektrofilu
Nukleofili un elektrofīli ir divas dažādas ķīmisko vielu formas, kas spēj ierosināt dažādas ķīmiskas reakcijas. Galvenā atšķirība starp nukleofilu un elektrofilu ir tā, ka nukleofils ir viela, kas meklē pozitīvu centru, turpretim elektrofīli meklē negatīvos centrus, kuros ir papildu elektroni.
