有機化学の考え方
有機化学反応を学習していくと，ニトロ化やエステル化など様々な反応が出てきて，覚えにくいと思います．
これを暗記してなんとか乗り切ろうと思っていませんか？
各反応のプロセスを理解すると，その反応プロセスはたったの\(3\)通りに分類されます．
有機化学を結合の切断→再生という視点で捉えていきましょう！
結合の切断
\(\rm{A-B}\)という物質があったとします．この\(\rm{A，B}\)という物質の間には\(2\)つの電子を共有している共有結合があります．結合を切断するときに，それぞれの電子がどちらの原子につくかで，下の\(3\)通りの切断方法があります．
①では，電気的中性な原子，原子団であるラジカル（\(\rm{radical}\)）が生成します．②や③では，陽イオンであるカチオン（\(\rm{cation}\)）や陰イオンであるアニオン（\(\rm{anion}\)）が生成します．
結合の再生
結合の再生には，先程説明したラジカル・陽イオン・陰イオンが別の共有結合に攻撃することで，新たな結合が生まれます．
①ラジカル反応
ラジカルが攻撃することで反応が起こります．
②求電子反応
陽イオンが攻撃することで反応が起こります．
名前がとっつきにくいですが，「陽イオンが負電荷をもつ電子を求めて反応しようとする」と覚えてください！
③求核反応
陰イオンが攻撃することで反応が起こります．
「陰イオンが正電荷をもつ原子核を求めて反応しようとする」と覚えてください！
まず，この前提をしっかりと覚えてくださいね！
結合の切断の判定
次は，結合を切断するときに，どのような状態がより安定しているのかを考えていきましょう！
結合している状態は非常に安定した状態となっています．．そこから結合を切断することで，不安定な状態となります．そのため，先程説明した①〜③のいずれの反応が起こるかは，各物質の周りの環境によります．
例を考えてみましょう．
\(\rm{A-B}\)という物質があるとします．電気陰性度が\(\rm{A ＜ B}\)の方が大きければ，\(\rm{B}\)が電子を引っ張る力が強いため，ラジカル反応か\(\rm{B}\)が陰イオン・\(\rm{A}\)が陽イオンとなる反応のどちらかが起こると考えられます．
ここで，結合の切断に必要なエネルギーは，
ラジカル生成に必要なエネルギー ＜ イオン生成に必要なエネルギー
となります！
そのため気相中・無極性溶媒中では，ラジカルが生じ攻撃する反応が起こりやすくなります．
また水のような極性溶媒中では，イオンが生成するような反応が起こりやすくなります．これはイオンが水和により安定することができるためです．
以上の\(3\)点をしっかりと覚えた上で，各反応を見ていきましょう！
この前提を理解しているかどうかで，この後の理解度が格段に変わってきます！！
アルカン
まずは，炭化水素について勉強していきます．
炭化水素とは，名前の通り構成元素が\(\rm{C}\)と\(\rm{H}\)のみからなる有機物のことをいいます．
アルカンってどんな物質?
まずはアルカンという名前について考えてみましょう．
アルカンは構成元素が\(\rm{C}\)と\(\rm{H}\)のみからなり，全て単結合となっています．\(\rm{alkane}\)の「\(\rm{alk}\)」は炭素数を，「\(\rm{a}\)」は全て単結合，「\(\rm{e}\)」は構成元素が\(\rm{C \cdot H}\)のみであることを表しています．
そして直鎖状のアルカンは，分子量が大きくなるとファンデルワールス力が大きくなり，沸点も高くなります．
アルカンは
\(\rm{C1}\)〜\(\rm{C4}\)：気体
\(\rm{C5}\)〜\(\rm{C16}\)：液体
\(\rm{C17}\)〜：固体
と炭素数によって状態が変化することをおさえてくださいね！
アルカンの反応
\(\rm{C-C}\)や\(\rm{C-H}\)の間の単結合を\(σ\)結合といいます．一方で，\(\rm{C=C}\)の間の結合の\(2\)番目を\(π\)結合といいます．
この\(2\)つの結合について比較すると，反応性としては\(π\)結合 \(> σ\)結合となります．アルカンは\(σ\)結合からなり\(π\)結合が存在しないため，反応性が乏しいです．
以下の\(2\)つの反応を理解しておけば大丈夫です！
\(\rm{Cl}\)ラジカルによる置換反応
\(\rm{Cl_2}\)は光を当てることで，\(\rm{Cl}\)ラジカルとなり反応が開始します．そして\(\rm{Cl}\)ラジカルがメタン中の\(σ\)結合からなる\(\rm{C-H}\)結合に攻撃することで，\(\rm{H}\)ラジカルを追い出します．に追い出された\(\rm{H}\)ラジカルは残った\(\rm{Cl}\)ラジカルと結合して\(\rm{HCl}\)となります．
このように電子の動きから理解していくことで，暗記量を減らすことができますよ！
メタンに\(\rm{Cl}\)ラジカルが反応し続けることで，下のような置換反応が起こります．
上の置換反応を繰り返し，メタン→塩化メチル→塩化メチレン→クロロホルム→四塩化炭素となります．
原油(ナフサ)の熱分解反応
原油は直鎖のアルカンが主成分となっています．その\(σ\)結合からなる\(\rm{C-C}\)が加熱により切断されることで，エチレンやプロペンなどが生成されます．
コメント
[…] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); 【電子の動きから有機化学を理解】有機化学に共通する3通りの反応を紹介！！アルカン反応 […]
[…] 【電子の動きから有機化学を理解】有機化学に共通する3通りの反応を紹介！！アルカン反応 […]