Кіріспе
Молекуладағы электронды бай немесе кедей топтарға байланысты тұрақты байланыс диполы Химияда, молекуладағы индукциялық әсер - молекуланың басқа жерлеріндегі электронды тарту немесе электронды донор топтарына байланысты электрон тығыздығының жергілікті өзгеруі, нәтижесінде байланыстағы тұрақты диполы пайда болады. Ол σ (сигма) байланыста, π (пи) байланыста болатын электромерлік әсерден айырмашылығы бар. Алкил галоидтағы галоген атомдары электронды бөлігін алады, ал алкил топтары электронды бөлігін береді. Егер электрон-негативті атом (электрон жоқ, сондықтан оң зарядты) атомдар тізбегіне қосылса, әдетте көміртек, оң заряд тізбектегі басқа атомдарға беріледі. Бұл I эффекті деп те аталатын, электрондарды алып тастау индуктивті эффектісі. Қысқаша айтқанда, алкил топтары +I эффектіне әкелетін электронды донорлық әсерге ие. Оның эксперименттік негізі - иондалу тұрақтысы. Ол мезомерлік әсерден ерекшеленеді және жиі оған қарама-қарсы келеді.
In chemistry, the inductive effect in a molecule is a local change in the electron density due to electron withdrawing or electron donating groups elsewhere in the molecule, resulting in a permanent dipole in a bond. It is present in a σ (sigma) bond, unlike the electromeric effect which is present in a π (pi) bond. The halogen atoms in an alkyl halide are electron withdrawing while the alkyl groups have electron donating tendencies. If the electronegative atom (missing an electron, thus having a positive charge) is then joined to a chain of atoms, usually carbon, the positive charge is relayed to the other atoms in the chain. This is the electron withdrawing inductive effect, also known as the I effect. In short, alkyl groups tend to donate electrons, leading to the +I effect. Its experimental basis is the ionization constant. It is distinct from and often opposite to the mesomeric effect.
Байланысты поляризациялау
Ковалентті байланыстар байланысты құрайтын екі атомның салыстырмалы электронегативтілігіне байланысты поляризациялануы мүмкін. Екі атомның арасындағы σ байланысындағы электрон бұлты біркелкі емес және екі атомның электрожағымдысына қарай сәл ығысады. Бұл байланыстың тұрақты поляризациялануына әкеледі, онда электрожағымды атомдар фракциялық теріс зарядқа (δ) ие болады, ал электрожағымды атомдар фракциялық оң зарядқа (δ+) ие болады. Мысалы, су молекуласының теріс зарядты тартатын электронегативті оттегі атомы бар. Бұл су молекуласындағы О атомының маңында δ белгісімен, сондай-ақ екі H атомының әрқайсысының жанында δ+ белгісімен көрсетіледі. Жеке байланыстың диполь моменттерінің векторлық қосуы молекуланың таза диполь моментін береді. Полярлық байланыс - бұл ковалентті байланыс, онда бір шет пен екінші шет арасында зарядтың бөлінуі болады, басқаша айтқанда, бір шет сәл оң, екіншісі сәл теріс болады. Мысалға ковалентті байланыстардың көпшілігін келтіруге болады. Сутегі хлор байланысы HCl немесе судағы сутегі оттегі байланысы типтік болып табылады.
Индуктивті әсер
Сигма электронның электрон-негативті атомға қарай ығысуының әсері, оның бір шетінде оң заряд, ал екінші шетінде теріс заряд болады, индуктивті әсер деп аталады. I әсері тұрақты әсер болып табылады және әдетте бонда жебемен бейнеленеді. Алайда, алкил тобы сияқты кейбір топтар сутектен гөрі электрондарды аз алады, сондықтан оларды электронды босату / электронды донорлық топтар деп қарастырады. Бұл электронды босату сипаты және +I әсерімен көрсетіледі. Қысқаша айтқанда, алкил топтары электрондарды беруге бейім, бұл индукциялық әсерге әкеледі. Алайда, мұндай әсер күмән тудырады. Полярлық әсердің бастапқы полярлық әсерден аз өзгеруі, индукциялық әсер тез өшіп кетеді және қысқа қашықтықта ғана маңызды болады. Сонымен қатар, индукциялық әсер тұрақты, бірақ әлсіз, өйткені ол σ байланысы электрондарының ауысуын қамтиды және басқа күшті факторлар бұл әсерді көлеңкелеуі мүмкін.
Фрагментация
Индуктивті әсер атомдағы зарядқа және атомға байланысқан топтарға байланысты молекуланың тұрақтылығын анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Мысалы, егер атом оң зарядқа ие болса және I топқа қосылса, оның заряды "көшейтеді" және молекула тұрақсыз болады. Сол сияқты, егер атомның теріс заряды болса және +I тобына қосылса, оның заряды "көшейтеді" және молекула тұрақсыз болады. Керісінше, егер атомның теріс заряды болса және ол I топқа қосылса, оның заряды "деамплификацияланады" және молекула I әсері ескерілмегенге қарағанда тұрақты болады. Сол сияқты, егер атом оң зарядқа ие болса және +I топқа қосылса, оның заряды "деамплификацияланады" және молекула I әсері ескерілмегенге қарағанда тұрақты болады. Жоғарыда айтылғандарды түсіндіргенде атомның көп заряды тұрақтылықты төмендетеді, ал атомның аз заряды тұрақтылықты арттырады.
Қышқылдық пен негізділік
Индуктивті әсер молекуланың қышқылдық пен негізділігін анықтауда маңызды рөл атқарады. Молекулаға қосылған +I әсері бар топтар (индуктивті әсер) молекуладағы жалпы электрондық тығыздықты арттырады және молекула электрондарды бере алады, оны негізгі етеді. Сол сияқты, молекулаға қосылған I әсері бар топтар молекуладағы жалпы электрондық тығыздықты азайтады, бұл оның қышқылдыққа әкелетін электронды жетіспеушілігін тудырады. Молекулаға қосылған I топтарының саны өскен сайын оның қышқылдық деңгейі де өседі; +I топтарының саны өскен сайын молекуланың негізділігі де өседі.
Карбоксил қышқылдары
Карбоксил қышқылының беріктігі оның иондану тұрақтысының шамасына байланысты: иондалған сайын, ол неғұрлым күшті болады. Қышқыл күшейген сайын оның pKa сандық мәні төмендейді. Қышқылдарда алкил тобының электрондарды босату индуктивті әсері оттегідегі электрондық тығыздықты арттырады және осылайша ОН байланысының бұзылуына кедергі келтіреді, нәтижесінде иондану азаяды. Оның иондалуының жоғары болуына байланысты, құмырсқа қышқылы қышқылдан күштірек Монохлоровокислота қышқылы, бірақ иондануды ынталандыратын хлордың электронды кері алу әсерінен құмырсқа қышқылынан күштірек. Бензой қышқылында сақинадағы көміртек атомдары sp2 гибридті. Нәтижесінде бензой қышқылы циклогексанкарбоксил қышқылынан күшті қышқыл болып табылады. Сондай-ақ, ароматты карбоксил қышқылдарында орфо және пара позицияларында алмастырылған электронды кері қайтару топтары қышқылдық күштілікті арттыра алады. Карбоксил тобының өзі электронды топты алып тастайтындықтан, дикарбоксил қышқылдары, әдетте, монокарбоксил аналогтарына қарағанда күшті қышқылдар болып табылады. Индуктивті әсер сондай-ақ белгілі бір көміртек атомын немесе басқа атом позицияларын жасайтын байланыстың поляризациясына көмектеседі.
Индуктивті әсер мен электромерлік әсерді салыстыру
Индуктивті әсер Электромерлік әсер Электронегативтілік айырмашылығына байланысты σ ковалентті байланыстың поляризациясы. Бір атомға күшті сыртқы өрістің әсерінен ортақ π байланысы электрон жұптарының берілуі. Тұрақты әсер. Уақытша әсері. Әрқашанда байқау. Тек электрофильді реагент болған кезде ғана байқалады. Индукциялық зарядтар - бұл бөлшектік зарядтар (δ+ немесе δ−) Индукциялық зарядтар - бүтін сандар (+1, 1)