В химии гетеролиз или гетеролитическое деление (от греческого ἕτερος (гетерос) «разный» и λύσις (lusis) «ослабление») — это процесс расщепления/разрыва ковалентной связи , при котором один ранее связанный вид забирает оба первоначальных связывающих электрона у другого. разновидность. [1] При гетеролитическом разрыве связи нейтральной молекулы образуются катион и анион . Чаще всего более электроотрицательный атом сохраняет пару электронов анионной, а более электроположительный атом становится катионным.
Гетеролитическое деление почти всегда происходит по одинарным связям ; в результате этого процесса обычно образуются два вида фрагментов.
Энергия, необходимая для разрыва связи, называется энергией диссоциации гетеролитической связи , которая аналогична (но не эквивалентна) энергии диссоциации гомолитической связи, обычно используемой для представления энергетической ценности связи.
Одним из примеров различий в энергиях является энергия, необходимая для разрыва связи H-H.
Открытие и классификация гетеролитического деления связей явно зависели от открытия и классификации химической связи.
В 1916 году химик Гилберт Н. Льюис разработал концепцию связи электронной пары, в которой два атома разделяют от одного до шести электронов, образуя таким образом одноэлектронную связь, одинарную связь, двойную связь или тройную связь . [3] Это стало моделью ковалентной связи.
В 1932 году Лайнус Полинг впервые предложил концепцию электроотрицательности , которая также ввела идею о том, что электроны в ковалентной связи не могут распределяться поровну между связанными атомами. [4]
Однако до появления связей ионы изучались в основном Сванте Аррениусом в его диссертации 1884 года. Аррениус был пионером в разработке ионной теории и предложил определения кислот как молекул, производящих ионы водорода, и оснований как молекул, производящих гидроксид- ионы.
Скорость реакции многих реакций, включающих мономолекулярный гетеролиз, сильно зависит от скорости ионизации ковалентной связи. Лимитирующей стадией реакции обычно является образование ионных пар. Одна группа в Украине провела углубленное исследование роли нуклеофильной сольватации и ее влияния на механизм гетеролиза связей. Они обнаружили, что скорость гетеролиза сильно зависит от природы растворителя .
Например, замена реакционной среды с гексана на воду увеличивает скорость гетеролиза трет-Бутилхлорида (t-BuCl) на 14 порядков. [5] Это вызвано очень сильной сольватацией переходного состояния . Основными факторами, влияющими на скорость гетеролиза, являются в основном полярность и электрофильность растворителя, а также его ионизирующая способность. Поляризуемость, нуклеофильность и когезия растворителя существенно слабее влияют на гетеролиз. [5]
Тем не менее, ведутся споры о влиянии нуклеофильности растворителя; некоторые статьи утверждают, что она не оказывает никакого эффекта, [6] в то время как некоторые статьи утверждают, что более нуклеофильные растворители снижают скорость реакции. [7]