В химии разрыв связи , или деление связи , представляет собой расщепление химических связей . Обычно это можно назвать диссоциацией , когда молекула расщепляется на два или более фрагментов. [1]
В целом существует две классификации разрыва связи: гомолитический и гетеролитический , в зависимости от характера процесса. Энергии триплетного и синглетного возбуждения сигма -связи можно использовать для определения того, будет ли связь следовать гомолитическому или гетеролитическому пути. [2] Сигма-связь металл-металл является исключением, поскольку энергия возбуждения связи чрезвычайно высока, поэтому ее нельзя использовать для целей наблюдения. [2]
В некоторых случаях для разрыва связи требуются катализаторы . Из-за высокой энергии диссоциации связей CH , около 100 ккал/моль (420 кДж/моль), требуется большое количество энергии для отщепления атома водорода от углерода и связывания другого атома с углеродом. [3]
_V.1.svg/1280px-Homolysis_(Chemistry)_V.1.svg.png)
При гомолитическом расщеплении, или гомолизе , два электрона в расщепленной ковалентной связи делятся поровну между продуктами. Этот процесс также известен как гомолитическое деление или радикальное деление . Энергия диссоциации связи — это количество энергии, необходимое для гомолитического разрыва связи. Это изменение энтальпии является одним из показателей прочности связи .
Энергия триплетного возбуждения сигма-связи — это энергия, необходимая для гомолитической диссоциации, но фактическая энергия возбуждения может быть выше, чем энергия диссоциации связи из-за отталкивания между электронами в триплетном состоянии . [2]
.svg/1280px-Heterolysis_(chemistry).svg.png)
При гетеролитическом расщеплении, или гетеролизе , связь разрывается таким образом, что первоначально общая пара электронов остается с одним из фрагментов. Таким образом, фрагмент приобретает электрон, имея оба связывающих электрона, а другой фрагмент теряет электрон. [4] Этот процесс также известен как ионное деление.
Энергия синглетного возбуждения сигма-связи представляет собой энергию, необходимую для гетеролитической диссоциации, но фактическая энергия синглетного возбуждения может быть ниже, чем энергия диссоциации связи при гетеролизе, в результате кулоновского притяжения между двумя ионными фрагментами. [2] Энергия синглетного возбуждения сигма-связи кремний-кремний ниже, чем сигма-связи углерод-углерод, хотя прочность их связи составляет 80 кДж/моль и 70 кДж/моль соответственно, поскольку кремний имеет более высокое сродство к электрону и меньший потенциал ионизации , чем углерод. [2]
Гетеролиз естественным образом происходит в реакциях, в которых участвуют лиганды- доноры электронов и переходные металлы , имеющие пустые орбитали. [4]
При раскрытии кольца расщепленная молекула остается единой единицей. [5] Связь разрывается, но два фрагмента остаются прикрепленными другими частями конструкции. Например, эпоксидное кольцо может быть раскрыто путем гетеролитического разрыва одной из полярных связей углерод-кислород с образованием единой ациклической структуры. [5]
В биохимии процесс разрушения больших молекул путем расщепления их внутренних связей называется катаболизмом . Ферменты , катализирующие расщепление связей, известны как лиазы , если только они не действуют путем гидролиза или оксидоредуктазы , и в этом случае они известны как гидролазы и оксидоредуктазы соответственно.
В протеомике расщепляющие агенты используются при анализе протеома, при котором белки расщепляются на более мелкие пептидные фрагменты. [6] Примерами используемых расщепляющих агентов являются бромциан , пепсин и трипсин . [6]