Definir y explicar los siguientes conceptos

1 DEFINIR Y EXPLICAR LOS SIGUIENTES CONCEPTOS

A-SUSTITUCION NUCLEOFILICA UNIMOLECULAR

La reacción SN1 es una reacción de sustitución en química orgánica. "SN" indica que es una sustitución nucleofílica y el "1" representa el hecho de que la etapa limitante es unimolecular.1 2 La reacción involucra un intermediario carbocatión y es observada comúnmente en reacciones de halogenuros de alquilo secundarios o terciarios, o bajo condiciones fuertemente acídicas, con alcoholes secundarios y terciarios.

En química, una sustitución nucleófila es un tipo de reacción de sustitución en la que un nucleófilo, "rico en electrones", reemplaza en una posición electrófila, "pobre en electrones", de una molécula a un átomo o grupo, denominados grupo saliente.

Es un tipo de reacción fundamental en química orgánica, donde la reacción se produce sobre uncarbono electrófilo.

Si ignoramos las cargas formales, en química orgánica la reacción general de sustitución nucleófila consiste en:

Nu: + R-L → R-Nu + L:

El nucléofilo Nu, mediante su par de electrones (:), reemplaza en el sustrato R-L, donde R es el electrófilo, al grupo saliente L, el cual se lleva consigo un par de electrones. El nucléofilo puede ser una especie neutra o un anión, mientras el sustrato puede ser neutro o tener carga positiva (catión).

Un ejemplo de sustitución nucleófila es la hidrólisis de un bromuro de alquilo, R-Br, bajo condicionesalcalinas, donde el nucleófilo es el OH− y el grupo saliente es el Br−.

R-Br + OH− → R-OH + Br−

B- SUSTITUCION NUCLEOFILICA BIMOLECULAR

La reacción SN2 (conocida también como sustitución nucleofílica bimolecular o como ataque desde atrás) es un tipo de sustitución nucleofílica, donde un par libre de un nucleófilo ataca un centro electrofílico y se enlaza a él, expulsando otro grupo denominado grupo saliente. En consecuencia, el grupo entrante reemplaza al grupo saliente en una etapa. Dado que las dos especies reaccionantes están involucradas en esta etapa limitantelenta de la reacción química, esto conduce al nombre desustitución nucleofílica bimolecular, o SN2.

C- CINÉTICA DE PRIMER ORDEN

las reacciones SN1 suceden en dos etapas (excluyendo cualquier protonación o deprotonación). La etapa limitante es la primera etapa, así que la velocidad global de la reacción es esencialmente igual a la formación del carbocatión y no involucra al nucleófilo atacante. En consecuencia, la nucleofilicidad es irrelevante, y la velocidad de reacción global depende sólo de la concentración del sustrato.

velocidad = k[sustrato]

D- CINÉTICA DE SEGUNDO ORDEN

La velocidad de una reacción SN2 es de segundo orden, puesto que la etapa limitante depende de la concentración del nucleófilo, [Nu−] así como de la concentración del sustrato, [RX].

r = k[RX][Nu−]

Ésta es una diferencia clave entre los mecanismos SN1 y SN2. En la reacción SN1, el nucleófilo ataca después de que finaliza la etapa limitante de la reacción, mientras que en la reacción SN2, el nucleófilo fuerza la salida del grupo saliente en la etapa limitante. En otras palabras, la velocidad de las reacciones SN1 depende solamente de la concentración del sustrato, mientras que la reacción SN2 depende de la concentración del sustrato y el nucleófilo.

E- DISOLVENTE POLAR PRÓTICO

Un disolvente o solvente es una sustancia que permite la dispersión de otra sustancia en esta a nivel molecular o iónico. Es el medio dispersante de ladisolución.

Disolventes polares: Son sustancias en cuyas moléculas la distribución de la nube electrónicaes asimétrica; por lo tanto, la molécula presenta un polo positivo y otro negativo separados por una cierta distancia. Hay un dipolo permanente. El ejemplo clásico de solvente polar es el agua.

Disolventes polares próticos: contienen un enlace del O-H o del N-H. Agua (H-O-H), etanol(CH3-CH2-OH) y ácido acético (CH3-C(=O)OH) son disolventes polares próticos.

Un solvente prótico (de protones), significa que en soluciòn, puede donar Hidrógenos, formar puentes de hidrógeno.

Los disolventes próticos (agua, alcoholes) estabilizan los carbocationes por interacción entre el oxígeno polarizado negativamente del disolvente y el carbono positivo. Estas interacciones disminuyen la energía de activación de la etapa lenta, favoreciendo la velocidad de la reacción.

F- DISOLVENTE POLAR APRÓTICO

Disolventes polares apróticos: son disolventes polares que no tiene enlaces O-H o N-H. Este tipo de disolvente que no dan ni aceptan protones. La acetona (CH3-C(=O)-CH3) y THF oTetrahidrofurano son disolventes polares apróticos.

Un disolvente aprótico, significa que no forma puentes de hidrógeno,

Los disolventes mas adecuados para la SN2 son los apróticos polares. Estos disolventes consiguen disolver los reactivos, que generalmente son muy polares, pero rodean poco el nucleófilo dejándole libertad para atacar al sustrato. Una SN2 en un disolvente prótico, como agua, alcoholes, es miles de veces más lenta que en disolvente aprótico.

No se emplean disolventes apróticos apolares debido a la escasa solubilidad tanto de sustato como de nucleófilo en este tipo de disolventes.

G- REACCIÓN CONCERTADA

Transcurren en una única etapa elemental sin intermedios. En química, una reacción concertada es una reacción química en la que simultáneamente, en un único paso, se producen la rotura y formación de enlaces. Por tanto se produce el paso directo de reactivos a productos sin que se vean implicados intermedios de reacción a través de un estado de transición.

H- PAR IONICO INTIMO

El concepto de par iónico íntimo, introducido por Saul Winstein, describe las interacciones entre un catión, anión y moléculas de solvente que los rodea.En soluciones acuosas ordinarias de sales inorgánicas, un ion está solvatado completamente y protegido del contraión. En solventes menos polares, los dos iones pueden estar conectados en cierto grado. En un par iónico fuerte o íntimo o de contacto, no hay moléculas de solvente entre los dos iones. Cuando se incrementa la solvatación, el enlace iónico disminuye y resulta en un par iónico separado por el solvente. El concepto de par iónico explica la estereoquímica en la solvólisis.

El concepto de pares iónicos íntimos es usado para explicar la ligera tendencia por la inversión en la estereoquímica durante una reacción SN1. Se ha propuesto que el solvente u otros iones en solución pueden asistir en la remoción del grupo saliente para formar un carbocatión, cuando reacciona de modo SN1; de modo similar, el grupo saliente puede asociarse débilmente con el intermediario catiónico. La asociación de solvente o un ion con el grupo saliente bloquea efectivamente un lado del incipiente carbocatión, mientras que permite que el lado contrario sea atacado por un nucleófilo. Esto conduce a un ligero exceso del producto con estereoquímica invertida, mientrs que una reacción puramente SN1 conduciría a un producto racémico.

I-BACISIDAD

La alcalinidad del agua se puede definir como una medida de su capacidad para neutralizar ácidos.1En las aguas naturales, esta propiedad se debe principalmente a la presencia de ciertas sales de ácidos débiles, aunque también puede contribuir la presencia de bases débiles y fuertes.

En general, en las aguas naturales, los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad son losbicarbonatos, puesto que se forman fácilmente por la acción del dióxido de carbono atmosférico sobre los materiales constitutivos de los suelos en presencia de agua, a través de la siguiente reacción:

CO2 + CaCO3 + H2O → Ca+ + 2HCO3-

Es decir que las aguas adquieren su alcalinidad por medio de la disolución de minerales básicoscarbonatados, los que además aportan al medio sus cationes mayoritarios, como Ca2+, Mg2+, Na+ yK+.

J- GRUPO SALIENTE

El grupo saliente tiene la misión de abandonar el sustrato al mismo tiempo que ataca el nucleófilo. Los mejores grupos salientes son las especies menos básicas, puesto que se enlazan débilmente al carbono. En la tabla periódica los mejores grupos salientes se encuentran a la derecha y abajo. El yoduro es mejor grupo saliente que el cloruro por estar más abajo en la tabla periódica. Los buenos grupos salientes aumentan la velocidad de la sustitución nucleófila.

En química, un grupo saliente es un átomo o grupo de átomos que se desligan de una sustancia química. La molécula o fragmento remanente es denominado parte principal o residual.

La habilidad de un grupo funcional para desprenderse se denomina labilidad. Los grupos salientes afectan la reactividad intrínseca, no el factor de discriminación nucleofílica.

A menor pKa del ácido conjugado, mejor es el grupo saliente. Esto es debido a que un menor pKa del ácido conjugado del grupo saliente indica que el grupo saliente permanece más tiempo como su anión, o en forma de grupo saliente (los grupos salientes pueden ser neutrales). La estabilidad del anión implica que el grupo saliente mostrará poca tendencia a reaccionar con el catión formado por la ausencia del grupo saliente (éste es el caso de los malos grupos salientes). Sin

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