40آليات التفاعل: الأسهم المنحنية

حل التمرين 40.1.

$\ce{OH-}$: مانح (أزواج حرة، شحنة سالبة)؛ ولا موقع مستقبِلًا فيه. $\ce{H+}$: مستقبِل (لا إلكترونات له إطلاقًا). $\ce{CH2=CH2}$: مانح (الرابطة الثنائية). $\ce{CH3-Cl}$: مانح (أزواج $\ce{Cl}$ الحرة)، ومستقبِل (الكربون، $\delta^+$). $\ce{H2O}$: مانح (أزواج $\ce{O}$ الحرة)؛ وذرتا الهيدروجين فيه، وهما $\delta^+$، موقعان مستقبِلان ضعيفان.

حل التمرين 40.2.

(a) استبدال؛ (b) إضافة؛ (c) حذف؛ (d) إضافة.

حل التمرين 40.3.

يبدأ من زوج من الإلكترونات (زوج حر أو رابطة) وينتهي على الذرة التي يذهب إليها الزوج. ومن زوج حر للأكسجين إلى كربون: يصير الزوج رابطة $\ce{O-C}$ جديدة.

حل التمرين 40.4.

تعطي الأمونيا الزوج الحر لنيتروجينها؛ والسهم يذهب من ذلك الزوج الحر إلى $\ce{H+}$. ويحمل الناتج $\ce{NH4+}$ الشحنة $+1$.

حل التمرين 40.5.

نوع كيميائي يتكوّن في خطوة ويُستهلك في خطوة لاحقة؛ ولا يظهر في المعادلة الإجمالية. وهو هنا الكربوكاتيون $\ce{CH3-CH2+}$.

حل التمرين 40.6.

سهم من زوج حر لأكسجين $\ce{OH-}$ إلى الكربون؛ وسهم من الرابطة $\ce{C-Br}$ إلى البروم. الشحنات: $-1$ على اليسار ($\ce{OH-}$)؛ وعلى اليمين، الميثانول متعادل و$\ce{Br-}$ يحمل $-1$: فالمجموع $-1$ في الطرفين.

حل التمرين 40.7.

البروم أكثر كهرسلبية من الهيدروجين: فيأخذ الزوج ويغادر أيونًا $\ce{Br-}$ ($-1$)؛ ويرتبط الهيدروجين بكربون، ويبقى الكربون الآخر بشحنة موجبة: $\ce{CH3-CH2+}$ ($+1$).

حل التمرين 40.8.

1. $\ce{CH3-CH2-OH + H+ -> CH3-CH2-OH2+}$: المانح زوج حر من الأكسجين؛ والمستقبِل $\ce{H+}$.

2. $\ce{CH3-CH2-OH2+ -> CH3-CH2+ + H2O}$: يذهب زوج $\ce{C-O}$ إلى الأكسجين الموجب (المستقبِل)، الذي يغادر به على هيئة ماء.

3. $\ce{CH3-CH2+ -> CH2=CH2 + H+}$: زوج رابطة $\ce{C-H}$ (المانح) ينتقل إلى الكربون الموجب (المستقبِل) ليكوّن الرابطة الثنائية، ويغادر $\ce{H+}$. وأيون الهيدروجين المستعمل في الخطوة 1 يُعاد في الخطوة 3: فهو يظهر في الطرفين فيُحذف منهما.

حل التمرين 40.9.

سهم من زوج حر لأكسجين الماء إلى الكربون الموجب. وبعد فقد $\ce{H+}$، يتكوّن الإيثانول $\ce{CH3-CH2-OH}$. والمعادلة الإجمالية: $\ce{CH2=CH2 + H2O -> CH3-CH2-OH}$، وهي إضافة.

حل التمرين 40.10.

يتحرك زوجان، في خطوة واحدة: تتكوّن الرابطة $\ce{C-O}$، وتنكسر الرابطة $\ce{C-Br}$. ولا وسيط.

حل التمرين 40.11.

الكلور أكثر كهرسلبية ($3.16 - 2.55 = 0.61$ مقابل $2.96 - 2.55 = 0.41$): فكربون الكلورو ميثان أشد $\delta^+$، وهذا وحده كان سيجعله أسرع تفاعلًا. لكنه ليس كذلك: فالسرعة تتوقف أيضًا على سهولة مغادرة الهالوجين بالزوج، والبروم الأكبر يغادر بسهولة أكبر.

حل التمرين 40.12.

إذا ارتبط الهيدروجين بالكربون 1: $\ce{CH3-CH+-CH3}$، الذي يعطي 2-كلورو بروبان $\ce{CH3-CHCl-CH3}$. وإذا ارتبط بالكربون 2: $\ce{+CH2-CH2-CH3}$، الذي يعطي 1-كلورو بروبان $\ce{CH2Cl-CH2-CH3}$.

حل التمرين 40.13.

السهم في الاتجاه الخطأ: فيجب أن يبدأ من المانح، زوج حر من $\ce{OH-}$، وأن ينتهي على الكربون المستقبِل. والرابطة الجديدة بين الأكسجين والكربون، لا بين الأكسجين والبروم: فالبروم يغادر، آخذًا زوج الرابطة $\ce{C-Br}$.

حل التمرين 40.14.

كربون المجموعة $\ce{C=O}$ في الحمض مرتبط بذرتي أكسجين كهرسلبيتين: فهو $\delta^+$ بقوة، أي مستقبِل. وأكسجين الكحول يحمل $\delta^-$ وزوجين حرين: فهو مانح. ويُفقد الماء إجمالًا؛ وتحل محلَّ مجموعة $\ce{-OH}$ في الحمض مجموعةُ $\ce{-O-R}$ من الكحول: إنه استبدال.

حل التمرين 40.15.

تُدفع بإلكترونات الرابطة الثنائية، فيتحرك زوج الرابطة $\ce{Br-Br}$ نحو البروم البعيد: فتصير ذرة البروم القريبة $\delta^+$، أي موقعًا مستقبِلًا. الخطوة الأولى: سهم من الرابطة الثنائية إلى البروم القريب، وسهم من الرابطة $\ce{Br-Br}$ إلى البروم البعيد، الذي يغادر أيونًا $\ce{Br-}$؛ وتبقى شحنة موجبة على الكربون الآخر للرابطة الثنائية السابقة.