• ベストアンサー

ハロゲン化アルキルの反応速度

ハロゲン化t-ブチルの反応速度が ハロゲンの種類によって変化することの理由を教えてください。 Cl、Br、Iの順に反応速度が速くなります。 電気陰性度は、それぞれ、 3.0、2.8、2.5です。

  • 化学
  • 回答数3
  • ありがとう数3

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • rei00
  • ベストアンサー率50% (1133/2260)
回答No.3

rei00 です。お礼・補足拝見しました。  イオンの安定性ですが,次の様に考えれば納得いくのではないでしょうか。  まず,イオンに限らず,電子は存在空間が広いほど安定になります。これは狭い空間に閉じ込められると,マイナスの電荷密度が高くなるため,不安定になると考えれば良いでしょう。  さて,問題のハロゲンですが,先の回答に書いた様に,それぞれの最外殻軌道を考えると,Cl- は 3p で,Br- は 4p で,I- は 5p です。3p < 4p < 5p の順に軌道は広がりますから,電子はこの順で広い空間を占める事ができるようになります。結果,イオンの安定性もこの順番になります。  いかがでしょうか。

ronyasu
質問者

お礼

いつも有難うございます。素晴らしい説明と感じました。

その他の回答 (2)

  • rei00
  • ベストアンサー率50% (1133/2260)
回答No.2

 どの様な反応か示されていませんが,『ハロゲン化t-ブチルの反応』であれば,律速段階は t-ブチルカチオンが生じる段階と考えられますので,2つの点を考慮すればいいかと思います。  一つは,t-Bu-X における C-X 結合の強さです。結合が弱い程切れやすく,反応は速くなります。各ハロゲンを比べると,Cl は 3p 電子で,Br は 4p 電子で,I は 5p 電子で,それぞれ C と結合しています。ここで,p軌道は 3p < 4p < 5p の順で広がりが大きくなりますから,関与する結合は弱くなります。つまり,Cl < Br < I の順で抜け易くなり,反応速度が速くなります。  もう一つは,抜けて出きるアニオンの安定性です。安定なアニオンが出きるもの程抜け易く,反応は速くなります。イオンの安定性は #1 さんがお書きの様に,I- > Br- > Cl- ですので,この順で反応速度も速くなります。  いかがでしょうか。有機化学の SN1 反応が説明されている辺りに出ていると思いますよ。

ronyasu
質問者

お礼

回答有難うございます。イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる理由についても教えてください。

ronyasu
質問者

補足

イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる 理由についても教えてください。

  • majoruma
  • ベストアンサー率24% (57/229)
回答No.1

アルコールからアルキルへの反応でしょうか? イオンとしての安定性が関係しているんじゃないかと、 思いました。 イオンの安定性をみてみると、 Iイオン>Brイオン>Clイオンですよね。

ronyasu
質問者

お礼

回答有難うございます。イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる理由についても教えてください。

ronyasu
質問者

補足

イオンの安定性がI- > Br- > Cl- の順になる 理由についても教えてください。

関連するQ&A

  • ハロゲン化水素 結合の性質変化について

    化学の問題なのですが、 ハロゲン化水素HXのXがF,Cl,Br,I となるにつれて結合の性質が変化する。その理由を電気陰性度の観点から説明しなさい。 わかる方よろしくお願いします。

  • 求核試薬とハロゲンとの反応性

    求核試薬とハロゲンを反応させるとき、ハロゲンにF2、Cl2、Br2、I2のどれを用いれば一番反応が速く進行するかというのが知りたいです。 自分の考えとしては、脱離基としての反応性がF2<Cl2<Br2<I2なのでI2が最も速く進行する気がするのですが、自信がありません。よろしくお願いします。

  • ハロゲンと溶解度積、塩の安定性の関係について

    理工系の学生です。 実験のレポートで少し困っているので、よろしければ知恵を貸してください。 先日、銀イオン濃淡電池を用いて、電位に関する実験を行ったのですが、 そこで以下の追加課題みたいなものが出されました。 1) ハロゲンイオンがCl、Br、Iとなるにつれて、溶解度積定数が小さくなる理由を説明せよ。 2) また、溶解度積定数が小さくなるにつれて、塩が安定になる理由を説明せよ。 各ハロゲンの電気陰性度は、Cl、Br、Iの順に小さくなり、Agとの電気陰性度の差も同じ順番で小さくなっている。 そして、その電気陰性度の差が小さければ小さいほど、AgXとして存在したときに、 電子が局在化しないため、塩として安定となる。 という“電気陰性度”絡みの理由は一つありかな、と思っているのですが…、 どうもそれ以外にも2、3個の理由があるようで…。 (そのうちの1個は“何とかの法則”とかいうのらしいのですが…。) 図書館やネットを用いて調べてみたのですが、どうも分かりません。 どなたか、分かる方いらっしゃいましたら、教えて頂きたいです…。

  • なぜハロゲンと付加するとより疎水性になるのですか?

    一般にハロゲン(F Cl Br)を分子に付加するとより疎水性になると言われていますよね。なぜなのでしょうか?Cl やBrはわからないでもないですが(とても大きな分子かつ電気陰性度は炭素と変わらないので)、F の場合は電気陰性度が高くその分子をより極性にすると思うのですが。。。 なぜなのでしょうか?教えてください。

  • 第一級アミンと亜硝酸との反応

    いつも質問に回答していただきありがとうございます。 今回の質問なんですが、第一級アミンと亜硝酸との反応についてです。 塩酸とともに反応させるとジアゾ塩が生成しますよね?そこからハロゲン化銅を触媒にハロゲン化水素を反応させるとハロベンゼンが得られると本には書いてあったのですが、その付加したハロゲンの中にフッ素が入っていません。これはCl、Br、Iにのみ起こる反応なのでしょうか? もし、そうならばFが付加しない理由を教えてください。 自分としては電気陰性度が大きすぎてFが脱離してしまうんじゃないかなーと考えています。 どなたかご指摘お願いします。

  • ハロゲン化物のソルボリシス反応性

    (1) CH3CH2CH2CH2-Br (2) CH3CH=CHCH2-Br (3) CH3CH=CBrCH3 (4) CH3CH2CH2CH2-Cl のソルボリシス反応性の序列について教えてください。 まず(1)と(4)では、ハロゲンの脱離のしやすさの序列(I>Br>Cl)から、(1)>(4)と考えられます。 (2)では、Br脱離後、CH3CH=CHCH2(+)は、CH3CH(+)-CH=CH2の形となって、安定なカチオンになると考えられ、(2)>(1)となり、ソルボリシス反応性の序列は、(2)>(1)>(4)と考えられます。しかし、(3)は、どの順位に入ってくるでしょうか。またその理由についても教えてください。

  • 三ハロゲン化ホウ素について

    失礼します。 三ハロゲン化ホウ素のルイス酸としての強さは、BF3<BCl3<BBr3の順で増大すると習いました。しかし、これはハロゲンの電気陰性度から予測される順と逆になっています。この理由がいまいちよくわかりません。どなたかお助けください。お願いします。

  • 求核置換反応において

    SN2反応において反応性において置換される脱離基のハロゲンの順が反応性が高い順からI>Br>Cl>Fなんですか? Fイオンの方が電子ひきつけやすいので脱離しやすいとおもうのですが教えてください。 あと、求核剤や溶媒などは反応速度に影響を与えるのでしょうか? 例えば、CH3CH2ClとCH3O-を反応させてCH3CH2OCH3(溶媒はCH3OH)の時に求核剤をCH3O-からCH3S-に変えたりした場合などとかです。

  • ヘテロ芳香族のハロゲン交換

    キノリン骨格の2位に存在するCl基をBr基に変換する反応を行っているのですが、 反応機構をいざ考えてみるとしっくりとくる反応機構が思いつきません。 また、ハロゲン置換基の脱離性を考えても、I->Br->Cl-なのに なぜBr基が導入されるのかも不思議で仕方ありません>< どなたか詳しく教えていただけませんか?

  • 電子親和力と電気陰性度

    「ハロゲンでの電気陰性度はF>Clなのに、電子親和力ではCl>Fである」と言う記述を本で読みました. この違いを説明していただきたいのです. 本で調べたところ、電気陰性度はF4.0 Cl3.0 Br2.8 I2.5でした. 電子親和力はF3.34 Cl3.61 Br3.36 I3.06(eV単位)でした. 電気陰性度は結合の中でのその原子の電子を引きつける力を相対的に表したもので、電子親和力は原子に電子を与えたときに放出または吸収するエネルギーのことであるのは本から分かったのですが、電気陰性度と電子親和力に全く関係していないわけではなさそうで、実際Mullikennの電気陰性度の算出方法ではイオン化エネルギーと電子親和力の和の平均で表されています. 実際電子の引きつけ易さという点では似ていることなので、そのハロゲンでの順序も一緒になるように思えるのですが、電子親和力ではFはBrと同じくらい小さくなっています.普通ならF>Cl>Br>IとなるところをFだけ下がる理由が分からないのでその点について教えて下さい.