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在有機化學中,親核試劑很重要,也很常見,通常親核試劑發生親核取代反應或者親核加成反應,不同反應機理也不同,就比如親核取代中,Sn1反應和Sn2反應機理就不一樣(Sn1或者Sn2詳見有機化學),其實鹵代烴的取代就是一類Sn1或Sn2。對於Sn1反應來說,親核試劑的親核性並不重要,因為親核試劑和底物的反應並不是決速步,親核試劑對反應影響不大,親核試劑的親核能力無論大小均可反應;而Sn2反應中,反應是一步反應,親核試劑提供電子,親核性越強,反應越快。因此親核試劑的親核性對Sn2反應的影響就大。
回到正題,接下來我簡單介紹親核試劑的大小該如何判斷。試劑的親核能力是由兩個因素決定的:一是親核試劑的給電子能力,也就是鹼性;二是可極化性,所謂可極化性是,一種極性化合物,在外加電場的影響下,分子中的電子發生一定的變化,這種變化能力稱為可極化性。
幾個親核試劑比較大小時,如果他們的鹼性大小和可極化性大小一致,則親核性大小的順序也和它們一致,換句話說,就是鹼性和可極化性都減弱,則親核性減弱。
幾個個試劑鹼性大小和可極化性大小變化順序相反,親核性要取決於哪種因素,要做具體分析。比如,同一族元素,由上至下鹼性減弱,可極化性增強。當試劑在偶極溶劑中和親核試劑能力大小和鹼性變化一致,逐漸減弱;在質子溶劑中,親核試劑能力大小和可極化性一致,逐漸增強。
出現這種情況的原因是,可極化性受溶劑的影響不大,但鹼性與溶劑關係很大。一些可極化性高,但是鹼性變弱的親核試劑,它們在質子溶劑中,因為鹼性變弱,被質子溶劑化少,在偶極溶劑中也很少溶劑化,因此在兩種溶劑中親核性都很高。而當親核試劑鹼性很強而可極化性低時,它們在質子溶劑中與質子的作用強,也就是溶劑化作用大,溶劑分子包圍在親核試劑周圍,對溶劑分子有一個類似於“包圍”作用,所以需要在反應時能量很高,導致反應性降低。而在偶極溶劑中,親核試劑不被溶劑分子“包圍”,而以“裸露”形式存在,所以反應性就做高。
透過以上介紹,說明試劑的親核性不是固定不變的,對於我們常見的化學反應來說,最常見的溶劑就是水,水是一種質子溶劑,那麼親核試劑的親核性大概順序是:碘離子>氫氧根離子>溴離子>氯離子>>水>氟離子。
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感謝悟空邀請,這是一個很專業的化學問題,要比較兩種微粒的親核能力,有很多的影響因素,比如微粒的電性,原子的電負性,體積效應等等。我們首要看的是微粒的電性,兩種微粒相比較,氯離子是陰離子顯負電性,水分子是中性分子,所以要比較親核活性,肯定陰離子的能力比中性分子要強。所以,氯離子親核活性更強!