Η βασική διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτροφίλου είναι ότι το πυρηνόφιλο είναι μια ουσία που αναζητά ένα θετικό κέντρο ενώ τα ηλεκτροφιλικά αναζητούν αρνητικά κέντρα που έχουν επιπλέον ηλεκτρόνια.
Μπορούμε να ονομάσουμε τα είδη που προκύπτουν λόγω διαχωρισμού φορτίου ως «ηλεκτρόφιλα» και «πυρηνόφιλα». Θα συζητήσουμε τι είναι ακριβώς ένα πυρηνόφιλο ή ένα ηλεκτρόφιλο σε αυτό το άρθρο. Τα ηλεκτρόφιλα και τα πυρηνόφιλα είναι σημαντικά για την έναρξη χημικών αντιδράσεων. Επιπλέον, είναι σημαντικό να περιγράψουν πώς προχωρούν οι αντιδράσεις. Στην οργανική χημεία, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τους μηχανισμούς αντίδρασης ανάλογα με το αρχικό είδος (είτε ηλεκτρόφιλο είτε πυρηνόφιλο) που αρχίζει να επιτίθεται στα άλλα είδη. Η πυρηνόφιλη υποκατάσταση, η πυρηνόφιλη προσθήκη, η ηλεκτρόφιλη υποκατάσταση και η ηλεκτροφιλική προσθήκη είναι οι τέσσερις κύριοι τύποι μηχανισμών που περιγράφουν τις οργανικές αντιδράσεις.
Τι είναι Πυρηνόφιλος;
Πυρηνόφιλο είναι κάθε αρνητικό ιόν ή οποιοδήποτε ουδέτερο μόριο που έχει τουλάχιστον ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων. Το πυρηνόφιλο είναι μια ουσία που είναι πολύ ηλεκτροθετική, επομένως, αρέσει να αλληλεπιδρά με θετικά κέντρα. Μπορεί να ξεκινήσει αντιδράσεις χρησιμοποιώντας το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, όταν ένα πυρηνόφιλο αντιδρά με ένα αλκυλαλογονίδιο, το μοναχικό ζεύγος του πυρηνόφιλου επιτίθεται στο άτομο άνθρακα που φέρει το αλογόνο. Αυτό το άτομο άνθρακα έχει μερικό θετικό φορτίο λόγω της διαφοράς μεταξύ των τιμών ηλεκτραρνητικότητας αυτού του άνθρακα και του ατόμου αλογόνου. Αφού το πυρηνόφιλο προσκολληθεί στον άνθρακα, το αλογόνο φεύγει. Ονομάζουμε αυτό το είδος αντιδράσεων ως αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασης.
Εικόνα 01: Μια πυρηνόφιλη αντίδραση προσθήκης
Υπάρχει ένας άλλος τύπος αντίδρασης που μπορούν να ξεκινήσουν τα πυρηνόφιλα. το ονομάζουμε πυρηνόφιλη αντίδραση εξάλειψης. Η πυρηνοφιλικότητα λέει για τους μηχανισμούς αντίδρασης. Έτσι, είναι μια ένδειξη των ρυθμών αντίδρασης. Για παράδειγμα, εάν η πυρηνοφιλικότητα είναι υψηλή, τότε μια ορισμένη αντίδραση γίνεται γρήγορη, και εάν η πυρηνοφιλικότητα είναι χαμηλή, ο ρυθμός αντίδρασης είναι αργός. Δεδομένου ότι τα πυρηνόφιλα δωρίζουν ηλεκτρόνια, σύμφωνα με τον ορισμό Lewis, είναι βάσεις.
Τι είναι το Ηλεκτρόφιλο;
Τα ηλεκτρόφιλα είναι αντιδραστήρια, τα οποία στις αντιδράσεις τους αναζητούν τα επιπλέον ηλεκτρόνια που θα τους δώσουν ένα σταθερό κέλυφος σθένους ηλεκτρονίων. Τα καρβοκατιόντα είναι ηλεκτρόφιλα. Έχουν έλλειψη ηλεκτρονίων και έχουν μόνο έξι ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους τους. Εξαιτίας αυτού, τα καρβοκατιόντα μπορούν να δράσουν ως οξέα Lewis. Δέχονται ένα ζεύγος ηλεκτρονίων από ένα πυρηνόφιλο και γεμίζουν το κέλυφος σθένους.
Εικόνα 02: Αντίδραση Ηλεκτρόφιλης Προσθήκης
Τα ηλεκτρόφιλα μπορεί να έχουν τυπικό-θετικό φορτίο, μερικό-θετικό φορτίο ή κέλυφος με ελλιπή οκτάδα. Οι αντιδράσεις ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης και ηλεκτροφιλικής προσθήκης είναι οι δύο κύριες αντιδράσεις που μπορούν να ξεκινήσουν τα ηλεκτρόφιλα. Σε μια αντίδραση ηλεκτρόφιλης υποκατάστασης, ένα ηλεκτρόφιλο αντικαθιστά ένα άτομο ή μια ομάδα σε μια ένωση. Μπορούμε να δούμε αυτό το περιστατικό κυρίως σε αρωματικές ενώσεις. Για παράδειγμα, αυτοί είναι οι μηχανισμοί με μια νιτροομάδα που προσκολλάται στον δακτύλιο βενζολίου εκτοπίζοντας το υδρογόνο. Στην ηλεκτρόφιλη αντίδραση προσθήκης, ένας δεσμός pi σε ένα μόριο διασπάται και ένας νέος δεσμός σίγμα σχηματίζεται μεταξύ του μορίου και του ηλεκτρόφιλου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτρόφιλου;
Πυρηνόφιλο είναι κάθε αρνητικό ιόν ή οποιοδήποτε ουδέτερο μόριο που έχει τουλάχιστον ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων, ενώ τα ηλεκτρόφιλα είναι αντιδραστήρια, τα οποία στις αντιδράσεις τους αναζητούν τα επιπλέον ηλεκτρόνια που θα τους δώσουν ένα σταθερό κέλυφος σθένους ηλεκτρονίων. Έτσι, η βασική διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτροφίλου είναι ότι το πυρηνόφιλο είναι μια ουσία που αναζητά ένα θετικό κέντρο ενώ τα ηλεκτρόφιλα αναζητούν αρνητικά κέντρα που έχουν επιπλέον ηλεκτρόνια. Επιπλέον, μπορούμε να θεωρήσουμε τα πυρηνόφιλα ως βάσεις Lewis ενώ τα ηλεκτρόφιλα ως οξέα Lewis. Ως εκ τούτου, αυτή είναι μια άλλη διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτροφίλου.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτροφίλου ως παράπλευρη σύγκριση.
Σύνοψη – Πυρηνόφιλος εναντίον Ηλεκτρόφιλου
Τα πυρηνόφιλα και τα ηλεκτρόφιλα είναι δύο διαφορετικές μορφές χημικών ειδών που έχουν την ικανότητα να ξεκινούν διαφορετικές χημικές αντιδράσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ πυρηνόφιλου και ηλεκτροφίλου είναι ότι το πυρηνόφιλο είναι μια ουσία που αναζητά ένα θετικό κέντρο ενώ τα ηλεκτρόφιλα αναζητούν αρνητικά κέντρα που έχουν επιπλέον ηλεκτρόνια.
