Κάτι παράξενο συμβαίνει στο εργαστήριο… ουσίες αλλάζουν μορφή, αντιδράσεις τρέχουν σαν αστραπή και η ισορροπία κρέμεται από μια σταγόνα. Θα ακολουθήσεις τα ίχνη των ατόμων, θα αποκρυπτογραφήσεις τον περιοδικό πίνακα και θα ανακαλύψεις τις δυνάμεις που κρατούν την ύλη ενωμένη. Πάρε θέση στο πείραμα και έλα στο μάθημα Χημείας 🧬


Χημεία Γ' Λυκείου

# Ταξινόμηση οργανικών αντιδράσεων 🗂️

Η οργανική χημεία στηρίζεται σε λίγους βασικούς τύπους αντιδράσεων. Τους ταξινομούμε με **δύο** διαφορετικούς τρόπους, που δεν αποκλείουν ο ένας τον άλλον.

### α. Με βάση τον μηχανισμό

| Είδος μηχανισμού | Πώς σπάει ο δεσμός |
|---|---|
| Μηχανισμοί μέσω ριζών | <tooltip content="κάθε άτομο παίρνει ένα ηλεκτρόνιο του κοινού ζεύγους και προκύπτουν ρίζες">ομολυτική σχάση</tooltip> |
| Πολικοί μηχανισμοί | <tooltip content="το κοινό ζεύγος καταλήγει εξ ολοκλήρου στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο και προκύπτουν ιόντα">ετερολυτική σχάση</tooltip> |

Οι πολικοί μηχανισμοί είναι το πιο συνηθισμένο είδος στην οργανική χημεία.

### β. Με βάση το είδος της αντίδρασης

- Προσθήκη
- Απόσπαση
- Υποκατάσταση
- Πολυμερισμός
- Οξείδωση–αναγωγή
- Αντιδράσεις οξέων–βάσεων

<fact title="Μία αντίδραση, πολλές κατηγορίες">

Μια αντίδραση μπορεί να ανήκει ταυτόχρονα σε πολλές κατηγορίες. Π.χ. η προσθήκη \( Br_2 \) σε αλκένιο είναι **και** προσθήκη, **και** οξειδοαναγωγή, **και** ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη (ως προς τον μηχανισμό της).

</fact>

# Αντιδράσεις προσθήκης σε C=C και C≡C ➕

Ένα μόριο προστίθεται στον πολλαπλό δεσμό μιας ακόρεστης ένωσης, η οποία έτσι «κορεσταίνεται». Οι προσθήκες είναι γενικά **εξώθερμες** (\( \Delta H < 0 \)).

### Στον διπλό δεσμό \( >C=C< \)

\[
CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br
\]

Αν προσθέσουμε το αλκένιο σε διάλυμα \( Br_2 \) σε τετραχλωράνθρακα, το κόκκινο χρώμα εξαφανίζεται αμέσως. Ο αποχρωματισμός αυτός είναι ο απλούστερος <tooltip content="η άμεση εξαφάνιση της κόκκινης χροιάς του βρωμίου δείχνει ότι η ένωση έχει πολλαπλό δεσμό">έλεγχος ακορεστότητας</tooltip> στο εργαστήριο.

### Στον τριπλό δεσμό \( -C\equiv C- \)

Καταναλώνεται **διπλάσια** ποσότητα αντιδραστηρίου, γιατί η προσθήκη γίνεται σε δύο βήματα: τριπλός → διπλός → απλός δεσμός. Με κατάλληλη επιλογή συνθηκών μπορεί να σταματήσει στο πρώτο στάδιο.

<alert title="Εξαίρεση: προσθήκη νερού σε αλκίνια">

Εδώ η προσθήκη γίνεται σε **ένα** στάδιο. Σχηματίζεται ενδιάμεσα η ασταθής **ενόλη** \( CH_2=CH-OH \), που μετατρέπεται σε καρβονυλική ένωση — και αυτή είναι που επικρατεί στην ισορροπία.

</alert>

# Κανόνας Markovnikov 🎯

Όταν ένα **ασύμμετρο** μόριο \( AB \) (π.χ. \( HBr \), \( HOH \)) προστίθεται σε **μη συμμετρικό** αλκένιο ή αλκίνιο, μπορούν να σχηματιστούν δύο διαφορετικά προϊόντα. Ποιο θα υπερισχύσει;

<fact title="Κανόνας του Markovnikov">

Το **κύριο προϊόν** είναι εκείνο που προκύπτει από την προσθήκη του θετικού τμήματος (συνήθως το \( H^{\delta+} \)) στο άτομο άνθρακα με τα **περισσότερα** υδρογόνα.

</fact>

### Παράδειγμα: προσθήκη \( HCl \) σε 1-βουτένιο

Ο τερματικό άνθρακας του διπλού δεσμού φέρει δύο \( H \), ενώ ο γειτονικός του ένα. Άρα το \( H \) πηγαίνει στον τερματικό και το \( Cl \) στον διπλανό, δίνοντας 2-χλωροβουτάνιο:

\[
CH_3-CH_2-CH=CH_2 + HCl \rightarrow CH_3-CH_2-\underset{|}{\overset{Cl}{C}}H-CH_3
\]

Ο κανόνας ισχύει με τον ίδιο τρόπο και στα ασύμμετρα **αλκίνια**.

# Προσθήκη στο καρβονύλιο (αλδεΰδες/κετόνες) 💧

Το ηλεκτρονιακό νέφος του καρβονυλίου είναι μετατοπισμένο προς το ηλεκτραρνητικότερο οξυγόνο. Γι' αυτό, σε αντίθεση με τον \( C=C \) των αλκενίων, ο δεσμός αυτός είναι **ισχυρά πολωμένος**:

\[
>\overset{\delta+}{C}=\overset{\delta-}{O}
\]

Έτσι δίνει εύκολα προσθήκη με ενώσεις του τύπου \( X^{\delta+}-Y^{\delta-} \):

\[
>C=O + X-Y \rightarrow >\underset{|}{\overset{Y}{C}}-O-X
\]

### Σειρά δραστικότητας

\[
HCHO > RCHO > R-CO-R' > Ph-CO-R > Ph-CO-Ph
\]

όπου \( R- \) αλκύλιο και \( Ph- \) φαινύλιο (\( C_6H_5- \)).

### Χαρακτηριστικές προσθήκες

**α. Προσθήκη \( H_2 \)** — δίνει αλκοόλη:
\[
RCHO + H_2 \rightarrow RCH_2OH
\]

**β. Προσθήκη \( HCN \)** — δίνει <tooltip content="ένωση που φέρει υδροξύλιο και κυανομάδα στο ίδιο άτομο άνθρακα">κυανυδρίνη</tooltip>, της οποίας η υδρόλυση οδηγεί σε α-υδροξυοξύ:
\[
RCHO + HCN \rightarrow R-\underset{|}{\overset{OH}{C}}H-CN
\]

**γ. Προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard** — δίνει αλκοόλη, μετά από υδρόλυση.

# Αντιδραστήρια Grignard 🧲

Τα αλκυλομαγνησιοαλογονίδια \( RMgX \) παρασκευάζονται με επίδραση \( Mg \) σε διάλυμα \( RX \) σε **απόλυτο** αιθέρα:

\[
RX + Mg \xrightarrow{\text{απόλυτος αιθέρας}} RMgX
\]

Η πολικότητά τους είναι \( R^{\delta-}-(MgX)^{\delta+} \): ο άνθρακας φέρει μερικό **αρνητικό** φορτίο και γι' αυτό δρα ως **πυρηνόφιλο**.

### Προσθήκη στο καρβονύλιο και υδρόλυση

\[
>C=O + RMgX \rightarrow >\underset{|}{\overset{R}{C}}-OMgX \xrightarrow{H_2O} >\underset{|}{\overset{R}{C}}-OH
\]

Η αλκοόλη που προκύπτει εξαρτάται από την καρβονυλική ένωση:

| Καρβονυλική ένωση | Αλκοόλη |
|---|---|
| \( HCHO \) (φορμαλδεΰδη) | **πρωτοταγής** \( RCH_2OH \) |
| \( R_1CHO \) (άλλη αλδεΰδη) | **δευτεροταγής** |
| κετόνη | **τριτοταγής** |

Σε όλες αυξάνεται η ανθρακική αλυσίδα — γι' αυτό λέγονται αντιδράσεις **ανοικοδόμησης**.

<alert title="Γιατί απόλυτος αιθέρας;">

Η παραμικρή ποσότητα νερού καταστρέφει το αντιδραστήριο, δίνοντας απλώς αλκάνιο:
\[
RMgX + HOH \rightarrow RH + Mg(OH)X
\]

</alert>

# Αντιδράσεις απόσπασης & κανόνας Saytseff ➖

Είναι στην ουσία οι **αντίθετες** των προσθηκών: από μια κορεσμένη ένωση αποσπάται ένα μόριο ανόργανης ουσίας (\( H_2 \), \( HCl \), \( HOH \)) και προκύπτει ακόρεστη ένωση με διπλό ή τριπλό δεσμό.

### Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίου → αλκένιο

Με θέρμανση σε **αλκοολικό** διάλυμα \( NaOH \):

\[
CH_3-CH_2-CH_2Br + NaOH \xrightarrow{\text{αλκοολικό}} CH_3-CH=CH_2 + NaBr + H_2O
\]

### Αφυδραλογόνωση διαλογονιδίου → αλκίνιο

Χρειάζονται **δύο** μόρια \( NaOH \), αφού αποσπώνται δύο μόρια \( HCl \):

\[
CH_3CH_2CHCl_2 + 2NaOH \rightarrow CH_3-C\equiv CH + 2NaCl + 2H_2O
\]

### Αφυδάτωση αλκοόλης → αλκένιο

\[
CH_3-CH_2-OH \xrightarrow[170\,^\circ C]{H_2SO_4} CH_2=CH_2 + H_2O
\]

<fact title="Κανόνας του Saytseff">

Κατά την απόσπαση μορίου \( HA \), το \( H \) αποσπάται **ευκολότερα από τον τριτοταγή** άνθρακα, λιγότερο εύκολα από τον δευτεροταγή και **δυσκολότερα από τον πρωτοταγή** — δηλαδή από το άτομο άνθρακα με τα **λιγότερα** υδρογόνα. Έτσι από το 2-βρωμοβουτάνιο κύριο προϊόν είναι το 2-βουτένιο και όχι το 1-βουτένιο.

</fact>

# Υποκατάσταση αλκυλαλογονιδίων (RX) 🔄

Στην υποκατάσταση δύο αντιδρώντα ανταλλάσσουν κάποιο τμήμα τους και δίνουν δύο νέα προϊόντα:

\[
A-B + \Gamma-\Delta \rightarrow A-\Gamma + B-\Delta
\]

Τα \( RX \) είναι πολύ δραστικά, λόγω της ισχυρής πόλωσης του δεσμού \( C-X \). Η δραστικότητά τους ακολουθεί τη σειρά:

\[
RI > RBr > RCl > RF
\]

### Τι δίνει το \( RX \) με κάθε αντιδραστήριο

| Αντιδραστήριο | Προϊόν |
|---|---|
| **υδατικό** \( NaOH \) | αλκοόλη \( ROH \) |
| \( KCN \) | νιτρίλιο \( RCN \), που με υδρόλυση δίνει \( RCOOH \) |
| αλκοξείδιο \( RONa \) | αιθέρας (μικτός, αν τα αλκύλια διαφέρουν) |
| \( NH_3 \) | αμίνη |
| \( RCOONa \) | εστέρας |
| ακετυλίδιο \( RC\equiv CNa \) | ανώτερο αλκίνιο |

<alert title="Υδατικό ή αλκοολικό NaOH;">

Η ίδια ένωση δίνει δύο διαφορετικά προϊόντα ανάλογα με τον διαλύτη: **αλκοολικό** \( NaOH \) → **απόσπαση** \( HCl \) και σχηματισμός αλκενίου· **υδατικό** \( NaOH \) → **υποκατάσταση** του \( -Cl \) από \( -OH \) και σχηματισμός αλκοόλης.

</alert>

# Άλλες αντιδράσεις υποκατάστασης 🧪

### Αλογόνωση αλκοολών

Το υδροξύλιο αντικαθίσταται από \( Cl \) με θειονυλοχλωρίδιο:

\[
ROH + SOCl_2 \rightarrow RCl + SO_2\uparrow + HCl\uparrow
\]

Το \( RCl \) απομονώνεται εύκολα, γιατί και τα δύο παραπροϊόντα είναι **αέρια** και απομακρύνονται μόνα τους.

### Εστεροποίηση ⇌ υδρόλυση

\[
RCOOH + R'OH \underset{\text{υδρόλυση}}{\overset{\text{εστεροποίηση}}{\rightleftharpoons}} RCOOR' + H_2O
\]

Είναι αντίδραση **χημικής ισορροπίας**: η εστεροποίηση γίνεται σε όξινο περιβάλλον, η υδρόλυση σε όξινο ή βασικό. Ανάλογα με τις συνθήκες η ισορροπία ωθείται προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση.

### Αλογόνωση αλκανίων

Φωτοχημική υποκατάσταση **μέσω ριζών**, που δεν σταματά στο μονοπαράγωγο αλλά δίνει μίγμα προϊόντων:

\[
CH_4 \xrightarrow{Cl_2} CH_3Cl \xrightarrow{Cl_2} CH_2Cl_2 \xrightarrow{Cl_2} CHCl_3 \xrightarrow{Cl_2} CCl_4
\]

<fact title="Αρωματική υποκατάσταση">

Ο βενζολικός δακτύλιος διαθέτει **μη εντοπισμένα** π νέφη πάνω και κάτω από το επίπεδο του μορίου. Γι' αυτό δίνει **υποκατάσταση** και όχι προσθήκη, που θα κατέστρεφε την αρωματικότητά του. Οι κυριότερες: **νίτρωση** (\( HNO_3 \)/\( H_2SO_4 \)), **αλογόνωση** (\( X_2 \)/\( FeX_3 \)), **σουλφούρωση** (\( H_2SO_4 \)), **αλκυλίωση** (\( RX \)/\( AlX_3 \)), **ακυλίωση** (\( RCOX \)/\( AlX_3 \)).

</fact>

# Πολυμερισμός 🔗

<fact title="Ορισμός">

Πολυμερισμός είναι η συνένωση μικρών μορίων (**μονομερή**) προς σχηματισμό ενός γιγαντιαίου μορίου (**πολυμερές**):
\[
\nu M \rightarrow (M)_\nu
\]
Ο πολυμερισμός του αιθυλενίου και των παραγώγων του ακολουθεί **αλυσιδωτό μηχανισμό μέσω ριζών**, με τρία στάδια: έναρξη, διάδοση, τερματισμός.

</fact>

Ενώ τα μικρά μόρια μάς ενδιαφέρουν για τις χημικές τους ιδιότητες, τα πολυμερή μάς ενδιαφέρουν για τις **φυσικές (μηχανικές)** τους ιδιότητες.

### α. Πολυμερισμός ενώσεων του βινυλίου \( CH_2=CH-A \)

\[
\nu\, CH_2=CH-A \rightarrow (-CH_2-\underset{|}{\overset{A}{C}}H-)_\nu
\]

| \( A \) | Μονομερές → Πολυμερές | Χρήση |
|---|---|---|
| \( H- \) | αιθυλένιο → πολυαιθυλένιο | σακούλες, παιχνίδια |
| \( CH_3- \) | προπένιο → πολυπροπένιο | πλαστικά σχοινιά |
| \( Cl- \) | βινυλοχλωρίδιο → PVC | δίσκοι, πλαστικά χρώματα |
| \( C_6H_5- \) | στυρόλιο → πολυστυρόλιο | πλαστικά δάπεδα |
| \( CN- \) | ακρυλονιτρίλιο → orlon | συνθετική υφάνσιμη ύλη |

### β. Πολυμερισμός 1,4

Τον δίνουν τα **συζυγή αλκαδιένια**: ο διπλός δεσμός μετατοπίζεται στη θέση 2,3 και η ένωση γίνεται μεταξύ των ατόμων 1 και 4.

\[
\nu\, CH_2=CH-CH=CH_2 \rightarrow (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_\nu
\]

Ισοπρένιο → καουτσούκ· 2-χλωρο-1,3-βουταδιένιο → νεοπρένιο· 1,3-βουταδιένιο → Buna.

<fact title="Συμπολυμερισμός">

Πολυμερισμός με **δύο ή περισσότερα** είδη μονομερούς, με τυχαία ή αυστηρά εναλλασσόμενη κατανομή τους στην αλυσίδα. Βουταδιένιο + στυρόλιο → **Buna S**· βουταδιένιο + ακρυλονιτρίλιο → **Buna N**.

</fact>

# Οξείδωση–αναγωγή στην οργανική 🔥

<fact title="Ορισμοί ειδικά για την οργανική">

**Οξείδωση** = μείωση της ηλεκτρονιακής πυκνότητας του \( C \), δηλαδή σχηματισμός δεσμών \( C-O \), \( C-N \), \( C-X \) ή διάσπαση δεσμών \( C-H \). **Αναγωγή** = αύξηση της πυκνότητας: σχηματισμός δεσμών \( C-H \) ή διάσπαση δεσμών \( C-O \), \( C-N \), \( C-X \).

</fact>

### Οξείδωση αλκοολών

Οι **πρωτοταγείς** δίνουν αλδεΰδη και στη συνέχεια οξύ:

\[
RCH_2OH \xrightarrow{[O]} RCHO \xrightarrow{[O]} RCOOH
\]

Οι **δευτεροταγείς** δίνουν κετόνη:

\[
R-\underset{|}{\overset{OH}{C}}H-R' \xrightarrow{[O]} R-CO-R'
\]

<fact title="Οξειδωτικά μέσα και τα χρώματά τους">

**Όξινο \( KMnO_4 \)** (ιώδες → άχρωμο \( Mn^{2+} \)): το ισχυρότερο· οδηγεί τις πρωτοταγείς αλκοόλες αποκλειστικά μέχρι το **καρβοξυλικό οξύ**. **Όξινο \( K_2Cr_2O_7 \)** (πορτοκαλί → πράσινο \( Cr^{3+} \)): με αυτό γίνεται συνήθως η οξείδωση μέχρι το στάδιο της **αλδεΰδης**· αυτή ακριβώς η αλλαγή χρώματος είναι η βάση του αλκοτέστ 🍷. Πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες δίνουν επίσης αλδεΰδη/κετόνη με **καταλυτική αφυδρογόνωση** παρουσία \( Cu \).

</fact>

<alert title="Τι δεν οξειδώνεται εύκολα">

Οι **κετόνες** και οι **τριτοταγείς αλκοόλες** δεν οξειδώνονται, παρά μόνο σε πολύ δραστικές συνθήκες που διασπούν το μόριό τους.

</alert>

# Οξείδωση αλδεϋδών, οξέων & αντιδράσεις οξέων–βάσεων ⚗️

Οι αλδεΰδες οξειδώνονται όχι μόνο με \( KMnO_4 \) και \( K_2Cr_2O_7 \), αλλά και με πολύ **ήπια** οξειδωτικά — γι' αυτό οι δύο παρακάτω αντιδράσεις χρησιμεύουν στην ανίχνευση των αλδεϋδών και στη **διάκρισή τους από τις κετόνες**.

### Αντιδραστήριο Fehling

Αλκαλικό διάλυμα ιόντων \( Cu^{2+} \), γαλάζιου χρώματος, που ανάγεται σε καστανέρυθρο ίζημα \( Cu_2O \):

\[
RCHO + 2CuSO_4 + 5NaOH \rightarrow RCOONa + Cu_2O\downarrow + 2Na_2SO_4 + 3H_2O
\]

### Αντιδραστήριο Tollens

Αμμωνιακό διάλυμα \( AgNO_3 \)· ο \( Ag^+ \) μετατρέπεται σε μεταλλικό \( Ag \), που σχηματίζει **κάτοπτρο** στα τοιχώματα του δοχείου:

\[
RCHO + 2AgNO_3 + 3NH_3 + H_2O \rightarrow RCOONH_4 + 2Ag\downarrow + 2NH_4NO_3
\]

Το **μεθανικό** και το **οξαλικό** οξύ (και τα άλατά τους) οξειδώνονται σε \( CO_2 \), που θολώνει το ασβεστόνερο.

<fact title="Πρακτικοί κανόνες μεταβολής Α.Ο.">

**α.** Απώλεια 1 ατόμου \( H \) (ή 1 ατόμου αλκαλίου) → αύξηση \( A.O. = 1 \). **β.** Κέρδος 1 ατόμου \( O \) → αύξηση \( A.O. = 2 \). Π.χ. \( RCH_2OH \rightarrow RCOOH \): χάνει \( 2H \) (\( +2 \)) και κερδίζει \( 1O \) (\( +2 \)), άρα συνολικά \( +4 \).

</fact>

### Αντιδράσεις οξέων–βάσεων (Brönsted–Lowry)

Η ισχύς των οργανικών οξέων ακολουθεί τη σειρά:

\[
RCOOH > C_6H_5OH > ROH > RC\equiv CH
\]

Ισχυρότερα από το νερό είναι μόνο τα **καρβοξυλικά οξέα** και οι **φαινόλες**. Οργανικές βάσεις είναι κυρίως οι **αμίνες**:

\[
CH_3NH_2 + HCl \rightarrow CH_3NH_3^+Cl^-
\]

# Μηχανισμοί: σχάση δεσμών & χαρακτηριστικοί μηχανισμοί ⚙️

**Μηχανισμός** είναι η σειρά των ενδιαμέσων σταδίων μιας αντίδρασης — η περιγραφή, βήμα προς βήμα, του πώς σπάνε και πώς σχηματίζονται οι δεσμοί.

<fact title="Ομολυτική vs ετερολυτική σχάση">

**Ομολυτική**: κάθε άτομο παίρνει ένα ηλεκτρόνιο του κοινού ζεύγους → δύο ουδέτερες, πολύ δραστικές **ρίζες** (\( A-B \rightarrow A\bullet + B\bullet \)), με περιττό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. **Ετερολυτική**: το ζεύγος καταλήγει εξ ολοκλήρου στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο → **ιόντα**. Π.χ. \( CH_3-Cl \rightarrow CH_3^+ + Cl^- \) (**καρβοκατιόν**)· αντίθετα το \( CH_3MgCl \) δίνει \( CH_3^- \) (**καρβανιόν**), αφού ο \( C \) είναι ηλεκτραρνητικότερος του \( Mg \). Και τα δύο ιόντα είναι ασταθέστατα, βραχύβια ενδιάμεσα.

</fact>

<fact title="Πυρηνόφιλα &amp; ηλεκτρονιόφιλα">

**Πυρηνόφιλα**: ηλεκτρονιακά **πλούσια**, προσφέρουν ζεύγος ηλεκτρονίων για τον νέο δεσμό — \( OH^- \), \( CN^- \), \( NH_3 \), \( R^- \), καρβανιόντα. **Ηλεκτρονιόφιλα**: ηλεκτρονιακά **φτωχά**, δέχονται ζεύγος ηλεκτρονίων — \( NO_2^+ \), \( SO_3 \), \( R^+ \), καρβοκατιόντα. Κατά **Lewis**: οξύ = δέκτης ζεύγους (ηλεκτρονιόφιλο), βάση = δότης ζεύγους (πυρηνόφιλο).

</fact>

### Οι χαρακτηριστικοί μηχανισμοί

Σε όλους, τα ηλεκτρόνια ρέουν από ένα ζεύγος (δεσμό ή μονήρες ζεύγος) προς το σημείο όπου σχηματίζεται ο νέος δεσμός.

| Μηχανισμός | Πώς εξελίσσεται |
|---|---|
| **Υποκατάσταση μέσω ριζών** (χλωρίωση \( CH_4 \)) | έναρξη \( Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2Cl\bullet \) → διάδοση (αλυσιδωτή, αυτοσυντηρούμενη) → τερματισμός με σύγκρουση δύο ριζών |
| **\( S_N2 \)** | ένα στάδιο· το πυρηνόφιλο πλησιάζει από \( 180^\circ \) → **αναστροφή** της στερεοχημείας |
| **\( S_N1 \)** | δύο στάδια· αργό = διάσταση προς καρβοκατιόν, γρήγορο = προσβολή του πυρηνόφιλου |
| **Ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση** (νίτρωση) | π ηλεκτρόνια του δακτυλίου → \( NO_2^+ \) → ενδιάμεσο καρβοκατιόν → αποβολή \( H^+ \) που αποκαθιστά την αρωματικότητα |
| **Ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη** (\( HCl \) σε \( C=C \)) | \( H^+ \) στον διπλό δεσμό → καρβοκατιόν (αργό στάδιο) → προσβολή από \( Cl^- \) |
| **Πυρηνόφιλη προσθήκη** | το πυρηνόφιλο προσβάλλει τον πολωμένο \( C=O \) και ο π δεσμός σπάει προς το \( O \) |

01. Βασική Θεωρία

Πώς ταξινομούνται οι οργανικές αντιδράσεις: με βάση τον μηχανισμό τους ή με βάση το είδος τους. Θα δεις γιατί η ίδια αντίδραση ανήκει συχνά σε πολλές κατηγορίες.

Δύο τρόποι ταξινόμησης των οργανικών αντιδράσεων

Πώς ένα μόριο προστίθεται στον διπλό ή τριπλό δεσμό μιας ακόρεστης ένωσης, τι διαφορετικό συμβαίνει στο πολωμένο καρβονύλιο και ποιος κανόνας προβλέπει το κύριο προϊόν.

Αντιδράσεις προσθήκης

Γιατί τα αλκυλομαγνησιοαλογονίδια απαιτούν απόλυτο αιθέρα και πώς, μέσω του αρνητικά φορτισμένου άνθρακα, επιμηκύνουν την ανθρακική αλυσίδα δίνοντας αλκοόλες.

Αντιδραστήρια Grignard

Οι αντίστροφες των προσθηκών: αφυδραλογόνωση και αφυδάτωση που δίνουν αλκένια ή αλκίνια, και ο κανόνας που καθορίζει από ποιον άνθρακα φεύγει το υδρογόνο.

Αντιδράσεις απόσπασης

Πώς ένα άτομο ή μια ομάδα αντικαθίσταται από μια άλλη: αλκυλαλογονίδια, αλκοόλες, εστέρες, αλκάνια και ο βενζολικός δακτύλιος, καθένα με τη δική του συμπεριφορά.

Αντιδράσεις υποκατάστασης

Πώς μικρά μονομερή ενώνονται σε πελώρια μακρομόρια, ποιος αλυσιδωτός μηχανισμός το πετυχαίνει και ποια καθημερινά υλικά προκύπτουν από αυτόν.

Πολυμερισμός

Τι σημαίνει οξείδωση και αναγωγή ειδικά στην οργανική χημεία, πώς οξειδώνονται αλκοόλες και αλδεΰδες και με ποιους πρακτικούς κανόνες συμπληρώνουμε τις εξισώσεις.

Αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής

Ποιες οργανικές ενώσεις συμπεριφέρονται ως οξέα και ποιες ως βάσεις κατά Brönsted και Lowry, και με ποια σειρά κατατάσσονται ως προς την ισχύ τους.

Αντιδράσεις οξέων και βάσεων

Οι δύο τρόποι με τους οποίους σπάει ένας δεσμός, τα βραχύβια σωματίδια που προκύπτουν και το κριτήριο που ξεχωρίζει τα πυρηνόφιλα από τα ηλεκτρονιόφιλα αντιδραστήρια.

Σχάση δεσμών, πυρηνόφιλα και ηλεκτρονιόφιλα

Βήμα προς βήμα η χλωρίωση του μεθανίου, οι δύο δρόμοι της πυρηνόφιλης υποκατάστασης, η νίτρωση του βενζολίου και οι προσθήκες σε διπλό δεσμό και καρβονύλιο.

Χαρακτηριστικοί μηχανισμοί αντιδράσεων

# 🧪 Κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων και μηχανισμοί — Περίληψη

Οι οργανικές αντιδράσεις ταξινομούνται με δύο τρόπους: ως προς τον **μηχανισμό** (μέσω ριζών με <tooltip content="κάθε άτομο παίρνει ένα ηλεκτρόνιο του κοινού ζεύγους, σχηματίζοντας δύο ουδέτερες ρίζες">ομολυτική σχάση</tooltip> ή πολικοί μηχανισμοί με <tooltip content="το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων καταλήγει εξ ολοκλήρου στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο, σχηματίζοντας ιόντα">ετερολυτική σχάση</tooltip>) και ως προς το **είδος** (προσθήκη, απόσπαση, υποκατάσταση, πολυμερισμός, οξείδωση–αναγωγή, οξέα–βάσεις). Μια αντίδραση μπορεί να ανήκει ταυτόχρονα σε πολλές κατηγορίες (π.χ. η προσθήκη \( Br_2 \) σε αλκένιο είναι και προσθήκη και οξειδοαναγωγή και ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη).

Στις **αντιδράσεις προσθήκης** ένα μόριο προστίθεται σε πολλαπλό δεσμό και η ακόρεστη ένωση «κορεσταίνεται» (εξώθερμες). Στον διπλό δεσμό \( C=C \) γίνεται προσθήκη \( Br_2 \) (αποχρωματισμός = έλεγχος ακορεστότητας), \( HX \) ή \( H_2O \)· όταν το μόριο και το αλκένιο είναι ασύμμετρα, το κύριο προϊόν δίνεται από τον **κανόνα του Markovnikov** (το θετικό τμήμα, συνήθως το \( H^{\delta+} \), προστίθεται στον άνθρακα με τα περισσότερα \( H \)). Στον τριπλό δεσμό καταναλώνεται διπλάσια ποσότητα αντιδραστηρίου (προσθήκη σε δύο βήματα). Στο **καρβονύλιο** \( >\overset{\delta+}{C}=\overset{\delta-}{O} \) (ισχυρά πολωμένο) γίνονται προσθήκες \( H_2 \) (αλκοόλες), \( HCN \) (κυανυδρίνες) και αντιδραστηρίων Grignard \( RMgX \), όπου ο άνθρακας έχει μερικό αρνητικό φορτίο και δρα ως πυρηνόφιλο, αυξάνοντας την ανθρακική αλυσίδα.

Οι **αντιδράσεις απόσπασης** είναι οι αντίθετες της προσθήκης: αποσπάται ανόργανο μόριο (\( H_2 \), \( HX \), \( H_2O \)) από κορεσμένη ένωση και προκύπτει ακόρεστη (αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων/διαλογονιδίων με αλκοολικό \( NaOH \), αφυδάτωση αλκοολών με \( H_2SO_4 \) στους \( 170\,^\circ C \)). Το κύριο προϊόν καθορίζεται από τον **κανόνα του Saytseff** (το \( H \) αποσπάται ευκολότερα από τον τριτοταγή και δυσκολότερα από τον πρωτοταγή άνθρακα). Στις **αντιδράσεις υποκατάστασης** \( A-B + \Gamma-\Delta \rightarrow A-\Gamma + B-\Delta \) ένα άτομο/ομάδα αντικαθίσταται από άλλο: αλκυλαλογονίδια (\( RI > RBr > RCl > RF \)) δίνουν αλκοόλες, νιτρίλια, αιθέρες, αμίνες, εστέρες κ.ά. — με υδατικό \( NaOH \) ευνοείται η υποκατάσταση, με αλκοολικό η απόσπαση. Περιλαμβάνονται επίσης η αλογόνωση αλκοολών (\( SOCl_2 \)), η εστεροποίηση/υδρόλυση, η φωτοχημική αλογόνωση αλκανίων **μέσω ριζών** και η **αρωματική υποκατάσταση** του βενζολίου (νίτρωση, αλογόνωση, σουλφούρωση, αλκυλίωση, ακυλίωση), που χάρη στα μη εντοπισμένα π ηλεκτρόνια δίνει υποκατάσταση αντί προσθήκης (αρωματικός χαρακτήρας).

Ο **πολυμερισμός** είναι η συνένωση πολλών μονομερών \( M \) σε γιγαντιαίο πολυμερές \( (M)_\nu \), συχνά με αλυσιδωτό μηχανισμό μέσω ριζών (έναρξη–διάδοση–τερματισμός): ενώσεις του βινυλίου \( CH_2=CH-A \) δίνουν πολυαιθυλένιο, PVC, πολυστυρόλιο κ.λπ., ενώ τα συζυγή αλκαδιένια δίνουν πολυμερισμό 1,4 (καουτσούκ). Ο **συμπολυμερισμός** χρησιμοποιεί δύο ή περισσότερα μονομερή (Buna S, Buna N). Στις **αντιδράσεις οξείδωσης–αναγωγής** η οξείδωση είναι αύξηση και η αναγωγή ελάττωση του \( A.O. \)· στην οργανική, οξείδωση = μείωση ηλεκτρονιακής πυκνότητας του \( C \) (δεσμοί \( C-O \), \( C-N \), \( C-X \) ή διάσπαση \( C-H \)) και αναγωγή το αντίστροφο. Οι πρωτοταγείς αλκοόλες οξειδώνονται σε αλδεΰδες και μετά σε οξέα, οι δευτεροταγείς σε κετόνες (\( KMnO_4 \), \( K_2Cr_2O_7 \)), οι αλδεΰδες ανιχνεύονται με τα ήπια αντιδραστήρια Fehling και Tollens (κάτοπτρο \( Ag \)). Τέλος, στις **αντιδράσεις οξέων–βάσεων** (Brönsted–Lowry) η ισχύς ακολουθεί \( RCOOH > C_6H_5OH > ROH > RC\equiv CH \), με τα καρβοξυλικά οξέα και τις φαινόλες ισχυρότερα του νερού και τις αμίνες ως βάσεις.

<fact title="Πυρηνόφιλα και ηλεκτρονιόφιλα">

**Πυρηνόφιλα** είναι αντιδραστήρια με ηλεκτρονιακά πλούσιο άτομο που προσφέρουν ζεύγος ηλεκτρονίων (\( OH^- \), \( CN^- \), \( NH_3 \), \( R^- \), καρβανιόντα). **Ηλεκτρονιόφιλα** είναι «φιλικά προς τα ηλεκτρόνια», με φτωχό άτομο που δέχεται ζεύγος (\( NO_2^+ \), \( SO_3 \), \( R^+ \), καρβοκατιόντα). Κατά Lewis: οξύ = ηλεκτρονιόφιλο (δέκτης ζεύγους), βάση = πυρηνόφιλο (δότης ζεύγους).

</fact>

Ένας **μηχανισμός** είναι η σειρά των ενδιαμέσων σταδίων που περιγράφει πώς σπάνε και σχηματίζονται οι δεσμοί. Στην **ομολυτική σχάση** \( A-B \rightarrow A\bullet + B\bullet \) σχηματίζονται ρίζες (περιττός αριθμός ηλεκτρονίων, ασύζευκτο ηλεκτρόνιο), ενώ στην **ετερολυτική σχάση** σχηματίζονται ιόντα — <tooltip content="οργανικά κατιόντα με ανθρακοάτομο που έχει τρεις δεσμούς, έξι ηλεκτρόνια και φορτίο +1, π.χ. CH3CH2+">καρβοκατιόντα</tooltip> \( CH_3^+ \) (ηλεκτρονιόφιλα) ή <tooltip content="οργανικά ανιόντα με ανθρακοάτομο που έχει τρεις δεσμούς, ένα μη δεσμικό ζεύγος, οκτώ ηλεκτρόνια και φορτίο -1">καρβανιόντα</tooltip> \( CH_3^- \) (πυρηνόφιλα), και οι αντιδράσεις λέγονται πολικές. Οι χαρακτηριστικοί μηχανισμοί είναι: **υποκατάσταση μέσω ριζών** (χλωρίωση μεθανίου, έναρξη–διάδοση–τερματισμός)· **πυρηνόφιλη υποκατάσταση** \( S_N2 \) (ένα στάδιο, αναστροφή στερεοχημείας) ή \( S_N1 \) (δύο στάδια μέσω καρβοκατιόντος, το αργό στάδιο καθορίζει την ταχύτητα)· **ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση** (νίτρωση βενζολίου με το \( NO_2^+ \), μέσω ενδιάμεσου καρβοκατιόντος και αποκατάσταση της αρωματικότητας)· **ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη** (\( H^+ \) στον \( C=C \) → καρβοκατιόν → προσβολή από ανιόν)· και **πυρηνόφιλη προσθήκη** στον πολωμένο \( C=O \).