جذر الميثيل

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

جذر الميثيل هو مركب عضوي صيغته الكيميائية CH • 3 (يكتب أيضًا [CH3 ]•). هوشبه مستقر، يُنتج بشكل رئيسيفي الموقعكمادة أولية للهيدروكربونات الأخرى في صناعة تكسير البترول. يمكن أن يعمل كمؤكسد قويأومختزل قوي،وهو شديد التآكل للمعادن.

الخواص الكيميائية

جهد تأينه الأول (الذي ينتج عنه أيون الميثينيوم ، CH + 3 ) هو9.837 ± 0.005 إلكترون فولت  . [ 2 ]

سلوك الأكسدة والاختزال

يمكن لذرة الكربون المركزية في مجموعة الميثيل أن ترتبط بجزيئات مانحة للإلكترونات عن طريق التفاعل التالي:

CH • 3 + R • → RCH3

بسبب التقاط النيوكليوفيل (R • )، يتمتع الميثيل بخاصية الأكسدة. فهو عامل مؤكسد قوي مع المواد الكيميائية العضوية، ولكنه في الوقت نفسه عامل مختزل قوي مع مواد كيميائية أخرى كالماء. ولا يُكوّن الميثيل محاليل مائية، إذ يُختزل الماء لإنتاج الميثانول والهيدروجين العنصري.

2 CH • 3 + 2 H  2 O→ 2CH 3 OH+H2

بناء

الشكل الجزيئي لجذر الميثيل مثلث مستوٍ (زوايا الروابط 120 درجة)، على الرغم من أن تكلفة الطاقة اللازمة للتحول إلى شكل هرمي ضئيلة. جميع جذور الألكيل الأخرى المتعادلة إلكترونيًا وغير المترافقة تتخذ شكلًا هرميًا إلى حد ما، ولكن بحواجز انقلاب صغيرة جدًا. على سبيل المثال، يمتلك جذر ثالثي بوتيل زاوية رابطة 118 درجة مع حاجز طاقة يبلغ 0.7 كيلو كالوري/مول (2.9 كيلو جول/مول) للانقلاب الهرمي . من ناحية أخرى، يؤدي استبدال ذرات الهيدروجين بمجموعات بديلة أكثر كهرسلبية إلى جذور ذات شكل هرمي قوي (112 درجة)، مثل جذر ثلاثي فلورو ميثيل ، CF • 3 ، مع حاجز انقلاب أكبر بكثير يبلغ حوالي 25 كيلو كالوري/مول (100 كيلو جول/مول) . [ 3 ]    

التفاعلات الكيميائية

يخضع الميثيل للتفاعلات الكيميائية النموذجية للجذر الحر. عند درجة حرارة أقل من 1100 درجة مئوية (1400 كلفن) تقريبًا ، يتحد بسرعة مع جزيء آخر لتكوين الإيثان . عند معالجته بالكحول، يتحول إلى ميثان ومجموعة ألكوكسي أو هيدروكسي ألكيل. يؤدي اختزال الميثيل إلى إنتاج الميثان. عند تسخينه فوق 1400 درجة مئوية (1700 كلفن) كحد أقصى ، يتحلل الميثيل لإنتاج ميثيليدين وهيدروجين عنصري، أو لإنتاج ميثيلين وهيدروجين ذري.    

CH • 3 → CH • + H2
CH • 3 → CH • 2 + H •

يُعد الميثيل مادة شديدة التآكل للمعادن، حيث يُشكل مركبات معدنية ميثيلية:

M + n CH • 3 → M(CH 3 ) n 

إنتاج

التخليق الحيوي

تقوم بعض إنزيمات SAM الجذرية بتوليد جذور الميثيل عن طريق اختزال S-أدينوسيل ميثيونين. [ 4 ]

التحليل الضوئي للأسيتون

يمكن إنتاجه عن طريق التفكك الضوئي فوق البنفسجي لبخار الأسيتون عند 193  نانومتر: [ 5 ]

ج3 ساعات6 O→ CO + 2CH • 3 

تحلل الهالوميثان الضوئي

كما يتم إنتاجه عن طريق التفكك فوق البنفسجي للهالوميثانات :

CH3 X→ X•+CH • 3

أكسدة الميثان

ويمكن إنتاجه أيضاً عن طريق تفاعل الميثان مع جذر الهيدروكسيل :

OH • + CH 4 → CH • 3 + H 2 O

تبدأ هذه العملية آلية الإزالة الرئيسية للميثان من الغلاف الجوي. ويحدث التفاعل في طبقة التروبوسفير أو الستراتوسفير . وبالإضافة إلى كونه أكبر مصارف معروفة للميثان الجوي، يُعد هذا التفاعل أحد أهم مصادر بخار الماء في طبقات الجو العليا.

يُعطي هذا التفاعل في طبقة التروبوسفير عمرًا افتراضيًا للميثان يبلغ 9.6 سنوات. وهناك مصدران ثانويان آخران للاحتجاز، وهما: احتجازه في التربة (عمر افتراضي 160 عامًا) وفقدانه في طبقة الستراتوسفير نتيجة تفاعله مع جذور الهيدروكسيل (• OH) والكلور ( • Cl) والأكسجين (• O 1 D) في طبقة الستراتوسفير (عمر افتراضي 120 عامًا)، مما يُعطي عمرًا افتراضيًا صافيًا يبلغ 8.4 سنوات. [ 6 ]

التحلل الحراري للأزوميثان

ويمكن أيضًا الحصول على جذور الميثيل عن طريق التحلل الحراري للأزوميثان ، CH3N = NCH3 ، في نظام منخفض الضغط.

في الوسط بين النجوم

تم اكتشاف الميثيل في الوسط بين النجوم عام 2000 بواسطة فريق بقيادة هيلموت فويشتغروبر الذي رصده باستخدام مرصد الفضاء بالأشعة تحت الحمراء . وقد تم رصده لأول مرة في السحب الجزيئية باتجاه مركز مجرة ​​درب التبانة. [ 7 ]

مراجع

  1. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2014). تسمية الكيمياء العضوية: توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والأسماء المفضلة 2013. الجمعية الملكية للكيمياء . ص  1051. doi : 10.1039/9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ↑ غولوب، ل.؛ جوناثان، ن.؛ موريس، أ.؛ أوكودا، م.؛ روس، ك. ج. (1972). "جهد التأين الأول لجذر الميثيل كما تم تحديده بواسطة مطيافية الإلكترونات الضوئية". مجلة مطيافية الإلكترون والظواهر ذات الصلة . 1 (5): 506-508 . Bibcode : 1972JESRP...1..506G . doi : 10.1016/0368-2048(72)80022-7 .
  3. ↑ أنسلين إي في ودورتي دي إيه، الكيمياء العضوية الفيزيائية الحديثة (كتب العلوم الجامعية، 2006)، ص 57
  4. ↑ ريب، إم دبليو؛ هو، واي؛ هودجسون، كي أو؛ هيدمان، بي. (2014). " التخليق الحيوي لتجمعات النيتروجيناز المعدنية" . مراجعات كيميائية . 114 (8): 4063-4080 . doi : 10.1021/cr400463x . PMC 3999185. PMID 24328215 .  
  5. ↑ هول، جي إي؛ فاندن بوت، دي؛ سيرز، تريفور جيه. (1991). "التفكك الضوئي للأسيتون عند 193 نانومتر: توزيعات الحالة الدورانية والاهتزازية لشظايا الميثيل بواسطة مطيافية امتصاص/كسب ليزر ثنائي" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 94 (6). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي : 4182. رمز Bibcode : 1991JChPh..94.4182H . doi : 10.1063/1.460741 .
  6. ↑ "الغازات النزرة: الملاحظات والاتجاهات والميزانيات الحالية" . تغير المناخ 2001، التقرير التقييمي الثالث للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ . الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ/برنامج الأمم المتحدة للبيئة.
  7. ↑ "رصدت منظمة ISO جزيئًا جديدًا في الفضاء بين النجوم" . العلوم والتكنولوجيا . وكالة الفضاء الأوروبية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يونيو 2013 .