Rodniki

Rodniki (lub wolne rodniki) - atomy lub cząsteczki posiadające jeden lub więcej wolnych (niesparowanych) elektronów, czyli posiadające spin elektronowy różny od 0. Niektóre układy o całkowitym spinie równym 0, lecz wykazujące tzw. polaryzację spinową (np. niektóre stany przejściowe) czasem traktowane są jako dwurodniki.

Większość elektronów w atomach i cząsteczkach występuje parami (po dwa na każdym orbitalu). Układ, w którym na pewnym orbitalu jest tylko jeden elektron jest zazwyczaj nietrwały i dąży do przyjęcia lub oddania elektronu - zwykle z udziałem innego atomu lub cząsteczki.

Rodniki są zwykle obojętne elektrycznie i zazwyczaj bardzo reaktywne. W "typowych" reakcjach z udziałem rodników ich stężenie w mieszaninie reakcyjnej jest zwykle dość niskie, ze względu na ich dużą reaktywność.

Najprostszym rodnikiem jest pojedynczy atom wodoru, który składa się z protonu i jednego niesparowanego elektronu. Średni czas życia rodnika wodorowego, w gazowym wodorze w temperaturze pokojowej to ok. 2,5 ns - co oznacza, że statystycznie tyle czasu mija od powstania tego rodnika do jego związania z drugim rodnikiem i powstania zwykłej cząsteczki wodoru H₂. Czasy życia rodników i ich reaktywność zależą od ich struktury. Trwałość rodników alkilowych rośnie wraz z ich rzędowością. Stabilizujący wpływ ma także sprzężenie z sąsiednimi grupami (np. z podwójnym wiązaniem).

Rodniki są często centrami aktywnymi wielu reakcji chemicznych takich jak np.: polimeryzacja wolnorodnikowa oraz występują w minimalnych stężeniach w cytoplazmie komórek organizmów żywych, gdzie ich stężenie jest jednak ściśle kontrolowane.

Rodniki powstają np. na skutek homolitycznego rozpadu wiązań chemicznych, tj. takiego, w wyniku którego przy obu częściach rozerwanej cząsteczki zostaje po jednym z elektronów, które wcześniej tworzyły wiązanie. Może ono następować pod wpływem naświetlania promieniowaniem ultrafioletowym, promieniowaniem rentgenowskim, przez bombardowanie elektronami, w wyniku niektórych reakcji redoks, a także w wyniku termicznego rozpadu (tzw. dysocjacji termicznej) takich związków jak np.: nadtlenki lub sole diazoniowe.

Typowy przykład reakcji, w wyniku której powstają rodniki to np. rozpad cząsteczek chloru Cl₂ pod wpływem działania światła ultrafioletowego:

$Cl_{2}{\overset {h\upsilon }{\rightarrow }}Cl^{.}+Cl.$

Rodniki odgrywają dość ważną rolę w przebiegu wielu reakcji chemicznych, zarówno o znaczeniu biologicznym, jak i przemysłowym.