I carbocationi, i carbanioni e i radicali liberi sono degli intermedi di reazione che condizionano l’andamento di molte reazioni organiche. In particolare:

– i carbocationi presentano un atomo di carbonio con carica positiva circondato da sei elettroni.
L’atomo di carbonio di un carbocatione è sp2, che gli permette di avere una struttura planare, con l’orbitale p vuoto non ibridizzato che sporge sia sopra che sotto il piano dei legami. A seconda del carbonio sul quale è localizzata la carica positiva, i carbocationi si suddividono in primari, quelli legati a un solo atomo di carbonio, secondari quelli legati a due atomi di carbonio e terziari quelli legati a tre atomi di carbonio.
I sostituenti elettron-donatori (+ Mo + I) tendono a bilanciare la carica positiva stabilizzando il carbocatione;

– i carbanioni presentano un atomo di carbonio con carica negativa circondato da otto elettroni, due dei quali sono di non legame.
In un carbanione l’atomo di carbonio è legato ad altri tre atomi e presenta ibridazione tetraedrica; la coppia di elettroni di non legame è localizzata su uno degli orbitali ibridi.
Il carbanione è una base forte e la sua stabilità dipende dal fatto che ha la possibilità di disperdere la carica negativa. Tutti i gruppi con effetto induttivo -I o quelli con effetto mesomerico -M stabilizzano la carica negativa e rendono più stabile il carbanione;

– i radicali liberi presentano un atomo di carbonio contenente sette elettroni di cui uno spaiato, cioè libero.
L’atomo di carbonio radicalico è sp2, che gli permette di avere una struttura planare, con l’orbitale p non ibridizzato che ospita l’elettrone libero.
La stabilità dei radicali liberi segue lo stesso ordine dei carbocationi, in base alla facilità con cui si formano. Un radicale libero si forma tanto più facilmente quanto più l’elettrone spaiato può essere delocalizzato sul resto della molecola.
L’ordine di stabilità dei radicali liberi è:

terziario > secondario > primario > ⠂CH3

Detto prima che i carbocationi, i carbanioni e i radicali liberi sono degli intermedi di reazione che condizionano l’andamento di molte reazioni organiche, si può ora specificare che i carbocationi e i carbanioni costituiscono gli intermedi delle reazioni ioniche, mentre i radicali liberi costituiscono gli intermedi delle reazioni radicaliche. Queste specie considerate hanno generalmente vita breve e solo sporadicamente sono isolabili.