стабилизация карбокатиона
внутримолекулярные процессы всегда быстрее межмолекулярных
Обычная термодинамика. Есть два состояния, переход между ними равновесный. Значит если оставить систему на некоторое время, она придет в равновесие. При этом состав равновесия определяется стабильностью каждого соединения.
Иными словами, если у соединения есть более стабильная форма, оно будет стремиться в нее перейти.
Да, конечно. Например, провести указанную реакцию, каким-то чудом разделить на фракции, так чтобы в одной был только 3-хлоро-2,2-диметилбутан, а в другой только 2-хлоро-2,3-диметилбутан, и отношение их количеств будет что-то говорить об этом.
это обязательное условие. Орбитали должны хотя бы слегка пересекаться, чтобы могла происходить миграция.
Я, к слову, решил попробовать посчитать энергии двух карбокатионов и определить разницу по энергии. Первым запустил вторичный карбокатион (6-311++G** CPCM(Water)). Хорошо что я уснул) Спустя 5 часов обнаружил, что конечная геометрия соответствует третичному карбокатиону. Подумал, что я что-то напутал. Но нет, оказалось, что он начал считать энергию вторичного, но видимо это даже не локальный минимум по энергии, потому что он не остановился на нем и пошел бродить дальше, пока не дошел до третичного карбокатиона.
Взял кадры геометрий на каждом этапе вычислений и сделал анимацию
А вот взаимодействия орбиталей. Вот это LUMO (0.05):
А вот HOMO-3 (локализовано с помощью IAO-IBO, 0.05)
Думаю по HOMO-3 видно как метильная группа может мигрировать от одного углерода к другому.
Можно по идее попробовать отдельно построить МО для разных промежуточных геометрий и сравнить, но это уже в другой раз)