Kémiai reakció
Munka neve: KÉMIAI REAKCIÓ
Kémia és farmakológia
Leírás: Az anyag azon képessége, hogy kémiai reakcióba lép, és nagyobb vagy kisebb arányban reagál, jellemzi a reakcióképességét, amelyet mindig egy adott reakciópartnerrel kapcsolatban vizsgálnak. Az elektronpár feladását végző reagensek nukleofilek, és reakcióik nukleofilek.
Fájlméret: 610.5 KB
Letöltött munka: 1 személy.
- Alapfogalmak, reagensek osztályozása.
- A szerves reakciók típusai és mechanizmusaik.
- Savak és bázisok. A savak protolitikus elméletének és a Bronsted-Lowry-bázisok és a Lewis-elmélet általános rendelkezései.
- Alapfogalmak, reagensek osztályozása
Kémiai reakció # 150; a molekulák kölcsönhatása, amelyben az atomok és atomcsoportok molekulák közötti újraelosztása a vizsgált rendszerben történik, vagyis a régi felbomlása és az új kötések kialakulása.
A reakcióközeg egy olyan atom vagy atomcsoport, amely részt vesz a kötések szakadásában vagy kialakulásában. Az anyag azon képessége, hogy kémiai reakcióba lép, és nagyobb vagy kisebb arányban reagál, jellemzi reaktivitását. amelyet mindig egy adott reakciópartnerrel kapcsolatban vizsgálnak.
A kiindulási vegyületeket szerves reakciókban reagenseknek nevezik, és a kapott anyagokat # 150; termékeket. A kényelem érdekében az egyik reagáló anyagot támadó reagensnek nevezik, míg a másiknak # 150; szubsztrát.
altalaj # 150; az egyik reakcióképes anyag, amely általában bonyolultabb struktúrával rendelkezik, amely átalakulás tárgyává válik, és tartalmaz egy reakcióközpontot, leggyakrabban egy szénatomot. Általában egy szubsztrátum olyan molekulát jelöl, amely egy új kötéshez egy szénatomot helyez el.
Radikálisok R ∙ # 150;
részecskék szabad elektronokkal:
3. A -elektronok donorai:
reagens # 150; egy részecske (egy radikális, egy ion, egy molekula), amely megtámadja a reakciót és a szubsztrátum közepét. A "szubsztrát" és a "reagens" fogalmak feltételesek, és sok esetben cserélhetők.
A reagensek besorolása a táblázatban található. 9.
A heterolitikus kötés hasításával járó reakciókban a reagens rendszerint vagy egy elektronpárt ad a szubsztrátumnak, vagy előállítja. A reagenseket, amelyek elektronpárt adnak, nukleofilnek nevezik. és reakcióik # 150; nukleofil. Elektrofil reagensek (elektrofilek) # 150; Olyan reagensek, amelyek elektronpárt kapnak, hogy kötődjenek a hordozóval. A reakcióik elektrofilek.
Ha egy szubsztrát molekulája hasítódik, egy részét, amely nem tartalmaz szénat, elhagyó csoportnak nevezik. Az elektronpárt elhagyó csoportot nukleofugnak nevezik, és a csoport elektronpár nélkül távozik, # 150; elektrofugom.
Amikor homolitikus törés miatt reagenst biztosít su b párosítatlan elektront stratum ragasztására, azaz. E. aR Dicalite vagy atom.
- A szerves reakciók típusai és mechanizmusaik
2.1. A szerves reakciók osztályozása. P-et különböző okokból hajtják végre: a kötvények törésének jellege; a szubsztrátum szubsztitúciójának típusával; az aktiválás típusa szerint; a részecskék számával a sebesség meghatározó szakaszában való részvétel feltételezésével.
2.1.1. A kötések összetételének jellege alapján a reakciók picalis, ionos és koordinált felosztásra oszthatók.
Homolitikus (radikális) reakció # 150; egy reakció, amely a radikulumok részvételével zajlik, amelyek a homolitikus kötés során keletkeznek. Szabad gyökök (radikális) # 150; egy részecske, amelynek páratlan vegyértékű elektronja van.
Homológ reakciók jellemzőek a nem poláros reagenseknél, előrehaladásukat elősegíti a magas hőmérséklet, UV besugárzás, peroxidvegyületek jelenléte a radikális folyamatok iniciátoraként.
Ion reakciók a kötések heterolitikus szakadásakor fordulnak elő. Ebben az esetben elektrofil és nukleofil részek képződnek:
Az ionos reakciók jellemzőek a poláris vegyületekre, a poláris aprotikus és protonoldatokra, és a testek és a gyakran savas vagy bázisos katalizátorok hozzájárulnak a megjelenésükhöz.
Koordinált (szinkron) reakciók # 150; olyan reakciók, amelyekben a régi és az új kötések kialakulása egyidejűleg fordul elő radikális vagy ionos részecskék nélkül. Az ilyen reakciók ciklikus átmeneti állapoton mennek keresztül.
Ezeket a reakciókat periciklusnak nevezzük.
A ciklikus átmeneti állapot kialakításában részt vevő reagensek szerkezetétől függően ezeknek a reakcióknak a folytatásához fűtést vagy UV besugárzást kell végezni.
2.1.2. A szubsztrátum transzformációjának típusával a reakciók a következő típusokba sorolhatók: szubsztitúciós reakciók (S jelölés az angol szubsztitúciótól) # 150; Olyan reakciók, amelyekben egy atomot vagy atomcsoportot egy szubsztrátban egy másik atommal vagy atomcsoporttal helyettesítettek. A szubsztituens a reagensektől függően lehet radikális, elektrofil vagy nukleofil, és az S R. S E és S N. szimbólumokkal jelölhető.
Kiegészítő reakciók (az A szimbólum az angol kiegészítésből) # 150; olyan reakciók, amelyekben a reagens a réteg többszörös kötésének szakadási pontjánál kapcsolódik. Ezeket a reakciókat radikális vagy ionos mechanizmusokkal is előfordíthatjuk, és az "A" vagy "A" vagy "N.
A hasítás vagy elimináció reakciói (az E jelzés az angol nyelvből) # 150; olyan reakciók, amelyekben egy molekula vagy egy részecske elszakad a szubsztrátumtól. Az addíciós reakciókkal ellentétes irányban:
Ezek a reakciók heterolitikus vagy koordinált mechanizmussal is előfordulhatnak, de a szabadgyök elimináció ritkán figyelhető meg. Heterolitikus hasítás esetén az X és az Y csoportok mind egymást követően, mind egyszerre elhagyhatók, és ezek kombinációja lehetséges.
Periciklusos reakciók # 150; reakciók, amelyekben az új kötések kialakulása együtt jár a π-kötések redisztribúciójával a ciklikus átmeneti állapotban:
Oxidáció-csökkentő reakciók # 150; ezek a reakciók, amelyek során a reakcióközeg oxidációs állapota megváltozik. A szerves vegyület oxidációját az elektronektől való átvitel adja a reagenshez, és ezzel szemben a redukció az elektronok elektron szerves szubsztrátumra történő átvitelével történik.
A szerves vegyületek oxidációja # 150; Ez egy olyan eljárás, amely egy úton többszörös kötés kialakulását eredményezi, vagy több elektrondegatív atomhoz kötődik. A fellendülés során a fordított folyamatok megy végbe. A metánból a szén-dioxiddá történő oxidáció-csökkentő átmenet tükrözi a szén atomjának szerves vegyületekben való oxidációjának szekvenciáját:
2.1.3. Az aktiváció típusának megfelelően a reakciók katalitikus és nem katalitikus reakciókra oszthatók.
A nem katalitikus reakciók katalizátor nélkül folytatódnak. Ezeket a részvényeket felmelegítik fűtéssel, és termikusak.
A katalitikus reakciók katalizátor jelenlétét igénylik. katalízis # 150; az a jelenség, hogy egy anyag (katalizátor) jelenléte a rendszerben kémiai reakció útját okozza vagy felgyorsítja. katalizátor # 150; olyan anyag, amely részt vesz a kémiai reakcióban és növeli annak sebességét, de ennek az anyagnak a teljes mennyisége nem változik, vagyis a katalizátor változatlan marad és mennyisége változik. Heterogén katalízis # 150; egy olyan eljárás, amelyben a reakció az aktivátor és a reagens által alkotott fázisok közötti felületen folytatódik. Homogén katalízis # 150; egy olyan eljárás, amelyben a katalizátor molekulárisan diszpergált állapotban van, és számozott módon eloszlik a folyadék vagy gázfázis teljes térfogata alatt. Ha a sav katalizátorként működik, azt mondják a savasságról. és ha az alap # 150; az alapvető katalízisre.
Fotokémiai reakciók # 150; a fény által történő besugárzás által indukált reakciókat. A reakció fotokémiai aktiválásának jelöléséhez használja a hv jelölést.
2.1.4. A sebesség meghatározó szakaszában részt vevő részecskék számában a szerves reakciók monomolekuláris, bimolekuláris és három molekuláris részekre oszthatók. A proton molekuláris jellege az elemi fázisban részt vevő részecskék számát vagy az átmeneti állapot kialakulásához szükséges mennyiséget jellemzi.
3. Savak és bázisok. A savak protolitikus elméletének és a Bronsted-Lowry-bázisok és a Lewis-elmélet általános rendelkezései
A szerves kémiában számos sav és bázis fogalma létezik. A legszélesebb körben elfogadott Breton és Stead-Lowry protolitikus elmélete (1923) és Lewis elektronikus elmélete.
3.1. Bronsted-Lowry proto-elméleti elmélete. Ebben az esetben a savasság és a bázicitás kapcsolódik a proton H + átviteléhez. Brønsted Acid (Protic Acid) # 150; ion vagy egy semleges molekula, amely képes proton (proton donor) kémiai reakcióba juttatására. Bronsted Alapítvány # 150; ion vagy semleges molekula, amely képes protont (a protonreceptorhoz) csatlakoztatni.
A sav-bázis kölcsönhatás a proton átvitele a savtól a bázisig. Amikor a sav felszabadítja a protont, a fennmaradó rész visszatartja az elektronpárt, és újra megragadja a protonot, így ez az alap. Ezt nevezzük egy sav konjugált bázisának. Az összes konjugált bázis minden savnak és bázisnak felel meg # 150; konjugált savak.
Általában a sav-bázis kölcsönhatást az alábbi egyenlet írja le:
A sav és a bázis egy konjugált sav-bázis párt alkot. Az savas tulajdonságok egy bázis jelenlétében nyilvánulnak meg, # 150; egy sav jelenlétében. A savnak mindig van egy töltése, amely +1-t meghaladja a konjugált bázis töltését.
Azok a vegyületek, amelyek egyidejűleg tulajdonságokkal rendelkeznek, bázisokat és savakat neveznek amfoternek.
Valójában a legtöbb szerves vegyület tekinthető potenciális savaknak, mivel hidrogénatomokat tartalmaznak, amelyek más, több elektronmágneses atomhoz kapcsolódnak, O. S. N. N. C. Ezek a hidrogénatomhoz kapcsolódó atomok a savak közé tartoznak. A szerves savakat savas közegként osztályozzák OH-, SH-, NH- és CH-savakként. A savak nemcsak semleges molekulák, hanem pozitívan ionizált ionok is lehetnek.
A szerves bázisok, mint például a proton-akceptorok, feleslegessé válnak az elektronpáron a heteroatomon vagy anionon keresztül. Azok a bázisok, amelyek egy osztatlan elektronpárt tartalmaznak egy heteroatomon, n-bázisnak nevezik. Bázisok, amelyek proton-akceptor π elektronok delokalizált vagy lokalizált kommunikáció, n és kötelező a bázisok a π.
Az anyagok savtartalma és bázikussága a Bronsted-Lowry szerint számszerűsíthető. A sav savas tulajdonságait az egyensúlyi konstansban expresszálhatjuk K p:
A savas ionizáció egyensúlyi állandója K p állandó értéke csak egy adott rendszernek, ezért van egy skála egy bizonyos bázishoz viszonyítva. A legfontosabb a savak ionizációja vizes oldatokban, ahol a víz alapul szolgál.
Mivel a víz nagy mennyiségben van jelen, koncentrációja gyakorlatilag állandó (55,5 mol / l) marad. Ez az érték szerepel az egyensúlyi konstansban és a K a savassági konstansnak nevezett jellemzőt kapjuk.
Minél nagyobb a K a értéke. annál erősebb a sav.
Sokkal kényelmesebb a p K a = - lg K a értékeket használni. miközben kisebb a p K a értéke. annál erősebb a sav.
A különböző osztályok egyes képviselőinek savasságára vonatkozó adatokat a táblázat tartalmazza. 10. savak pKa> 7 nem szerkesztett e nyayut színe semleges vizsgálati papír, és a p K a> 10 nem rendelkezik savanyú ízű.
A pK és néhány Brønsted sav értékei a
A sav erőssége a konjugált bázis (anion) stabilitásától függ. Minél stabilabb az anion, annál erősebb a sav. A savasság számos tényezőtől függ, amelyek az anion stabilizálásához kapcsolódnak:
- elektronegativitása és polarizálhatósága a protonhoz: CH-savhoz kötött atom
- a delokalizáció mértéke (# 150;) - töltés az anionban;
- az anion képes szolvatálni (kölcsönhatás az oldószerrel). Minél kisebb az ionméret és annál jobban lokalizálódik benne a sor, annál jobb szolvatált.
Az elektront kivonó szubsztituensek elősegítik a negatív töltés delokalizációját, stabilizálják az aniont, és ezzel növelik a savasságot. Az elektrondonor-szubsztituensek viszont megértik.
A vegyületek alapját a vizes oldatban az állandó p K b állandóság jellemzi. amely a víz iontermékén keresztül kapcsolódik a p K a-hoz:
p K b = 14 - p K a.
p K b = 14 - 4,75 = 9,25.
A bázicitás jellemzéséhez azonban gyakrabban használják a BH + savas konjugátum pH-ját a bázishoz (B). amelyet p K BH + jelez. Ez lehetővé teszi ugyanazt a skála használatát mind a savak, mind a bázisok ionizációjához. Minél nagyobb a p K BH + értéke. annál erősebb az alap (11. táblázat).
A p K VN értékei
+ néhány alapot különböző osztályok
A Bronsted bázisok közül az anionok a semleges molekulákhoz viszonyítva általában erőteljesebb bázikus tulajdonságokkal rendelkeznek: NH 2> NH 3; HO ¯> H20; RO ¯> ROH. Mindegyik anion nagyon erős bázis. Az bázikusság csökken p:
anionok> n-bázisok> π-bázisok.
Amikor csatlakozik egy proton, hogy egy semleges bázis képet vannak só-ónium vegyület (ammónium, oxónium, sul fonievye s):
Az alap erősségét a heteroatom elektronok rendelkezésre állása és a képződött kation stabilitása határozza meg. Minél stabilabb a macska és ő, annál erősebb az alap.
A heteroatommal azonos szubsztituensekkel rendelkező n-bázisok erőssége a következő sorrendben csökken:
Az (R) radionális elektrondonor-szubsztituensek növelik az érzékenységet és az elektron-kivonást # 150; éppen ellenkezőleg.
3.2. Lewis elektronikus elmélete. Majdnem egyidejűleg Bren d Stead G. Lewis javasolt szélesebb elmélete a savak és bázisok, valamint Nij, amely szerint a sav-bázis tulajdonságaiban az I általános képletű vegyületek det f esetek képességük, hogy elfogadja vagy adjon egy elektronpár, hogy egy új I kommunikációs csatornát.
Lewis savak # 150; elektronpár, Lewis bázisok akceptorai # 150; elektron pár donorok.
Mindkét elméletben a bázis fogalmai, mint egy elektronpárt adó, azonosak. A Lewis-elméletben a sav fogalma szélesebb jelentéssel bír. A sav bármely olyan részecske, amelyben üres orb és higany található, amely képes arra, hogy a héját egy pár elektronnal egészítse ki. A Lewis elméletben található savak a H + proton. Elem-halogenidek n elvtárs második és a harmadik csoport a periódusos rendszer, és miután egy kantnuyu orbitális a külső héj (BF 3 AICI FeCl 3. 3. 3. FeBr ZnCl2), az ón és kénvegyületek (SnCl 4 SO 3) b od elektronikus párt kap.
A Lewis-savak szintén kationok, például Ag +. Az u + gombbal. Hg2 +. karbocations R 3 C +. kationok NO 2 +. Br +, stb. A heterociklusos reakciókban a Lewis savak elektrofil reagensek.
Lewis-savak esetében kevésbé kvantitatív méréseket végzünk a savak relatív erősségére vonatkozóan, és nincsenek általános táblázatok a Bronsted-savak hiányában. Az MX n típusú (X-halogén) Lewis-savak hozzávetőleges savasságára vonatkozó minőségi becslést javasoljuk:
BX 3> AlX 3> FeX 3> GaX 3> SbX 5> SnX 4