Reacție chimică

Numele lucrării: REACȚIE CHIMICĂ

Chimie și farmacologie

Descriere: Capacitatea unei substanțe de a intra într-o reacție chimică și de a reacționa la o rată mai mare sau mai mică caracterizează reactivitatea acesteia, care este întotdeauna considerată în raport cu un partener de reacție particular. Reactivii care renunță la perechea de electroni se numesc nucleofili și reacțiile lor sunt nucleofile.







Mărime fișier: 610,5 KB

Lucrul descarcat: 1 persoana.

  1. Concepte de bază, clasificarea reactivilor.
  2. Tipuri de reacții organice și mecanismele lor.
  3. Acizi și baze. Dispoziții generale ale teoriei protolitice a acizilor și bazelor Bronsted-Lowry și teoria lui Lewis.
  1. Concepte de bază, clasificarea reactivilor

Reacție chimică # 150; interacțiunea dintre molecule, în care redistribuirea atomilor și grupurilor atomice între molecule are loc în sistemul analizat, adică dezintegrarea vechiului și formarea de noi legături.

Centrul de reacție este un atom sau un grup de atomi care participă la ruperea sau formarea legăturilor. Capacitatea unei substanțe de a intra într-o reacție chimică și de a reacționa cu o rată mai mare sau mai mică îi caracterizează reactivitatea. care este întotdeauna considerată în legătură cu un anumit partener de reacție.

Compușii inițiali din reacțiile organice sunt numiți reactivi și substanțele rezultate # 150; produse. Pentru comoditate, una dintre substanțele care reacționează este numită reactiv de atac, în timp ce cealaltă # 150; substrat.

subturnare # 150; una dintre substanțele care reacționează, care, de regulă, are o structură mai complexă, care este considerată ca subiect al transformării și conține un centru de reacție, cel mai adesea un atom de carbon. De regulă, un substrat desemnează molecula care poziționează un atom de carbon pentru o nouă legătură.

Radicalii R ∙ # 150;

particule cu electroni liberi:

3. donatorii  -electronilor:

reactiv # 150; o particulă (un radical, un ion, o moleculă) care atacă reacția și centrul substratului. Conceptele "substrat" ​​și "reactiv" sunt condiționate și, în multe cazuri, pot fi schimbate.

Clasificarea reactivilor este prezentată în Tabelul. 9.

În reacțiile însoțite de o scindare a legăturii heterolitice, reactivul de obicei fie dă o pereche de electroni substratului, fie primește-o. Reactivii care dau o pereche electronica se numesc nucleofili. și reacțiile lor # 150; nucleofil. Reactive electrofile (electrofile) # 150; Reactivii care primesc o pereche electronică pentru a forma o legătură cu substratul. Reacțiile lor sunt numite electrofilice.

Atunci când o moleculă a unui substrat este scindată, o parte din ea care nu conține un atom de carbon este numită grup de plecare. Grupul care părăsește perechea de electroni este numit nucleofug, iar grupul care pleacă fără o pereche de electroni, # 150; elektrofugom.

În dezorganizarea homolitică a legăturii, reactivul furnizează stratul cu un electron neparat pentru a forma o legătură, adică este un radical sau un atom.

  1. Tipuri de reacții organice și mecanismele lor

2.1. Clasificarea reacțiilor organice. P se desfășoară pe diverse motive: natura ruperii obligațiunilor; prin tipul de substituție a substratului; pe tipuri de activare; de numărul de particule care presupun participarea la etapa determinantă a vitezei.

2.1.1. Prin natura defalcării legăturilor, reacțiile sunt subdivizate în picale, ionice și coordonate.

Reacție homolitică (radicală) # 150; o reacție care are loc cu participarea radicalilor, care se formează în timpul lipirii homolitice. Radical radical liber (radical) # 150; o particulă având un electron de valență nepereche.

Reacțiile homolitice sunt caracteristice pentru reactivii nepolari, progresul lor fiind facilitat de temperatură înaltă, iradiere UV, prezența compușilor peroxidici ca inițiatori ai proceselor radicale.

Reacțiile ionice apar în timpul ruperii heterolitice a legăturilor. În acest caz se formează părți electrofile și nucleofile:

Reacțiile ionice sunt caracteristice pentru compușii polari, soluțiile polar aprotice și protoni, iar corpurile și catalizatorii, adesea acide sau de bază, contribuie la apariția lor.

Reacții coordonate (sincrone) # 150; reacții în care întreruperea vechii și formarea de noi legături are loc simultan fără participarea particulelor radicale sau ionice. Astfel de reacții au loc printr-o stare de tranziție ciclică.

Aceste reacții se numesc periciclice.

În funcție de structura reactivilor care participă la crearea stării de tranziție ciclică, cursul acestor reacții este însoțit fie de încălzire, fie de iradiere UV.

2.1.2. Prin tipul de transformare a substratului, reacțiile sunt împărțite în următoarele tipuri: reacțiile de substituție (simbolul S din substituția în limba engleză) # 150; Reacțiile în care un atom sau grup de atomi într-un substrat este înlocuit cu un alt atom sau grup de atomi. Substituția, în funcție de reactiv, poate fi radicală, electrofilă sau nucleofilă și este desemnată, respectiv, de simbolurile S R. S E și S N.

Reacții de adiție (simbolul A din engleză) # 150; reacții în care reactivul este atașat la punctul de discontinuitate a legăturii multiple a stratului. Aceste reacții pot apărea, de asemenea, prin mecanisme radicale sau ionice și sunt desemnate drept A R. A E sau A N.

Reacțiile de scindare sau eliminare (simbolul E din limba engleză) # 150; reacții în care o moleculă sau o particulă este separată de substrat. În direcția opusă reacțiilor de adiție:

Aceste reacții pot apărea fie printr-un mecanism heterolitic sau coordonat, dar rareori se observă eliminarea radicalilor liberi. În cazul scindării heterolitice, grupele X și Y pot părăsi atât secvențial, cât și simultan, iar combinația lor este posibilă.

Reacții periciclice # 150; reacții în care formarea de noi legături are loc în concert cu redistribuirea legăturilor π în interiorul stării ciclice de tranziție:

Reacții de oxidare-reducere # 150; acestea sunt reacții în timpul cărora se schimbă starea de oxidare a centrului de reacție. Oxidarea compusului organic este însoțită de trecerea electronilor de la acesta la reactiv, iar reducerea, dimpotrivă, este transferul de electroni către substratul organic.







Oxidarea compușilor organici # 150; Acesta este un proces de îndepărtare într-un drum cu formarea unei legături multiple sau a unei legături cu un atom mai electronegativ. În timpul recuperării, procesele inverse continuă. Oxidarea-reducerea trecerii de la metan la dioxid de carbon reflectă secvența de oxidare a atomului de carbon din compușii organici:

2.1.3. În funcție de tipul de activare, reacțiile sunt împărțite în reacții catalitice și necatalitice.

Reacțiile non-catalitice se desfășoară fără catalizator. Aceste acțiuni sunt accelerate prin încălzire și se numesc termice.

Reacțiile catalitice necesită prezența unui catalizator. cataliză # 150; fenomenul că prezența unei substanțe (catalizator) în sistem determină sau accelerează cursul unei reacții chimice. catalizator # 150; o substanță care participă la o reacție chimică și crește rata acesteia, dar cantitatea totală a acestei substanțe nu se modifică, adică catalizatorul rămâne neschimbat și cantitatea. Cataliză heterogenă # 150; un procedeu în care reacția are loc la interfața dintre fazele formate de activator și reactiv. Homogeneous catalysis # 150; un procedeu în care catalizatorul este într-o stare de dispersie moleculară și distribuit într-o manieră numerică pe întregul volum al fazei lichide sau gazoase. Dacă acidul acționează ca un catalizator, se spune despre aciditate. și dacă baza # 150; pe cataliza de bază.

Reacții fotochimice # 150; reacțiile inițiate prin iradierea cu lumină. Pentru a desemna activarea fotochimică a reacției, utilizați notația hv.

2.1.4. În ceea ce privește numărul de particule care participă la etapa determinantă a vitezei, reacțiile organice sunt subdivizate în molecule monomoleculare, bimoleculare și tri-moleculare. Molecularitatea unui proton caracterizează numărul de particule care participă la faza elementară sau cele necesare pentru formarea unei stări de tranziție.

3. Acizi și baze. Dispoziții generale ale teoriei protolitice a acizilor și bazelor Bronsted-Lowry și teoria lui Lewis

În chimia organică există mai multe concepte de acizi și baze. Cele mai răspândite sunt teoria protolitică a lui Breton și Stead-Lowry (1923) și teoria electronică a lui Lewis.

3.1. Teoria proto-teoretică a lui Bronsted-Lowry. În ea, aciditatea și bazicitatea sunt asociate cu transferul protonului H +. Acid brønsted (acid protic) # 150; ion sau o moleculă neutră capabilă să emită un proton (un donor de protoni) într-o reacție chimică. Fundația Bronsted # 150; ion sau o moleculă neutră capabilă să atașeze un proton (a la un receptor de protoni).

Interacțiunea acid-bază este transferul protonului de la acid la bază. Când acidul renunță la proton, partea rămasă reține perechea de electroni și poate captura din nou protonul, deci este baza. Se numește baza conjugată a unui acid. Toate bazele conjugate corespund tuturor acizilor și bazelor # 150; conjugați.

În general, interacțiunea acid-bază este descrisă prin ecuația:

Acidul și baza formează o pereche de acid-bază conjugată. Proprietățile acide se manifestă în prezența unei baze, # 150; în prezența unui acid. Acidul are întotdeauna o încărcătură care depășește încărcătura bazei conjugate cu +1.

Compușii care posedă simultan proprietăți și baze și acizi se numesc amfoterici.

În esență, majoritatea compușilor organici poate fi privit ca un acid potențial ra, deoarece acestea conțin atomi de hidrogen legați la alți atomi mai electronegative - O. S. N. C. Acești atomi legați la un atom de hidrogen, vayut site-ul acidului este numit s. Acizii organici sunt clasificați în funcție de modul în care centrul de acid OH -, SH -, NH - și CH acid. Acizii pot fi nu numai molecule neutre, ci și ioni pozitivi ionizați.

Bazele organice, cum ar fi acceptorii de protoni, ar trebui să aibă o pereche de electroni neparticipată pe heteroatom sau să fie anioni. Bazele care au o pereche de electroni împărțită pe un heteroatom sunt numite n-baze. Bazele pentru care electronii π ai unei legături localizate sau delocalizate sunt acceptorul de protoni sunt numiți baze π.

Aciditatea și bazicitatea substanțelor conform lui Bronsted-Lowry sunt cuantificate. Proprietățile acide ale acidului AH pot fi exprimate în termeni de constantă de echilibru K p:

Constanta de echilibru Kp de ionizare cu acid are o valoare constanta numai pentru un anumit sistem si de aceea exista o scara in raport cu o anumita baza. Cea mai importantă este ionizarea acizilor în soluții apoase, în care apa este utilizată ca bază.

Deoarece apa este prezentă într-un exces mare, concentrația acesteia rămâne practic constantă (55,5 mol / l). Această valoare este inclusă în constanta de echilibru și se obține o caracteristică numită constanta de aciditate K a.

Cu cât valoarea K a este mai mare. cu atat mai puternic este acidul.

Este mult mai convenabil să folosiți valorile p K a = - lg K a. în timp ce cu atât mai mică este valoarea lui p K a. cu atat mai puternic este acidul.

Datele privind aciditatea anumitor reprezentanți ai diferitelor clase sunt prezentate în Tabelul. 10. Acizii cu p K a> 7 nu modifică culoarea indicatorului neutru de hârtie, dar cu p K a> 10 nu au un gust acid.

Valorile pK și a unor acizi Bronsted în ceea ce privește

Rezistența acidului depinde de stabilitatea bazei conjugate (anion) formată din acest acid. Cu cât anionul este mai stabil, cu atât acidul este mai puternic. Aciditatea depinde de câțiva factori care sunt legați de stabilizarea anionului:

  • electronegativitatea și polarizabilitatea unui atom legat la un proton: acidul CH
  • grad de delocalizare (# 150;) - încărcare în anion;
  • capacitatea anionului de a se solva (interacțiunea cu solventul). Cu cât dimensiunea ionului este mai mică și cu cât este mai mult localizat rândul, cu atât este mai bine solvatat.

Componentele care îndepărtează electronii promovează delocalizarea încărcării negative, stabilizează anionul și astfel sporesc aciditatea. Substituenții electronilor donatori, dimpotrivă, o înțeleg.

Baza compușilor din soluția apoasă este caracterizată de constanta p Kb. care este conectat cu p K a prin produsul ionic al apei:

p K b = 14 - p K a.

p Kb = 14 - 4,75 = 9,25.

Cu toate acestea, pentru a caracteriza bazicitatea, pH-ul conjugatului de acid BH + la baza (: B) este mai des folosit. denotat de p K BH +. Acest lucru face posibilă utilizarea aceleiași scări pentru caracterul ionizării atât a acizilor, cât și a bazelor. Cu cât este mai mare valoarea lui p K BH +. cu cât baza este mai puternică (tabelul 11).

Valorile lui p K VN

+ unele baze de diferite clase

Dintre bazele Bronsted, anionii în comparație cu moleculele neutre au, de obicei, proprietăți de bază mai pronunțate: NH2> NH3; H20> H20; RO ¯> ROH. Toate aceste anioni sunt baze foarte puternice. Bazinitatea scade în p:

anioni> n - baze> π-baze.

Atunci când protonul este atașat la baza neutră, imaginea este formată de compuși de sare de tip onium (amoniu, oxoniu, sulfoniu):

Rezistența bazei este determinată de disponibilitatea electronilor de heteroatom și de stabilitatea cationului format. Cu cât pisica este mai stabilă, cu atât este mai puternică baza.

Rezistența n-bazelor cu substituenți identici pe un heteroatom scade în ordinea:

Substituenții donorilor electronici din radicalul (R) măresc sensibilitatea și retragerea de electroni # 150; dimpotrivă.

3.2. Teoria electronică a lui Lewis. Aproape simultan cu Bren d Stead G. Lewis a sugerat o teorie mai largă de acizi și baze și Nij, conform căreia proprietățile acide ale compușilor I det f cazuri sunt capacitatea lor de a accepta sau de a da o pereche de electroni pentru a forma un nou canal de comunicare I.

Acidul Lewis # 150; acceptori ai unei perechi de electroni, baze Lewis # 150; electroni donatori de perechi.

În ambele teorii, conceptele bazei ca donator de perechi de electroni sunt identice. Conceptul de acid în teoria Lewis are un sens mai larg. Acidul este orice particulă cu un orb și taliu vacant, capabil să-și completeze coaja cu o pereche de electroni. Acizii din teoria lui Lewis sunt protonii H +. halogenuri Elem n grupe doilea și al treilea tovarășul sistemului periodic și cu o kantnuyu orbital al carcasei exterioare (BF 3. AlCb FeCh 3. 3. 3. febr ZnCI2), staniu și sulf compuși (SnCl 4. SO 3) b od primiți o pereche electronică.

Acizii Lewis sunt, de asemenea, cationi, de exemplu, Ag +. Cu u +. Hg2 +. carbocazii R3C +. cationi NO2 +. Br +, etc. în reacțiile heterociclice, acizii Lewis acționează ca reactivi electrofili.

Pentru acizii Lewis, sunt efectuate mai puține măsurări cantitative ale rezistenței relative a acizilor și nu există tabele generale în absența acizilor Bronsted. Se propune o estimare calitativă a acidității aproximative a acizilor Lewis tip MX (X-halogen):

BX3> AlX3> FeX3> GaX3> SbX5> SnX4







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: