химический каталог




Органическая химия

Автор З.Гауптман, Ю.Грефе, Х.Ремане

гексана?

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ 1.4.

Годнее И. II. Вычисление термодинамических функций по молекулярным данным.— М.: Госхимиздат, 1956. 419 с.

Kamtner И. и. Sdiwabe: Einfiihrung in die statistiche Thermodynaniik. Berlin: Akademie-Veriag, 1971,

1.5. РЕАКЦИЯ И МЕХАНИЗМ

По существу предметом химии является изучение процессов превращения веществ, которые называют химическими реакциями (химическими превращениями, химическими процессами). Под химической реакцией понимают процесс, при котором химическая система переходит из состояния с одним определенным вещественным составом в состояние с другим вещественным составом (рис. 1.5.1—1.5.3). Считается, что реакция закончилась, если вещественный состав системы больше не меняется.

На первых этапах исследований химических реакций просто сравнивали между собой начальное и конечное состояние вещества, причем зачастую этим и ограничивались. Однако если из изученной реакции хотят сделать далеко идущие обобщения и предсказания для других реакций, то совершенно необходимо изучить протекание реакции во времени. Должны быть осуществлены измерения или другие эксперименты, которые позволят выяснить механизм реакции.

По окончании реакции прежде всего устанавливают, какие продукты образовались, в каком количестве, а также остались ли неизрасходованными исходные вещества и в каких количествах. Поэтому первой задачей является качественный и количественный анализ продуктов реакции. Если в процессе реакции образовались доселе неизвестные вещества, то должно быть определено их строение.

Помимо вещественного состава исходное и конечное состояния системы должны быть охарактеризованы также измерением давления и температуры. Существует целый ряд химических реакций, при которых объем системы меняется таким образом, что давление остается постоянным (изобарные реакции). Например, при реакциях в пробирках или открытых колбах давление остается равным атмосферному. Напротив, при проведении реакции в автоклаве сохраняется постоянным объем, а давление меняется (изохорные реакции). На рис. 1.5.1 система ограничена теплоизолирующими стенками. Такие системы называются изолированными, а протекающие в них реакции называются адиабатическими. Выделяющееся при реакции Тепло приводит к повышению температуры. Зная начальную и конечную температуру изобарной реакции, можно определить энтальпию реакции. При изохорных реакциях за счет добавления энергии реакции изменяется внутренняя энергия системы. Системы, в которых происходит обмен энергий с окружающей средой, называют замкнутыми (см. рис. 1.5.2). При экзотермических реакциях в замкнутых системах температура также вначале поднимается, однако в конце концов вся энтальпия реакции передается окружающей среде. Если же такого рода реакция протекает очень медленно, то температура поднимается лишь незначительно, и реакция протекает в условиях,

Химической система (изолированная)

Исходное состояние

2NO,

Т/7/

Исходные Еещестда ^ Конечные Вещества

(реагенты) (продукты реакции)

Химическая система (открытая)

во2,ог

Катализатор

SO,

Циклогексан

Исходное состояние: р= 1,01325 ? 10^ Па (100 кгс/см2); 7' = 298 К. Конечное состояние: р < 1,013'25 • 1U? Па « 100 кгс/см2); Г = 298 К..

Рис. 1.5.3. Пример реакции в открытой системе.

близких к изотермическим. Напротив, быстрые реакции, например, взрывы в замкнутых системах близки к адиабатическим, что приводит к накоплению выделяющегося тепла.

Системы, в которых происходит обмен со средой не только энергией, но и веществом, называются открытыми. К ним относятся многочисленные промышленные реакторы. На рис. 1.5.3 реагирующие вещества пропускаются через трубку, наполненную катализатором, в результате чего они превращаются в продукты реакции. Энтальпия реакции отдается среде (или отнимается от нее). Живая клетка также представляет собой открытую систему.

Реакции в системах, которые как до, так и после окончания процесса, являются однофазными (газообразными или жидкими), называются гомогенными. Существует две большие резко различные группы гомогенных реакций — газофазные реакции и реакции в растворе. В противоположность им реакции в системах, которые до и (или) после окончания процесса являются многофазными, объединяются названием гетерогенных реакций.

1.5.1. УРАВНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Если твердо установлено, какие продукты образуются и в каком количестве, то может быть составлено уравнение химической реакции (стехиометрическое уравнение, брутто-уравнение).При этом необходимо иметь сведения о строении реагирующих веществ и знать взятые количества каждого из них. Могут проводиться и реакции, при которых строение одного из веществ неизвестно. В этих случаях из структуры продуктов реакции делают заключения о структуре исходного соединения (химический способ определения структуры). Реакциям, приведенным на рис. 1.5.1 —1.5.3, соответствуют следующие уравнения:

2NO + 0, —> 2N02

(Pti

2S02-l-02 —?> 2S03

Другими примерами могут быть:

|^Jj + HN03 — l^lf 1 + н0 ?

CH3I + CN" —> CM3CN + Г и +

СНзСООН + С2И5ОН-^-^СП,СООС2Н5 + п,о

Л

СНа—СПа— СН8 > CIIj==CHa -|- СИ»

Уравнение химической реакции составляется таким образом, чтобы стехиометрические коэффициенты были наименьшими целыми числами. Суммы отдельных нуклидов с правой и с левой стороны уравнения должны быть равны между собой (баланс вещества), одновременно с этим должно соблюдаться равенство суммы зарядов (балансзарядов). Если в реакцию вводят эквимольпые количества реагентов (в стехио-метрическом соотношении), например, 2 моль N0 и 1 моль О2, причем по окончании процесса они не могут быть обнаружены в реакционной массе даже с помощью чувствительных методов анализа, то в таких случаях говорят, что реакция практически идет до конца (необратимая реакция). Если же при этом реагенты взяты не в эквимолыюм соотношении, то, согласно стехиомегрическому закону, по окончании реакции в реакционной массе будут содержаться определенные количества всех, кроме одного, исходных веществ. Существуют, однако, многочисленные реакции, при которых, несмотря на стехиометрическое соотношение реагентов, по окончании процесса (т. е. после того, как перестают изменяться соотношения веществ) в реакционной смеси остаются значительные количества исходных веществ. Они могут даже преобладать, в то время как продукты реакции будут обнаруживаться лишь в следовых количествах. В таких случаях говорят о реакциях, идущих не до конца (обратимые реакции). В уравнении химической реакции это отображается заменой простой стрелки на две обратные стрелки.

При каталитических реакциях можно над стрелкой в круглых скобках указать катализатор. Если для проведения реакции требуется повышенная температура, то над стрелкой изображается знак «Л».

В органической химии уравнения реакций обычно пишутся сокращенно, особенно в тех случаях, когда изображают многостадийный процесс, например:Вещества, изображаемые над стрелкой, представляют собой реагенты, а изображаемые под стрелкой со знаком «—», являются продуктами реакции. При слож

страница 40
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237

Скачать книгу "Органическая химия" (28.0Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
валютный сертификат где получить в сочи
часы 24 часа циферблат
подставка под тв лямбда
купить журнальный столик недорого

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)