химический каталог




Органическая химия

Автор О.Я.Нейланд

ного иона М+ и пики фрагментов с различной интенсивностью. С малой интенсивностью на62

ровке структуры сложных природных соединений, так как требуются очень малые количества вещества (доли миллиграмма). Этот метод позволяет точно определить молекулярную массу вещества (по молекулярному иону) и его элементный состав.

7. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Исследования превращений органических соединений, их реакций являются одной из важнейших составных частей органической химии. Химические реакции по своему существу являются процессами, в которых происходит перераспределение электронной плотности в реагирующей системе. В результате этого некоторые химические связи исчезают (разрываются) и образуются новые. Часто это связано с переносом электрона от одного атома на другой, от одной молекулы на другую. Процесс, в котором происходит исчезновение одних и появление других химических связей, называется элементарным актом реакции. Иногда элементарный акт реакции связан с переносом электрона от одного компонента на другой.

Атом, у которого происходит разрыв или образование связей, является реакционным центром. Иногда реакционных центров может быть несколько одновременно. Предполагают, что реакционными центрами могут быть те атомы, у которых более выражен электро-ноакцепторный или электронодонорный характер (в момент реакции на этих атомах образуются значительные эффективные заряды, положительные или отрицательные). Это относится главным образом к реакциям с ионным механизмом. Схему, в которой изображены элементарные акты реакции, показаны реакционные центры, исходные и конечные продукты, называют механизмом реакции. Точнее, так называется детальное описание пути, ведущего от реагентов к продуктам реакции, включающее как можно более полную характеристику состава, строения и других свойств промежуточных

63

соединении и переходных состоянии, а также предположения, касающиеся смещения электронов в ходе последовательных превращений частицы.

1. КИНЕТИКА ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Химическая кинетика изучает скорость химических реакций и зависимость скорости от концентрации реагирующих веществ, температуры и давления, типа растворителя.

ix

Скорость химической реакции v можно выразить двумя способами: либо как функцию от концентрации продукта реакции х

и времени

Константа скорости реакции первого порядка измеряется в с"1, а реакции второго порядка — в л-моль_1-с-1.

it

Порядок реакции и константу скорости определяют экспериментально. Для этого измеряют изменение концентрации реагирующих веществ во времени при постоянной температуре и давлении. Концентрацию веществ определяют при помощи химического анализа, хроматографии и спектроскопии. Эти измерения проводят с различными концентрациями исходных веществ и результаты обрабатывают математически. С целью определения порядка реакции необходимо проверить, действуют ли соответствующие уравнения. Например, для реакций первого порядка

йс , 6х , . .

— — = кс ИЛИ — = к(а—х).

it

вещества с и времени t: v=—

it'

Если концентрацию измеряют в

молях на литр, то скорость реакции измеряют в моль-л"1'с"1.

Для многих реакций скорость пропорциональна определенной степени концентрации реагентов.

Для реакций первого порядка (например, реакций типа А-+-Х) скорость пропорциональна первой степени концентрации реагента: v=kc.

Для реакций второго порядка скорость пропорциональна концентрации реагента во второй степени, если реагирующее вещество одно (реакции типа 2А->-Х), v=kc2

или произведению концентраций двух реагирующих веществ (например, реакции типа А+В->-Х): v=kcAcB.

Известны также реакции третьего порядка: (реакции типа 2А+В->-Х). Для них

Такая реакция является реакцией второго порядка по отношению к реагенту А и первого порядка по отношению к реагенту В, суммарный порядок реакции является третьим.

Понятие «порядок реакции» не следует отождествлять с молеку-лярностью реакции. Под молекулярностью реакции понимают число молекул, участвующих в элементарном акте реакции. Порядок реакции не учитывает молекулы растворителя, так как они находятся в большом избытке, но в элементарном акте они могут участвовать. Все-таки очень часто молекулярность реакций (мономолекулярные реакции, бимолекулярные реакции) совпадает с порядком реакции (реакции первого и второго порядка).

Величина k в выражении v=kc%c^ называется константой скорости реакции. Она является важной величиной, так как служит для сравнения скорости различных реакций. Если концентрации всех реагентов равны единице, константа равна скорости реакции.

64

где а — начальная концентрация исходного вещества; х — концентрация продукта реакции спустя время г.

После интегрирования получаем кинетическое уравнение

Для реакций второго порядка

?-*«.-«)•.

после интегрирования это выражение принимает видг*-г=*'а(а—х)

Многие реакции в органической химии являются обратимыми (равновесные реакции). Как прямая, так и обратная реакции могут быть первого или второго порядка, и они характеризуются разными константами: ft, и k_1. Например:

АПХ; A~i X+Y.

[X] ,

; К-; К[А]

"A-i

Такие реакции имеют сложные кинетические уравнения. Реакции характеризуют константой равновесия К:

[X] [Y]

' [А] '

Константа скорости реакции зависит от температуры. Взаимосвязь между этими величинами исследовали Я. Вант-Гофф и С. Аррениус (1887). Это уравнение известно как правило Арре-ниуса:

где Т — температура в шкале Кельвина; R — универсальная газовая постоянная; са — энергия активации (аррениусовская энергия активации); Л—константа (предэкспоненциальный множитель).

3 №517 65

При повышении температуры скорость реакции растет, константа скорости увеличивается.

Здесь введена новая величина — энергия активации. Чтобы осуществилась реакция между двумя частицами (молекулами, атомами, ионами), они должны столкнуться.Число столкновений зависит от кинетической энергии частиц, и оно увеличивается с ростом температуры. Однако не каждое столкновение вызывает реакцию между частицами. В реакцию вступают только частицы, обладающие достаточной энергией — активированные частицы, способные преодолеть энергетический барьер. В результате столкновений частицы активируются, но не все. С повышением температуры увеличивается число тех столкновений, которые приводят к реакции. При взаимодействии активированных молекул образуется активированный переходный комплекс (переходное состояние):

Реагирующие Активированные ^ Переходное ,. Продукты

молекулы 4— молекулы * состояние * реакции

Энергия, которая затрачивается на образование активированного комплекса, называется энергией активации. Время жизни переходного комплекса очень мало — около !0~1г с.

Процесс может быть изображен графически, если отложить на оси абсцисс координату реакции, а на оси ординат — изменение

Переходное состояние . Переходное состояние

Координата реакции

а б

Рис. 47. Изменение свободной энергии в ходе реакции: Ея-энергия активации: ДДО хар

страница 19
< 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

Скачать книгу "Органическая химия" (10.88Mb)


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

 

 

Реклама
обучение установки обслуживание кондиционеров в краснодаре
домашняя аудиосистема встроенная в потолок
наклейка на бак авто дизель
Коляска 2 в 1 Reindeer City Lily

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
(28.05.2017)