12.2.1: Введення в реакції заміщення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 33525

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Заміщення ліганду відноситься до заміни одного ліганду в координаційному комплексі іншим лігандом.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Заміна одного ліганда на інший в координаційному комплексі.

Пам'ятайте, ліганд в координаційній хімії - це всього лише основа Льюїса, яка зв'язується з атомом металу або іоном. Це робиться шляхом пожертвування самотньої пари (або іншої пари електронів). Як правило, ця пожертва є оборотною. Донор завжди може забрати свої електрони назад. Як правило, може існувати певний баланс між потребою металу в більшій кількості електронів і залученням донора до власних електронів; атоми донорів часто є більш електронегативними, ніж метал.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Приклад заміщення ліганду. THF замінює чадний газ в цьому молібденовому комплексі.

Незважаючи на те, що реакція досить проста, вона може відбуватися по-різному.

Тобто елементарні кроки, що беруть участь в реакції, можуть відбуватися в різному порядку. Елементарні реакції - це окремі події створення облігацій або розриву облігацій, які призводять до загальної зміни. Іноді порядок ступенів називають механізмом або механістичним шляхом.

Механізм - це порядок елементарних кроків реакції.
Елементарні етапи реакції - це окремі етапи виготовлення та розриву зв'язків.

Можливо, ви бачили механізми реакції раніше. Наприклад, хімія додавання карбонілу може включати тривалі механізми, в яких для переходу з одного стану в інший повинен відбуватися ряд переносів протонів та інших кроків виготовлення облігацій та розриву зв'язків. Оскільки заміна лігандів простіша, це гарне місце для вивчення механізму на трохи більшій глибині, не перевантажуючись деталями.

Послідовність кроків в механізмі впливає на те, як різні фактори будуть впливати на реакцію. Наприклад, зміна концентрації різних компонентів в реакційній суміші може вплинути на час, необхідний для завершення реакції.

Механізм може мати різкий вплив на результат реакції при різних обставин.

Такі міркування мають різкий вплив на промислові процеси, такі як фармацевтичне виробництво. У цій обстановці інженери-хіміки повинні приймати рішення про те, скільки кожного реагенту має бути допущено до реакційної суміші та як довго вони повинні реагувати разом. Якщо вони дозволять реакції протікати занадто довго, можуть виникнути «побічні реакції», які починають відбуватися, заважаючи якості продукту, і вони будуть витрачати дорогоцінний час у виробничому трубопроводі. Якщо вони не дозволяють йому реагувати досить довго, реакція може не закінчитися, і продукт буде забруднений залишками вихідних матеріалів.

У цьому розділі ми розглянемо, як може відбуватися ця проста реакція по-різному. Ми побачимо кілька різних методів, які використовуються, щоб сказати, в який бік відбувається реакція (тобто докази того, що насправді відбувається). Ми також розглянемо деякі різні фактори, які можуть впливати на те, чи може реакція відбуватися так чи інакше (тобто причини, які це відбувається таким чином, або причини, які ми очікуємо, що це станеться таким чином).

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Якась заміщення відбувається в кожній з наступних реакцій: атом або група замінює іншу. У кожному конкретному випадку визначте, що замінюється, а що його замінює.