12.1: Механізми реакції

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21145

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

Механізм реакції - це сукупність етапів елементарних реакцій, які при сукупності визначають хімічний шлях, який з'єднує реагенти з продуктами. Елементарна реакція - це та, яка протікає єдиним процесом, таким молекулярним (або атомним) розкладанням або молекулярним зіткненням. Як правило, елементарні реакції відбуваються лише в одномолекулярних

\[A \rightarrow products\]

і бімолекулярний

\[A + B \rightarrow products\]

форма. Іноді елементарний крок, який є термомолекулярним

\[A + B + C \rightarrow products\]

(передбачає одночасне зіткнення трьох атомів або молекул), але це, як правило, пара бімолекулярних кроків, що діють у швидкій послідовності, перший утворює активований комплекс, а другий стабілізує цей комплекс хімічно або фізично.

\[A + B \rightarrow AB^*\]

\[AB^* + C \rightarrow AB + C^*\]

Чудова властивість елементарних реакцій полягає в тому, що молекулярність визначає порядок закону швидкості для стадії реакції.

Вимоги механізму реакції

Дійсний механізм реакції повинен задовольняти трьом важливим критеріям:

Сума кроків повинна поступатися загальної стехіометрії реакції.
Механізм повинен відповідати спостережуваної кінетиці для загальної реакції.
Механізм повинен враховувати можливість будь-яких спостережуваних побічних продуктів, що утворюються в реакції.

Приклад\(\PageIndex{1}\):

Для реакції

\[ A + B \xrightarrow{} C \nonumber\]

чи діє наступний запропонований механізм?

\[ A +A \xrightarrow{k_1} A_2 \nonumber\]

\[ A_2 + B \xrightarrow{k_1} C + A \nonumber\]

Рішення:

Додавання обох запропонованих реакцій дає

\[ \cancel{2}A + \cancel{A_2} + B\xrightarrow{} \cancel{A_2} + C + \cancel{A} \nonumber\]

Скасування тих видів, які з'являються по обидва боки стрілки листя

\[ A + B \xrightarrow{} C \nonumber\]

яка є реакцією, тому механізм принаймні стехіометрично дійсний. Однак це все одно повинно відповідати спостережуваної кінетиці реакції та враховувати будь-які побічні продукти, які спостерігаються.