новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Реакции химические


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Реакции химические (от лат. re--приставка, означающая обратное действие, и actio-действие), превращения одних веществ (исходных соед.) в другие (продукты реакции) при неизменяемости ядер атомов (в отличие от ядерных реакций).

Исходные соединения в химических реакциях иногда наз. реагентами, однако чаще (особенно в орг. химии) термин "реагент" используют по отношению к одному, наиб. активному исходному соед., определяющему направление химической реакции (напр., нуклеоф. реагент, электроф. реагент). Второй участник в этом случае наз. субстратом.

Для осуществления химической реакции часто требуются определенные условия - температура, давление. облучение (напр., УФ светом), наличие растворителя и др. химические реакции могут сопровождаться выделением тепла, испусканием света, изменением агрегатного состояния веществ и т.п.

Для описания химических реакций используют хим. уравнения, в левой части которых указывают исходные вещества, в правой-продукты. Обе части уравнения м. б. соединены знаком равенства (в этом случае кол-во атомов хим. элементов справа и слева должно быть уравнено с помощью стехиометрич. коэф.; см. Стехиометрия), стрелкой (в случае необратимых хим. превращений) или прямой и обратной стрелками (для обратимых реакций). Иногда хим. уравнения дополняют указанием энтальпии реакции, агрегатного состояния веществ и др. характеристиками.

Химические реакции могут осуществляться как один элементарный акт (стадия) или через последовательность отдельных стадий (см. Сложные реакции), составляющих в совокупности механизм реакции. Ключевые элементы в описании любого механизма - характер интермедиата (реально существующие промежут. вещество, в ряде случаев фиксируемое экспериментально) и переходное состояние, представляющее собой гипотетич. промежут. состояние реагирующей системы, со-отдетствующее ее макс. энергии (см. Активированного комплекса теория). Величина энергетич. барьера между начальным и конечным состояниями реагирующей системы (т.е. разность энергий исходных соед. и переходного состояния) наз. энергией активации. разность энергий начального и конечного состояний определяет изменение энергии Гиббса системы и обозначается ΔG (энергия Гиббса реакции). Необходимое условие самопроизвольного (т. е. без подвода энергии извне) протекания реакции - уменьшение энергии Гиббса в ходе реакции (ΔG < 0). Изменение квантового состояния реагентов и продуктов реакции исследуется при рассмотрении динамики элементарного акта.

Закономерности протекания химические реакции во времени изучает кинетика химическая. Осн. кинетич. характеристики реакций- скорость реакции. определяемая как кол-во частиц вещества, реагирующих в единицу времени, и константа скорости реакции (параметр реакции, не зависящий от концентрации реагентов). Подавляющее большинство реакций химических обратимы, т.е. наряду с прямым превращением реагентов в продукты осуществляется и обратная реакция. В случае равенства скоростей прямой и обратной реакций достигается химическое равновесие, характеризуемое константой равновесия. Возможность протекания химические реакции и их направление может определяться как термодинамич. факторами (значениями энтропии и ΔG), так и кинетич. .энергией активации. величиной предэкспонен-циального множителя в Аррениуса уравнении)-соотв. термодинамич. и кинетич. контроль реакции.

Существуют различные системы классификации химические реакции В зависимости от путей возбуждения реагентов в активное состояние химические реакции подразделяют на плазмохим., радиационно-хим., термич., фотохим., электрохим. и др. Кинетич. классификация химических реакций учитывает молекулярностъ реакции (число молекул, участвующих в каждом элементарном акте, - обычно моно-, би- и тримолекулярные реакции), порядок реакции (степень, в которой концентрация вещества входит в кинетическое уравнение реакции, устанавливающее зависимость скорости химические реакции от концентрации реагентов). По формальным признакам (изменение степени окисления. перераспределение связей, фазовому состоянию, топологии и др.) химические реакции делятся на окислительно-восстановительные реакции, присоединения реакции, замещения реакции, гетерогенные реакции. гомогенные реакции. реакции в растворах, реакции в твердых телах. топохимичес-кие реакции, перегруппировки молекулярные, элиминирования реакции и т.д. Классификация по формальным признакам обычно не зависит от механизма реакции. Напр., реакции присоединения объединяются общим внеш. признаком-образованием одного нового соед. из двух или неск. исходных; в реакциях замещения один фрагмент молекулы замещается на другой, при изомеризации происходит перераспределение связей между атомами в молекуле без изменения ее состава и т.д.

Наиболее широко (особенно в орг. химии) используют классификацию химических реакций, основанную на представлениях об их механизме (в некоторых случаях строго доказанном, чаще предположительном). В этой классификации учитывается способ разрыва хим. связи, природа интермедиатов, характер реагента и др. факторы. В соответствии со способом разрыва связи реакции делят на гемолитические (симметричный разрыв двухэлектронной ковалентной связи с образованием двух своб. радикалов) и гетеролитические (несимметричный разрыв связи, приводящий к появлению двух частиц с противоположными зарядами). По природе интермедиатов реакции м. б. ионными, радикальными, карбенными и др.

Ионные реакции осуществляются при участии заряженных частиц (интермедиатов или исходных соед.), например: в реакции нейтрализации происходит связывание в растворе ионов гидроксония и гидроксида. К этому же типу относят мн. орг. реакции, интермедиата.и в которых являются карбкатионы или карбанионы, образующиеся в результате первоначального гетеролитического распада исходных соединений.

Радикальные реакции осуществляются с участием интермедиатов (иногда реагентов), имеющих неспаренные электроны. Эти реакции обычно протекают по цепному механизму с переносом радикального центра с одной молекулы на другую.

Мн. реакции в орг. химии имеют карбенный механизм, предполагающий первонач. генерирование карбенов. Наиб. характерные превращения карбенов - присоединение их .алкенам и др. ненасыщ. соединениям, внедрение в простую связь и перегруппировки.

Особую группу химических реакций составляют согласованные реакции. для которых данные о природе интермедиатов получить не удается. В согласованных реакциях разрыв старых связей и образование новых происходит одновременно. Пути мн. согласованных реакций определяются свойствами симметрии участвующих в них орбиталей и подчиняются Вудворда-Хофмана правилам. Наиб. важные примеры согласованных реакции-перициклические реакции, сигматропные перегруппировки, циклоприсоединение и циклоэлимикирование. При протекании перициклич. реакций происходит образование (или разрыв) простой связи между концами линейной системы p-электронов молекулы. Сигматропные перегруппировки сопровождаются образованием в молекуле новой s-связи между ранее непосредственно несвязанными атомами и разрывом существующей s-связи; одновременно происходит перемещение p-связи. Циклоприсоединение является обычно бимолекулярным согласованным процессом соединения двух молекул с p-электронными системами в цикл. Обратный процесс (циклоэлиминирование) заключается в фрагментации одной циклич. молекулы на два (или несколько) меньших фрагмента.

Характер исходного реагента учитывает принятая в орг. химии классификация реакций на нуклеофильные и электро-фильные. Нуклеофильные реакции осуществляются с участием нуклеоф. реагента (донора пары электронов) и подразделяются на нуклеоф. замещение (обозначается SN)и нуклеоф. присоединение (AdN). Электрофилъные реакции протекают с участием электроф. реагентов (акцепторов пары электронов) и классифицируются аналогичным образом (SE и AdE). С учетом молекулярности лимитирующей стадии различают мономолекулярные и бимолекулярные реакции этого типа, например SN1, SN2, SE1, SE2. Такую классификацию иногда дополняют указанием типа субстрата, на который действует реагент, например SNAr-нуклеоф. замещение в ароматич. ядре.

Обширную группу химических реакций составляют каталитич. реакции, осуществление которых возможно лишь в присутствии катализатора. Катализ в зависимости от фазового состояния реагентов и катализатора подразделяется на гомогенный катализ и гетерогенный катализ. Частным случаем каталитич. реакции являются чрезвычайно распространенные в природе ферментативные процессы (см. Ферментативных реакций кинетика).

Большое значение имеют реакции полимеризации, заключающиеся в образовании высокомол. вещества (полимера) обычно в результате последоват. присоединения молекул низко-мол. вещества (мономера) к активному центру на конце растущей цепи. Родственным процессом является реакция поликонденсации, также приводящая к образованию полимеров, но сопровождающаяся выделением побочных низкомол. веществ.

Для получения оптически активных соединений применяют методы асимметрического синтеза. <Реакции химические, в которых строение образующегося вещества или кинетические параметры реакции определяются др. веществом (обычно полимер или атом металла-т. наз. матрица), не входящим в состав продукта, наз. матричным синтезом.

Существует большое число реакций, протекающих без изменения состава исходного соед., но приводящих к изменению строения (см. Изомерия и Таутомерия).

Понятие "химические реакции" является в определенной степени условным. Так, к числу химических реакций обычно не относят такие процессы, как вырожденная таутомерия (перераспределение связей в молекуле приводит к продукту, неотличимому от исходного соед.), конформац. переходы и др. превращения, протекающие без существ. активац. барьера.

Лит.: Матье Ж., Панико Р., Курс теоретических основ органической химии, пер. с франц., М., 1975; Toyб М., Механизмы неорганических реакций, пер. с англ., М., 1975; Плазмохимические реакции и процессы, М., 1977; Пла-тэ Н. А., Литманович А. Д., Ноа В. А., Макромолекулярные реакции, М., 1977; Третьяков Ю. Д., Твердофазные реакции, М., 1978; Кери Ф., Сандберг Р., Углубленный курс органической химии, пер. с англ., М., 1981; Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж., Основные законы химии, пер. с англ., М., 1982. © В.В. Жданкин.




выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация