Слово Как написать механизм реакции - однокоренные слова и морфемный разбор слова (приставка, корень, суффикс, окончание):

A:B → A∙ + ∙B

Гомолитический разрыв связи характерен для слабо полярных или неполярных связей.

Условия протекания радикальных реакций:

То есть реакция протекает как цепь последовательных превращений с участием свободных радикалов.

Свободные радикалы R∙ – это атомы или группы связанных между собой атомов, которые содержат один или несколько неспаренных электронов. Свободные радикалы – очень активные частицы, которые стремятся образовать связь с каким-либо другим атомом.

Этапы радикально-цепного процесса:

Стадия 1. Инициирование цепи. Под действием кванта света или при нагревании молекула галогена распадается на радикалы:

Cl:Cl → Cl⋅ + ⋅Cl

Стадия 2. Развитие цепи. Радикалы взаимодействуют с молекулами с образованием новых молекул и радикалов. Радикал галогена взаимодействует с молекулой алкана и отрывает от него водород. При этом образуется промежуточная частица – алкильный радикал, который в свою очередь взаимодействует с молекулой хлора:

CH₄ + ⋅Cl → CH₃⋅ + HCl

Стадия 3. Обрыв цепи. При протекании цепного процесса рано или поздно радикалы сталкиваются с радикалами. При этом образуются молекулы, т.е. радикальный процесс обрывается. Могут столкнуться разные радикалы, в том числе два метильных радикала:

При гетеролитическом разрыве связи образуются ионы – положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион.

A:B → A: – + B +

Гетеролитический (ионный) механизм характерен для полярных и легко поляризуемых связей.

Условия протекания ионных реакций:

Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование). Например, этилен взаимодействует с бромоводородом:

Реакция протекают по механизму электрофильного присоединения в несколько стадий.

II стадия. Карбокатион взаимодействует с анионом Br – :

При присоединении галогеноводородов и других полярных молекул к симметричным алкенам образуется одно вещество.

При присоединении полярных молекул к несимметричным алкенам образуется смесь изомеров. При этом выполняется правило Марковникова.

В некоторых случаях присоединение к двойным связям происходит против правила Марковникова.

Исключения из правила Марковникова:

1) Если в молекуле присутствует заместитель, который оттягивает на себя электронную плотность двойной связи.

2) Если в реакционной системе присутствуют свободные радикалы или источники свободных радикалов, то реакция присоединения полярных молекул вида НХ к двойной связи протекает по радикальному механизму против правила Марковникова.

Источник

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Ионный и радикальный механизмы
химических реакций органической химии

Ионный механизм химической реакции

Судя по названию, ионный механизм реакции — это механизм, приводящий к образованию ионов. Соответственно, образуются органические катионы и анионы — карбокатионы или карбоанионы.

Такие ионы образуются при разрыве полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гетеролитический разрыв связей:

Пример ионного механизма химической органической реакции:

Нуклеофильные частицы:

Электрофильные частицы:

Электрофильные и нуклеофильные реакции

Нуклеофильные реакции — органическое вещество реагирует с нуклеофильным реагентом.

S N — substitution nucleophile

Ad N — addition nucleophile

нуклеофильное замещение протекает в тяжелых условиях ( t,p),

но если в бензольном кольце будут электроноакцепторные

заместители, то реакции пойдут намного легче,

электронодонорные — наоборот — затрудняют реакцию

Электрофильные реакции — органическое вещество реагирует с электрофильным реагентом

S _E Ar — substitution electrophilic reaction

Ad _E — addition electrophilic reaction

( образуется промежуточная частица NO ₂ + )

В органической химии чаще всего атакующей электрофильной частицей является протон H +

бромирование кратной связи

гидратация двойной связи

присоединение аминов или NH3

Присоединение по правилу Марковникова — типичный пример ионного типа механизма химической реакции:

водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода при двойной связи.

В основном, это реакции присоединения к кратным связям или обменные реакции.

Присоединение против правила Марковникова:

Ионные реакции проводят:

Радикальный механизм химической реакции

— механизм, приводящий к образованию радикалов.

Соответственно, образуются органические частицы — радикалы — имеющие неспаренный электрон.

Такие частицы образуются при разрыве неполярных \ слабо полярных ковалентных связей в органическом веществе.

Гомолитический разрыв связей:

Образовавшиеся радикалы могут взаимодействовать друг с другом.

Классическая реакция, идущая по радикальному механизму — хлорирование метана (обязательно на свету):

Радикальные реакции проводят:

Источник

Механизмы реакций и пути их протекания

Общие представления о химических реакциях и факторах, влияющих на их протекание

Что такое механизм или путь химической реакции?

Этапы протекания реакции на молекулярном уровне

Механизм реакции (или путь химической реакции) — это последовательность этапов протекания химической реакции на молекулярном уровне. На каждом этапе происходит создание или разрушение молекулярных связей. Механизм реакции постулируется и затем подтверждается или опровергается. Корректное определение предполагаемого механизма/пути химической реакции возможно только в том случае, если все ее отдельные этапы в совокупности соответствуют общему уравнению реакции, а уравнение скорости для самого медленного этапа реакции соответствует экспериментально измеренной общей скорости процесса.

Примеры механизмов и путей химической реакции

Существует несколько механизмов, обычно используемых для описания химических реакций. Например, в реакциях нуклеофильного замещения нуклеофил отдает пару электронов молекуле субстрата, и замещаемая группа уходит с электронной парой. В механизме S_n2 бимолекулярное замещение является одностадийным процессом, при котором образования промежуточных соединений не происходит. Воздействие нуклеофила и уход замещаемой группы происходят одновременно. В механизме мономолекулярного замещения S_n1 происходит замедленная ионизация субстрата, при которой образуется ион карбония переходного состояния, быстро подвергающийся воздействию нуклеофила. Стадией, определяющей скорость данной реакции, является образование иона карбония переходного состояния.

Еще один распространенный механизм реакции — электрофильное замещение. В механизме SE2, как и в механизме S_n2, новая химическая связь образуется одновременно с разрывом старой. В механизме S_n2 входящая группа воздействует на позицию, расположенную под углом 180 градусов от замещаемой группы, ввиду наличия отталкивающихся электронных облаков, так что расположение лигандов в молекуле получается другим. В механизме SE2 входящая группа может двигаться с той же стороны, в результате чего конфигурация сохраняется.

Важность понимания механизмов реакций

Общие представления о химических реакциях

Химические реакции — это сложные процессы, причем часто несколько реакций протекают параллельно, что еще больше усложняет их изучение. При таких сложности и многообразии химических реакций исследователь должен понимать фундаментальные причины взаимодействия молекул, чтобы возможные результаты реакции были для него логичными и предсказуемыми. Детально изучив механизмы взаимодействий, происходящих на каждой стадии реакции, исследователь сможет влиять на ее конечный результат.

Например, на некоторых стадиях реакции могут образовываться важные промежуточные частицы или соединения, которые оказываются переходными состояниями на пути к конечному продукту реакции или же ее побочными продуктами. Если ученый понимает механизмы последовательных стадий химической реакции, он может изменять условия ее протекания, чтобы воздействовать на степень чистоты получаемых веществ, на скорость реакции и на ее результат в целом.

Приборы для изучения механизмов реакций

Измерения, проводимые автономно и в ходе процесса

Механизм реакции постулируется и затем либо подтверждается, либо опровергается. Необходимые экспериментальные данные обычно получают посредством измерения скоростей образования ключевых компонентов реакции. На основании этих данных рассчитываются уравнения скорости отдельных стадий в рамках предполагаемого общего механизма реакции.

Эти скорости обычно измеряются или в ходе процесса, или автономно. Измерения в ходе процесса широко применяются на практике, так как позволяют получить существенный объем данных с привязкой по времени. При использовании измерений в ходе процесса для выявления основных факторов, определяющих механизм реакции, достаточно провести всего несколько экспериментов. Кроме того, прямые методы измерений не влияют на промежуточные неустойчивые компоненты, которые зачастую играют важную роль в механизме реакции. Среди других методов измерений в ходе процесса следует упомянуть УФ-ВИД спектроскопию, спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и масс-спектрометрию (МС). Выбор методики зависит от типа исследуемой реакции и типа данных, которые необходимо получить.

В некоторых случаях, когда, например, требуется отслеживать низкие концентрации молекул или проводить физическое разделение компонентов сложных реакционных смесей, отбор образцов реакционной смеси через определенные промежутки времени в сочетании с пробоподготовкой является наилучшим способом получения информации о кинетике реакции. Но эта процедура может занимать много времени и представлять сложности, если необходимо исследовать следующие типы химических процессов:

Система EasySampler обеспечивает автоматизированный отбор проб из реакционной среды и позволяет избежать многих из вышеперечисленных трудностей. При использовании системы EasySampler в сочетании с химическими реакторами, позволяющими проводить реакции с регулируемыми параметрами, можно получать точные данные о кинетике реакций с участием сложных реакционных смесей.

В целях получения исчерпывающего представления о кинетике и механизмах реакции приборы для ИК-спектроскопии часто используются в сочетании с автономными методами анализа. Кроме того, использование системы EasySampler в сочетании с автономными измерениями методом ВЭЖХ позволяет получать данные, необходимые для уточнения спектроскопических методов, применяемых в ходе процесса. Эти методы, в свою очередь, дают возможность изучать временную зависимость концентрации, а не поглощательной способности.

Источник

Типы химических реакций в органической химии

При протекании химических реакций происходит разрыв одних и возникновение других связей. Химические реакции условно делят на органические и неорганические. Органическими реакциям принято считать реакции, в которых, по крайней мере, одно из реагирующих веществ является органическим соединением, изменяющим свою молекулярную структуру в процессе реакции. Отличием органических реакций от неорганических является то, что, как правило, в них участвуют молекулы. Скорость таких реакции низка, а выход продукта обычно составляет всего лишь 50-80 %. Для повышения скорости реакции применяют катализаторы, повышают температуру или давление. Далее рассмотрим типы химических реакций в органической химии.

Классификация по характеру химических превращений

Реакции замещения

В ходе реакций замещения один атом или группа атомов в начальной молекуле замещается на иные атомы или группы атомов, образуя новую молекулу. Как правило, такие реакции характерны для насыщенных и ароматических углеводородов, например:

Реакции присоединения

При протекании реакций присоединения из двух или более молекул веществ образуется одна молекула нового соединения. Такие реакции характерны для ненасыщенных соединений. Различают реакции гидрирования (восстановления), галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации, полимеризации и т.п:

Реакция элиминирования (отщепления)

В результате реакций отщепления органические молекулы теряют атомы или группы атомов, и образуется новое вещество, содержащее одну или несколько кратных связей. К реакциям элиминирования относятся реакции дегидрирования, дегидратации, дегидрогалогенирования и т.п.:

Реакции изомеризации и перегруппировка

В ходе таких реакций происходит внутримолекулярная перестройка, т.е. переход атомов или групп атомов с одного участка молекулы в другое без изменения молекулярной формулы вещества, участвующего в реакции, например:

Реакции окисления

В результате воздействия окисляющего реагента происходит повышение степени окисления углерода в органическом атоме, молекуле или ионе процесс за счет отдачи электронов, вследствие чего образуется новое соединение:

Реакции конденсации и поликонденсации

Заключаются во взаимодействии нескольких (двух и более) органических соединений с образованием новых С-С связей и низкомолекулярного соединения:

Поликонденсация – образование молекулы полимера из мономеров, содержащих функциональные группы с выделением низкомолекулярного соединения. В отличие от реакции полимеризации, в результате которых образуется полимер, имеющий состав, аналогичный мономеру, в результате реакций поликонденсации состав образованного полимера отличается от его мономера:

Реакции разложения

Это процесс расщепления сложного органического соединения на менее сложные или простые вещества:

Классификация химических реакций по механизмам

Протекание реакций с разрывом ковалентных связей в органических соединениях возможно по двум механизмам (т.е. пути, приводящему к разрыву старой связи и образованию новой) – гетеролитическому (ионному) и гомолитическому (радикальному).

Гетеролитический (ионный) механизм

В реакциях, протекающих по гетеролитическому механизму образуются промежуточные частицы ионного типа с заряженным атомом углерода. Частицы, несущие положительный заряд называются карбкатионы, отрицательный – карбанионы. При этом происходит не разрыв общей электронной пары, а ее переход к одному из атомов, с образованием иона:

Склонность к гетеролитическому разрыву проявляют сильно полярные, например Н–O, С–О и легко поляризуемые, например С–Вr, С–I связи.

Реакции нуклеофильного замещения

Характерны для алкил- и арилгалогенидов:

Реакции нуклеофильного присоединения

Реакции электрофильного замещения

Реакции электрофильного присоединения

Гомолитический (радикальный механизм)

В реакциях, протекающих по гомолитическому (радикальному) механизму на первой стадии происходит разрыв ковалентной связи с образованием радикалов. Далее образовавшийся свободный радикал выступает в качестве атакующего реагента. Разрыв связи по радикальному механизму свойственен для неполярных или малополярных ковалентных связей (С–С, N–N, С–Н).

Различают реакции радикального замещения и радикального присоединения

Реакции радикального замещения

Характерны для алканов

Реакции радикального присоединения

Характерны для алкенов и алкинов

Таким образом, мы рассмотрели основные типы химических реакций в органической химии

Источник

Реакции электрофильного присоединения к алкенам

Электрофильные реагенты являются наиболее характерными атакующими частицами в реакциях алкенов, идущих по С-С_π связи.

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в отличие от реакций гидрирования электрофильное присоединение осуществляется по асинхронному типу.

Механизм реакции электрофильного присоединения к алкенам

Рассмотрим типичную реакцию электрофильного присоединения к алкенам — реакцию бромирования этилена:

Механизм реакции электрофильного присоединения к алкенам, в частности бромирования, в настоящее время представляется следующим

Доказательства механизма электрофильного присоединения к алкенам основаны на следующих фактах.

Циклический «неклассический» карбокатион, например норборнильный, образуется в некоторых реакциях мостиковых бициклических углеводородов и их производных. В таких «неклассических» карбокатионах атом углерода становится пентакоординированным. По В. А. Бархату [104, с. 227-411], «неклассический ион есть положительно заряженная частица, обладающая минимумом свободной энергии при данных межъядерных расстояниях, в которой делокализация положительного заряда осуществляется с помощью многоцентровой молекулярной орбитали, образованной, по меньшей мере частично, σ-перекрыванием атомных орбиталей атомов, по крайней мере часть из которых не связана между собой σ-остовом». Примерами таких ионов являются:

Направление электрофильного присоединения к алкенам. Правило Марковникова

Присоединение реагентов типа НХ к несимметричным алкенам идет по аналогичному бромированию механизму, но в данном случае возникает проблема направления присоединения.

В. В. Марковников в 1870 г. сформулировал правило, согласно которому кислоты присоединяются к несимметричным алкенам таким образом, что водород кислоты присоединяется к атому углерода, несущему наибольшее число атомов водороду. Это правило легко понять, если принять во внимание механизм реакции электрофильного присоединения, например:

Положительный конец диполя НВr ориентируется к атому углерода с наибольшей электронной плотностью, то есть к концевому. Из двух возможных карбокатионов А и Б первый, несомненно, более устойчив (стабилизация за счет положительных индуктивных эффектов трех метильных групп) и образуется быстрее. В результате при электрофильном присоединении в основном образуется mpem-бутилбромид. Следовательно, в современной трактовке правило Марковникова можно сформулировать следующим образом: присоединение НХ к алкену идет с образованием наиболее стабильного карбокатиона. Правило Марковникова в такой формулировке объясняет редкие случаи электрофильного присоединения к алкенам против классически сформулированного правила Марковникова. Например, в реакции присоединения НСl к алкену с сильной электроноакцепторной группой образуется более стабильный карбокатион А, а протон присоединяется к менее гидрогенизированному атому углерода:

Примеры реакций электрофильного присоединения

Естественное предположение о возможности присоединения к алкенам самых разнообразных электрофильных реагентов находит экспериментальное подтверждение. Необходимо, однако, помнить, что поляризация С-С_π связи происходит в момент химической реакции, то есть реагент должен быть достаточно сильным электрофилом. Слабые электрофилы или, тем более, нуклеофилы должны быть «электрофилизированы» добавлением сильного электрофила (кислоты).

Среди типичных реагентов отметим:

Галогенирование.

Расчеты тепловых эффектов реакций галогенирования алкенов дают следующие результаты:

Все реакции галогенирования принципиально возможны и практически осуществимы, за исключением фторирования. Эта реакция вследствие очень высокой экзотермичности не поддается контролю. Легкость осуществления реакций галогенирования, например бромирования, в обычных органических растворителях, таких, как хлороформ, четыреххлористый углерод, широко используют в аналитических целях для качественного определения наличия двойной связи в органических соединениях.

Присоединение кислот к алкенам.

Механизм и особенности присоединения к алкенам рассмотрены выше. Отметим среди реакций этого типа взаимодействие с серной кислотой, которое лежит в основе важных технических процессов:

Гипогалогенирование.

Реакция гипохлорирования лежит в основе промышленного синтеза глицерина. Пропилен после пр вращения в хлористый аллил или аллиловый спирт подвергают действию хлорноватистой кислоты, которая взаимодействует по механизму электрофильного присоединения к алкенам.

Акцепторное влияние двух атомов хлора приводит к образованию обоих карбокатионов А и Б и, соответственно, смеси дихлорпропанолов. Собственно глицерин получают щелочным омылением дихлорпропанолов:

Гидратация алкенов (присоединение воды).

Вода является слабым электрофилом, и по этой причине ее прямое присоединение к алкенам осуществить не удается. Однако в присутствии сильных минеральных кислот в результате гидратации образуются спирты. Так получают синтетический этиловый спирт, техническую потребность в котором промышленность удовлетворяет гидратацией этилена, выделяемого из газов крекинга или продуктов пиролиза легких алканов (этана, пропана, бутана).

При сернокислотном методе пропусканием этилена через концентрированную серную кислоту получают этил сульфат (этил серную кислоту), который реагирует с водой, давая в итоге спирт и кислоту:

С фосфорной кислотой гидратация осуществляется под давлением. Спирт в данном случае образуется сразу при взаимодействии карбокатиона с водой.

Реакцию гидратации можно осуществить и в газовой фазе — при высоких температуре и давлении. В качестве катализаторов обычно применяют оксид алюминия ( Аl₂O₃ ), хлористый цинк ( ZnCl₂ ) и др. Гомологи этилена образуют вторичные и третичные спирты.

Образование простых эфиров.

Присоединение спиртов к алкенам в присутствии сильных кислот приводит к образованию простых эфиров:

Образование сложных эфиров.

Карбоновые кислоты образуют с алкенами сложные эфиры. Реакция ускоряется сильными минеральными кислотами:

Алкены с галогенангидридами и ангидридами карбоновых кислот в присутствии кислот Льюиса дают продукт присоединения, который в зависимости от условий реакции далее превращается в непредельный кетон, насыщенный кетон и др.:

Непредельный кетон может образоваться и в результате отщепления протона от карбокатиона [46, т. 3].

Комплексы с переходными металлами.

В промышленности алкены из крекинг-газов выделяют с помощью раствора CuCl в аммиаке, а лучше — этаноламине.

Сорбция осуществляется при повышенном давлении, десорбция — при пониженном.

Алкилирование.

Одной из важнейших в практическом плане реакций алкенов является алкилирование — введение алкильной группы, которое приводит к алканам и может быть осуществлено различными методами.

Синтез изоалканов — высокооктанового бензина — реализован в промышленности в нескольких модификациях.

Сернокислотное алкилирование осуществляют действием 60%-ной серной кислоты на низшие алкены, выделяемые из газов крекинга или пиролиза пропан-бутановой фракции.

Трет-Бутилкатион реагирует с алкеном смеси (на схеме представлен один из вариантов). Стабилизация карбокатиона А отщеплением протона (вода прерывает процесс полимеризации) приводит к смеси алкенов, гидрирование которой дает изооктан.

Процесс, разработанный В. Н. Ипатьевым, в котором взаимодействие изобутилен-изобутановой смеси осуществляется в присутствии «твердой фосфорной кислоты» (фосфорная кислота на оксиде алюминия) или фторида бора, является примером катионоцепной реакции (см. раздел 9.5.5). Крупнотоннажное производство по этой схеме успешно реализовано самим Ипатьевым в США в 30-е годы. Взаимодействие алкенов с аренами (ароматическими углеводородами) рассмотрено в главе XV.

Источник

Теперь вы знаете какие однокоренные слова подходят к слову Как написать механизм реакции, а так же какой у него корень, приставка, суффикс и окончание. Вы можете дополнить список однокоренных слов к слову "Как написать механизм реакции", предложив свой вариант в комментариях ниже, а также выразить свое несогласие проведенным с морфемным разбором.