反应机理

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
SN2反应机理

化学中,反应机理用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应[1]虽然整个化学变化所发生的物质转变可能很明显,但为了探明这一过程的反应机理,常常需要实验来验证。

机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及各步的相对速率大小,等等。完整的反应机理需要考虑到反应物催化剂、反应的立体化学产物以及各物质的用量。

反应机理中各步的顺序也是很重要的。有些化学反应看上去是一步反应,但实际上却经由了多步,例如如下反应:

\ CO+NO_2\to CO_2+NO

该反应中,实验测得的速率方程为:\ R=k[NO_2]^2。因此,反应可能的反应机理为:

\ 2NO_2\to NO_3+NO (慢)
\ NO_3+CO\to NO_2+CO_2 (快)

每一步反应都被称作基元反应,具有特定的速率方程反应分子数。所有基元反应加和得到的净反应必须与原反应相同。基元反应分为四类:加成、消除、取代和重排。

总反应的速率方程由反应机理中最慢的一步,也就是速率控制步骤所决定。由于上例中第一步为速控步,是一个双分子反应,速率方程为\ R = k[NO_2]^2。从此很容易便可以求得总反应的速率方程。

1903年,亚瑟·拉普沃斯(Arthur J. Lapworth)通过研究安息香缩合反应,提出了第一个有机反应机理。

模型

 一个正确的化学反应机理是准确预见性模型的重要组成成分。对于许多氧化燃烧体系及等离子体系统,详细的反应原理无法获得或是需要去构建。
 即使在有实验数据的情况下,没有专业技术支持,在各种信息来源中确认,收集相关数据;调节差值并推断导致差值的实验影响因素将会变得十分困难。
 速度常速k(可通过起始浓度及反应的半衰期得到)或是热化学数据却经常在文本资料中或缺。所以为得到需要的参数,化学信息学技术及裙带的方法是必须用到的。
 在精心制作化学反应原理的不同阶段,一定要运用恰当的方法。其中一种途径会涉及交叉实验。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ March, Jerry (1985). Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms and Structure, third Edition, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-85472-7.