|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Реакции химические | Реакции (далее Р) превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по составу или строению. Общее число каждого данного элемента, а также сами элементы, составляющие вещества, остаются в Р неизмененными; этим Р отличаются от ядерных реакций. Р осуществляются при взаимодействии веществ между собой или при внешних воздействиях на них температуры, давления, электрического и полей и т.п. В ходе Р одни вещества (реагенты) превращаются в другие (продукты реакции), что записывается в виде уравнений химических. Реагенты и продукты реакции часто носят общее название реактанты. Каждая Р характеризуется стехиометрическим соотношением реактантов и скоростью химической реакции. Совокупность отдельных стадий Р установленная экспериментально или предложенная на основе теоретических представлений, называется механизмом реакции.
Любая Р обратима, хотя скорости прямой и обратной реакций могут при этом существенно отличаться. Когда скорости прямой и обратной реакций равны, система находится в равновесии химическом. В положении равновесия или вблизи него поведение системы описывается законами и соотношениями термодинамики химической. В целом изучение механизмов и скоростей как обратимых, так и практически необратимых Р составляет предмет кинетики, а при учете также и физических процессов в системе (диффузия, теплопередача и др.) — предмет макрокинетики. При изучении Р на молекулярном уровне используют представления о взаимодействии и молекул при их столкновениях друг с другом, с электронами и др. частицами, о превращениях молекул при поглощении и испускании фотонов и т.п. Этот подход базируется, как правило, на квантовой теории и связан в основном с изучением элементарного акта Р т. е. отдельного процесса столкновения молекул реактантов. Квантовомеханическое описание элементарного акта базируется на одном из двух подходов. При временном подходе элементарный акт рассматривается как процесс рассеяния подсистем ( молекул, ионов) при их столкновении. Согласно стационарному подходу, исследуется движение конфигурационной точки (изображающей ядерную конфигурацию всей системы реактантов) по потенциальной поверхности, определяемой взаимодействием подсистем реактантов, в частности ядер молекул в усредненном поле электронов. Начало стационарному подходу было положено введением представления об активированном комплексе. При сравнительном рассмотрении реакций, особенно в органической химии, пользуются обычно представлениями о наиболее вероятных механизмах реакций и об активности реагентов в определенных классах реакций, такими как реакционная способность, ориентации правила, нуклеофильные и электрофильные реагенты, принцип сохранения орбитальной симметрии (см. Симметрия в химии) и т.п.
Р существенно зависят как от природы реактантов, так и от внешних условий реакции. Многие Р возможны только под воздействием внешних источников энергии: тепловой, электромагнитной (фотохимические реакции), электрической (электрохимические реакции). При этом сама Р может служить источником энергии. Количественное экспериментальное изучение Р привело к установлению ряда основных законов химии, отражающих как стехиометрию, так и энергетику реакций. К таким законам относятся постоянства состава закон, Гесса закон и др. Классификация Р проводится по различным признакам и различается в зависимости от того, в какой области химии они исследуются. Термодинамическая классификация использует в качестве таких признаков: энергетику реакций (экзотермические, т. е. идущие с выделением тепла, и эндотермические, т. е. идущие с поглощением тепла); количество фаз реактантов (гомогенные и гетерогенные реакции). Различают Р идущие в объеме, на поверхности раздела фаз и т.д. Кинетическая классификация выделяет следующие признаки: скорость прямой и обратной реакций (обратимые и необратимые реакции); число взаимосвязанных реакций в системе (простая реакция, т. е. только одна, практически необратимая реакция, и сложная реакция, которую можно подразделить на несколько простых); молекулярность реакции (число молекул, одновременным взаимодействием между которыми осуществляется элементарный акт превращения); порядок реакции по каждому реагенту и в целом (см. Кинетика химическая). Сложные Р по форме связи простых реакций подразделяются на параллельные, последовательные, сопряженные, обратимые и т.д. В отдельную группу выделяется обширный класс каталитических реакций (см. Катализ). В зависимости от того, какие частицы участвуют в элементарном акте, реакции подразделяются на молекулярные, ионные, фотохимические и т.д., а также радикальные или цепные реакции. Детальное подразделение реакций проводится и по их механизму.
В неорганической химии широко используется классификация Р по типам участвующих в них соединений и по характеру их взаимодействия: реакции образования и разложения, гидролиза, нейтрализации реакции, реакции окисления-восстановления. Большую группу Р составляют различные реакции комплексообразования.
Органические реакции подразделяют на две большие группы: гетеролитические, при которых разрыв связи в молекуле происходит несимметрично и электроны остаются спаренными, и гомолитичные, в которых происходит симметричный разрыв связи, в результате чего образуются радикалы. В зависимости от типа атакующего реагента гетеролитические реакции могут быть нуклеофильными (обозначаются символом ) и электрофильными (символ Е). Основные три класса органических реакций включают замещения (обозначаются символом с индексами или Е), присоединения (символ А) и отщепления (элиминирования, символ Е). Каждая из этих реакций в зависимости от механизма может осуществляться как нуклеофильный, электрофильный или радикальный процесс. Особый класс реакций составляют реакции циклоприсосдинения. С учетом молекулярности лимитирующей стадии различают мономолекулярные (например, E 1) и бимолекулярные (например, E 2) реакции. Помимо указанных механизмов, присоединения и замещения реакции могут происходить в результате окислительно-восстановительного взаимодействия реагентов. Многие органические реакции включают ряд последовательных стадий, в том числе обратимых. Общая обратимость характерна для таких, например, реакций, как реакции металлирования и ароматического сульфирования. Возможны реакции, в которых промежуточные соединения вступают в параллельные реакции, что приводит к образованию смеси продуктов. Многочисленные превращения органических молекул включают процессы, происходящие без изменения состава, но приводящие к изменению строения (структуры) соединения, например различного типа изомеризации, молекулярные перегруппировки и таутомерные превращения (см. Органическая химия).
Понятие Р является в известной степени условным. Так, к числу Р обычно не относят образование ассоциатов в растворах, электронные возбуждения молекул (даже при существенном изменении равновесной геометрической конфигурации) и ряд др. процессов.
Лит.: Эмануэль Н. М., Кнорре Д. Г., Курс кинетики, 2 изд., М., 1969; Курс физической химии, под общ. ред. Я. И. Герасимова, 2 изд., т. 2, М., 1973; Матье Ж., Панико Р., Курс теоретических основ органической химии, пер. с франц., М., 1975.
Н. Ф. Степанов.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 21.11.2024 12:25:23
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
