6.1. Основные понятия. Химическая реакция.
Процесс превращения веществ, сопровождающийся изменением их состава и (или) строения, называется химической реакцией.
Суть этого процесса заключается в разрыве химических связей в исходных веществах и образовании новых связей в продуктах реакции. Реакция считается законченной, если вещественный состав реакционной смеси больше не изменяется.
В уравнениях реакций с участием органических соединений (органических реакциях) знак равенства заменяется стрелкой (т.к. символ равенства "=" совпадает с символом двойной связи):
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl;
CH2=CH2 + Br2 CH2Br-CH2Br.
6.1.1. Энергия активации.
Энергия активации (Еа) - энергия, необходимая для достижения системой переходного состояния, называемого активированным (или переходным) комплексом, который превращается в продукты реакции уже самопроизвольно.
6.2. Особенности органических реакций.
В реакциях органических соединений, как правило, изменения затрагивают только часть молекулы и ее основная конструкция (углеродный скелет) сохраняется. Например:
CH2=CH2 + H2O |
CH3CH2OH |
Этилен |
этанол |
Такую особенность органических реакций называют принципом наименьшего изменения строения. Однако, известны реакции, в которых данный принцип нарушается, такие превращения называются перегруппировками.
Химические реакции в основном направлены:
1) на кратные углерод – углеродные связи,
2) на связи углерода с гетероатомами,
3) на функциональные группы,
4) на углерод – водородные связи, соседние с ненасыщенными С-атомами или близкими к связям углерода с гетероатомами, функциональными группами.
6.3. Понятие о механизме химической реакции.
Механизм реакции - детальное ее описание с учетом всех промежуточных стадий и промежуточных веществ, природы взаимодействия реагирующих частиц, характера разрыва связей, изменения энергии химической системы на всем пути ее перехода из исходного в конечное состояние.
Цель изучения механизма реакции - возможность управлять ходом реакции, ее направлением и эффективностью.
Реакции, протекающие в одну стадию, называют простыми (элементарными) реакциями. Реакции, включающие несколько стадий - сложными.
В случае сложных реакций на некоторых стадиях образуются нестабильные промежуточные частицы - органические ионы или свободные радикалы. Их относительная устойчивость и, следовательно, вероятность образования растут с увеличением возможности делокализации (рассредоточения) заряда в ионе или неспаренного электрона в радикале.
6.4. Классификация органических реакций.
Классификацию органических реакций проводят на основе общих для всех реакций признаков: строение и состав исходных и конечных продуктов; изменение степеней окисления реагирующих частиц; тепловой эффект реакции; ее обратимость и т.п.
Наиболее часто органические реакции классифицируют по следующим признакам:
1) по конечному результату реакции (на основе сопоставления строения исходных и конечных продуктов);
2) по минимальному числу частиц, участвующих в элементарной реакции;
3) по механизму разрыва ковалентных связей в реагирующих молекулах.