المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تربية الماشية في جمهورية مصر العربية
2024-11-06
The structure of the tone-unit
2024-11-06
IIntonation The tone-unit
2024-11-06
Tones on other words
2024-11-06
Level _yes_ no
2024-11-06
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05



Can We Predict Whether Reactions Will Be Fast or Slow?  
  
1506   03:32 مساءً   التاريخ: 23-12-2021
المؤلف : John D. Roberts and Marjorie C. Caserio
الكتاب أو المصدر : Basic Principles of Organic Chemistry : LibreTexts project
الجزء والصفحة : ........
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء العضوية / مواضيع عامة في الكيمياء العضوية /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 14-12-2020 2050
التاريخ: 21-11-2019 1229
التاريخ: 19-9-2018 548
التاريخ: 20-10-2019 936

Can We Predict Whether Reactions Will Be Fast or Slow?

To a considerable degree, we can predict relative reactivities, provided we use common sense to limit our efforts to reasonable situations. In the preceding section, we argued that reactions in which atoms or radicals combine can well be expected to be extremely fast because each entity has a potentially bonding electron in an outer unfilled shell, and bringing these together to form a bond does not require that other bonds be broken:

 

Figure 4-6). As CH4 and Cl⋅ get closer together, the new bond starts to form and the old bond starts to break. At the top of the barrier, the hydrogen will be bonded partly to chlorine and partly to carbon, [ClHCH3], and this we call the activated complex or transition state. The concept of the transition state is an important one, which we will use repeatedly later in connection with many other kinds of reactions. The value of the concept lies in the fact that the reacting system, when it reaches the top of the barrier, can be though of as a chemical entity with a particular, even if not well-defined, structure and definite thermodynamic properties.

The difference between the average energy of the reactants and the energy of the transition state is called the activation energy (Figure 4-4). We expect this energy to be smaller (lower barrier) if a weak bond is being broken and a strong bond is being made. The perceptive reader will notice that we are suggesting a parallel between reaction rate and ΔH0 because ΔH0 depends on the difference in strengths of the bonds being broken and formed. Yet previously , we pointed out that the energy barrier for a reaction need bear no relationship to how energetically feasible the reaction is, and this is indeed true for complex reactions involving many steps. But our intuitive parallel between rate and ΔH0ΔH0 usually works quite well for the rates of individual steps. This is borne out by experimental data on rates of removal of a hydrogen atom from methane by atoms or radicals (X⋅), such as F⋅, Cl⋅, Br⋅, HO⋅, H2N⋅, which generally parallel the strength of the new bond formed:

C H 4 plus X radical goes to C H 3 radical plus H X.

Similarly, if we look at the HC bond-dissociation energies of the hydrocarbons shown in Table 4-6, we would infer that Cl would remove a hydrogen most rapidly from the carbon forming the weakest CH bond and, again, this is very much in accord with experience. For example, the chlorination of methylbenzene (toluene) in sunlight leads to the substitution of a methyl hydrogen rather than a ring hydrogen for the reason that the methyl CH bonds are weaker and are attacked more rapidly than the ring CH bonds. This can be seen explicitly in the ΔH0 values for the chain-propagation steps calculated from the bond-dissociation energies of Table 4-6.

Methyl substitution (observed):

Top reaction: methyl benzene plus C L radical goes to benzene with a C H 2 radical substituent plus H C L with delta H of -18 kcal. Bottom reaction: Benzene with C H 2 radical plus C L 2 goes to benzene with C H 2 C L substituent plus C L radical with delta H of -11 kcal.

Ring substitution (not observed):

Top reaction: Methyl benzene plus C L 2 radical goes to benzene with a radical at a carbon and a methyl substituent plus H C L. Delta H of 7 kcal. Bottom reaction: Methyl benzene radical plus C L 2 goes to benzene with a methyl and chlorine substituent plus C L radical. Delta H of -37 kcal.

The ΔH0 of ring-hydrogen abstraction is unfavorable by +7kcal because of the high CH bond energy (110kcal). Thus this step is not observed. It is too slow in comparison with the more favorable reaction at the methyl group even though the second propagation step is energetically favorable by −37kcal and presumably would occur very rapidly. Use of bond-dissociation energies to predict relative reaction rates becomes much less valid when we try to compare different kinds of reactions. To illustrate, ethane might react with F⋅ to give fluoromethane or hydrogen fluoride:

Top reaction: C H 3-C H 3 plus F radical goes to C H 3 plus C H 3 F with delta H of -20 kcal. Bottom reaction: C H 3-C H 3 plus F radical goes to C H 3 C H 2 radical plus H F with delta H of -38 kcal.

It is not a good idea to try to predict the relative rates of these two reactions on the basis of their overall ΔH0 values because the nature of the bonds made and broken is too different.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .