Энергия реакций замещения

Факторы, определяющие константу скорости реакции. Энергия активации. Теория столкновений. Активированные комплексы. Поверхности потенциальной энергии, путь реакции. Теория абсолютных скоростей реакций, переходное состояние, энтальпия и энтропия активации. Реакции замещения, нуклеофильные группы, механизм 814) 1 (диссоциативный), механизм SN2 (ассоциативный). [c.350]

Индуцированное хлорирование с замещением атомов водорода. При хлорировании олефина одновременно с реакцией присоединения происходит замещение водорода хлором в продукте присоединения хлора. Поскольку в отсутствии олефина дихлориды не хлорируются с замещением атома водорода хлором, то реакция замещения рассматривается как индуцированная реакция. Индуцированная реакция хлорирования ин-гибитируется кислородом, а следовательно, очевидно, развивается как цепная реакция. При хлорировании смеси парафина и олефина хлор, присоединяется к олефину и одновременно водород замещается хлором у парафина. Реакция изучалась для пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой смесей. Газообразные олефины в темноте при температуре ниже 150° реагируют с хлором лишь медленно или совсем не реагируют, но они взаимодействуют энергично в присутствии какой-либо жидкой фазы. Смеси олефинов и парафинов при этих условиях реагируют быстро с образованием как продуктов присоединения, так и замещения [9]. Энергия, необходимая для реакции замещения, возможно получается за счет сильно экзотермичпой реакции присоединения. [c.63]

Рис. 5. Диаграмма энергии для хода реакции в типичной симметричной электрофильной реакции замещения.

Заметим, что эта величина может быть либо положительной, либо отрицательной в зависимости от значения 0. Хотя в общем случае можно ожидать, что 0 будет равно 180°, т. е. энергия взаимодействия будет минимальной, однако зачастую пространственное строение реагирующих веществ не допускает протекания реакции при 0 = 180° и требует другой ориентации частиц. Для реакций замещения, таких, как вальденовское обращение, в которых заряженная группа атомов, несущая заряд, замещает электронейтральную группу в полярной молекуле, т. е. [c.458]

Значения констант переноса были определены для нескольких растворителей при полимеризации стирола и для меньшего числа растворителей при полимеризации других мономеров. Типичные данные сведены в табл. 3. Обычно величины С несколько увеличиваются при повышении температуры, так как в данном случае более трудная реакция замещения радикала имеет более высокую энергию активации. [c.124]

Свойства карбоний-ионов. Свободные карбоний-ионы являются высокоактивными частицами, вступающими в реакции с очень большой скоростью. Для некоторых реакций, могущих протекать как по радикально-цепному, так и по карбоний-ионному механизму, активность карбоний-ионов может быть сравнена с активностью радикалов. Так, при полимеризации стирола по радикальному механизму при 20°С константа скорости продолжения цепи равна 35 л-моль- -с , энергия активации продолжения цепи 32,7 кДж/моль (7,8 ккал/моль). Полимеризация стирола на свободных катионах проходит с константой скорости продолжения цепи 35-10 л моль- с- при 15°С и энергией активации 8,4 кДж/моль (2 ккал/моль). Константа скорости присоединения карбоний-иона к молекуле стирола на пять порядков больше, чем для радикала. Карбоний-ионы, как и радикалы, подвергаются мономолекулярному распаду и бимолекулярным реакциям замещения и присоединения. Существенным отличием в химических свойствах карбоний-ионов от свойств радикалов является способность первых с большой скоростью изомеризоваться. Изомеризация карбоний-ионов может проходить в результате переноса как гидрид-иона, так и карбоний-ионов. [c.164]

Были рассчитаны энергии активации и для реакций присоединения хлора к этилену при расчетах также предполагали два возможных механизма — радикальный или бимолекулярный. Их значения оказались близки (28,5 и 25,2 ккал/моль соответственно), однако меньше (при одинаковых условиях), чем для реакций замещения. Ингибирующее действие кислорода и в этом случае говорит в пользу радикального механизма. [c.265]

Известно, что образование промежуточных пятикоординационных соединений в реакциях замещения квадратно-плоскостных комплексов металлов протекает с меньшей энергией активации для лигандов, склонных наряду с ст-донорным к л-дативному взаимодействию, обусловленному переходом электронов -орбиталей переходного металла на пустые или частично пустые орбитали лигандов. Эти представления позволяют разделить основания по их реакционной способности на два типа [c.122]

Таблица 77. Энергия активации бимолекулярных реакций замещения

Скорость мономолекулярных реакций распада или изомеризации при давлениях, близких к атмосферному, в Ю" раз больше скорости бимолекулярных реакций замещения или присоединения при условии равенства энергий активации и температур 1212]. Этим можно объяснить возрастающее количество непредельных углеводородов в газах коксования (рис. 7) в первом этапе в отличие от второго и третьего и сравнительно незначительное количество продуктов глубокого уплотнения. Этим же объясняется и непрерывное уменьшение молекулярного веса всех компонентов остатка (масел, смол и асфальтенов). Количество [c.51]

Тепловые эффекты реакций замещения (2) —(5) составляют соответственно +13, +71, —29 и —29 кДж/моль (+3, +17, —7 и —7 ккал/моль). Энергии активации их, по правилу Поляни — Семенова, равны 2 И з 7,5 4 = 5 16,5 ккал/моль. При равных предэкспоненциальных множителях ( 10" 5 см -моль -ч ) соотношение скоростей этих реакций составляет [c.46]

При реакциях алкильного радикала с молекулой олефина энергия активации около 29 кДж/моль (7 ккал/моль) и соотношение скоростей распада радикала и реакций замещения и присоединения имеет порядок р (где р — давление, кгс/см ). При 700 К и 0,1 МПа (1 кгс/см ) распад быстрее бимолекулярных реакций примерно в 7 раз и при давлении порядка 1 МПа (10 кгс/см ) и выше бимолекулярные реакции идут с большей скоростью. При повышении же температуры до 1000 К распад ради- [c.47]

При данном К Н тепловой эффект и, следовательно, энергия активации реакции определяются энергией связи К—Н. С увеличением ее прочности энергия активации реакции снижается и, так как предэкспоненциальные множители констант скорости реакции замещения различных радикалов можно считать в первом приближении одинаковыми, энергия разрыва связи К—Н может служить мерой активности радикала К- в реакциях замещения. В табл. 1.7 приведены энергии связи некоторых радикалов с атомом водорода в порядке возрастания прочности связи и, следовательно, активности радикалов в реакциях замещения. [c.48]

Сравнение активности радикалов по энергии активации реакций замещения недостаточно в том случае, когда радикалы могут распадаться. Так, сравнение -пропильного радикала с этильным приводит к выводу, что этильный радикал несколько активнее, так как прочность связи с атомом водорода у него на 13 кДж/моль (3 ккал/моль) больше. Однако при обычных для термических реакций условиях распад пропильного радикала на этилен и метиль-ный радикал происходит со значительно большей скоростью, чем реакция замещения, а образующийся метильный радикал активнее в реакциях замещения, чем этильный. С учетом этого приведенные в табл. 1.7 радикалы по активности можно расположить в следующий ряд [c.49]

Однако все перечисленные исследования носили пока характер интересных разрозненных поисков ни масштаб, ни кинетические закономерности инициирования не были изучены. Более подробное исследование было проведено по инициированию реакций крекинга углеводородов при помощи ди-метилртути 128, 129]. На основании данных этих исследований была произведена оценка энергий активации реакций взаимодействия СНз-радикалов с алканами при условии, что энергия активации реакции рекомбинации СНз-радикалов принимается равной нулю (8,3 5,5 4,2 5,6 и 3 ккал для взаимодействия СНз-радикалов с Этаном, бутаном, изобутаном, толуолом и пропиленом соответственно). В последующем были получены более высокие значения для энергий активации реакций взаимодействия СНз-радикалов с алканами д алкенами [130, 131]. Экспериментально найденные значе-/ния энергий активации реакции " замещения СНз-радикалов [c.64]

С точки зрения пространственных затруднений радикалы СНз, следовательно, являются менее активными при высоких температурах по сравнению с атомами Н, вопреки распространенному в научной литературе представлению о стериче-ской равноценности Н и СНз-радикалов [258]. В реакциях замещения Н и СНз-радикалы могут обладать одинаковой активностью при условии, если энергии активации реакций с участием СНз соответственно имеют более низкие величины, чем для реакций с участием Н-атомов. [c.205]

Константы равновесия реакций замещения радикалов можно вычислить по кинетическим данным, используя найденные нами значения. стерических факторов для этих реакций (см. табл. 37) и известные в литературе величины энергий активации некоторых из интересующих реакций. Кроме того, располагая величинами тепловых эффектов реакций, можно вычислить энергии активации эндотермических реакций по уравнению (157) или аналогичному уравнению для экзотермических реакций [65] [c.256]

Метод ЭЛ эффективно применяется для изучения скорости сходственных реакций, когда реагент данного типа участвует в реакциях замещения с различными молекулами субстрата или взаимодействует с различными положениями одной и той же молекулы. В последнее время диапазон применений метода ЭЛ значительно расширился и включает не только разнообразные ряды сходственных реакций замещения, но и реакции присоединения и изомеризации. Связь между опытными константами скорости и энергиями локализации для реакций присоединения атомов водорода к олефи-нам, изображенная на рис. 4.3, позволяет определять скорости неизученных реакций данного ряда по вычисленным значениям энер- [c.63]

Самотормозящийся характер термического распада алканов, зависимость константы скорости, вычисляемой по уравнению реакций первого порядка, от глубины крекинга, существование ингибиторов термического крекинга потребовали внесения изменений в первоначальные радикально-цепные схемы распада алканов, поскольку эти схемы не отражали торможения некоторыми продуктами и не соответствовали, в частности, наблюдаемым на опыте значениям концентраций радикалов. Кроме того, изучение реакции замещения атомов дейтерия с молекулами метана и этана показало [367, 368], что для энергии активации в первоначальных радикально-цепных схемах Райса и Герцфельда были приняты слишком завышенные значения. Так, в схеме распада этана для реакции Н + [c.217]

В обзорной работе [146] отмечается, что ни один из предложенных индексов ароматичности не избегает противоречия с химическим понятием об ароматичности, как склонности к реакциям замещения, а не присоединения. Эти противоречия связаны с определением индексов ароматичности из свойств основного состояния молекул. Поэтому предложено разделить понятия ароматичности и стабильности молекул и определять ароматичность, основываясь на разности в энергиях исходных молекул и продуктов реакции. [c.236]

К гетеролитическим реакциям относится и большое число реакций замещения лигандов в ког плексных соединениях. В качестве иллюстрации в табл. 13 приведены энергия активации и предэкспоненциальные [c.106]

Энергия активации и предэкспоненциальные множители некоторых реакций замещения донорных лигандов у иона Р1 + [c.107]

Реакции замещения. В этих реакциях легче всего происходит замещение атома водорода, связанного с третичным углеродным атомом, труднее — со вторичным и совсем трудно — с первичным. Это можно объяснить, если сопоставить энергии связей С —И, имеющих первичный (около 419 кДж/моль), вторичный (393,6 кДж/моль) и третичный (372,6 кДж/моль) атом углерода. [c.51]

Реакции нуклеофильного замещения (5к). Итак, поляризация связи С—X в галогеналкилах способствует замещению галогена X на другие атомы или группы атомов при действии на них нуклеофильными реагентами (отрицательно заряженными ионами или молекулами, имеющими неподеленную пару электронов, см. с. 25). Реакции замещения такого типа, как известно, называются реакциями нуклеофильного замещения (. IN). Они идут исключительно н растворах, так как при этом энергия разрыва связи С—X значительно ниже. [c.93]

Этот небольшой экскурс в проблему поляризации связей не так уж абстрактен. Дело в том, что поляризованные, частично ионные, связи прочнее ковалентных — если выражать их прочность как энергию теплового распада в вакууме. Однако поляризация (М->Ь или Мч-Ь), как правило, резко повышает их способность к различным реакциям замещения при атаке нуклеофильными или электрофильными агентами или реакциям окисления-восстановления в присутствии влаги или кислорода воздуха. С повышением температуры эта кинетическая Нестабильность термодинамически устойчивых связей возрастает. Основная роль обрамляющих групп как раз и состоит в защите основной цепи от подобной атаки. Это достигается двумя путями стабилизацией электронной структуры (т. е. снижением поляризации главных связей) и непосредственно барьерной функцией , которая наиболее четко выражена у элементорганических полимеров с гидрофобными ароматическими радикалами, [c.20]

Расчет энергии локализации объясняет, в частности, тот факт, что центром атаки в молекуле нафталина при всех типах реакции замещения оказывается а-положение. Энергия локализации для него составляет 2,30р, в то время как для Р-атома углерода она достигает 2,48р. [c.164]

В предыдущих разделах при обосновании теории переходного состояния мы опирались на кривую потенциальной энергии реакции замещения, но полученные результаты могут быть без труда обобщены на случаи реакций других типов, Некатализируемая чис-/пра с-изомеризация может быть представлена как вращение одного ненасыщенного атома углерода вместе с примыкающими к нему группами вокруг связи, которая соединяет его с другим ненасыщенным атомом углерода. Подходящей координатой реакции является угол вращения 0, и зависимость потенциальной энергии от 0 буд1ет иметь тот же вид, что и кривая на рис. 5.2. Картина опять-таки будет упрощенной, так как одновременно с изменением 0 изменяются другие углы между связями и межатомные расстояния. Но снова будет существовать единственный набор значений этих переменных, которому при данном угле 0 соответствует минимальная возможная потенциальная энергия. На графике изображается ход изменения именно этой минимальной возможной энергии. [c.142]

Рис, 2. Кривые лотенциальной энергии реакций замещения, включающих стадию установления предварительного равновесия. [c.16]

Реакция замещения активных радикалов менее активными, при которой радикалы атакуют более слабо связанный атом Н метильной группы молекулы пропилена или изобутилена (энергия атакуемой С Н-связи метильной группы молекулы пропилена равна 77 ккал вместо 90 ккал для той же связи в молекуле пропана [64]) и отрывают атом водорода с образованием аллильных радикалов, имеет более высокую энергию активации (порядка 10—15 ккал) и низкий стерический фактор (порядка 10- —10- ). Казалось бы, что реакции присоединения радикалов к олефинам должны преобладать над реакциями замещения, которые характеризуются более высокими величинами энергий активации и таким же низким значением стерических факторов. Поэтому механизм торможения, сопряженный с присоединением радикалов, с кинетической точки зрения должен бы иметь преимуще1ства. Однако в условиях крекинга алканов реакции замещения активных радикалов менее активными, протекают более глубоко, чем реакции присоединения радикалов, которым благоприятствуют низкие температуры. С другой стороны, алкильные радикалы типа этил-, изопроцил- и третичных изобутил-радикалов, несмотря на свою большую устойчивость по отношению к распаду, более активно по сравнению с аллильными радикалами вступают в реакции развития цепей, как пока-зы вает сравнение их реакционной опособности [65]. Малоактивные радикалы, способные замедлить скорость цепного процесса, тем не менее обладают остаточной активностью, отличной от нуля, по величине которой они могут между собой различаться [66]. Именно эта остаточная активность малоактивных радикалов, соответстоующая как бы более низкому качеству свободной валентности радикала (некоторой степени выравнивания электронного облака по всей частице радикала), является причиной того, что и малоактивные радикалы способны в соответствующих условиях развивать цепи, вследствие чего наступает предел тормозящего действия продукта реакции или добавки ингибитора. При этом скорость уменьшается с увеличением концентрации тормозящей добавки только до некоторого предела, а [c.33]

Следует отметить, что поскольку катион, радикал или анион нечетной АС, являющиеся промежуточными соединениями в реакциях ароматического замещения, различаются только числом несвязывающих электронов (соответственно О, 1 или 2),энергия реакций замещения примерно одинакова во всех трех случаях и относительная реакционная способность и ориентация вступающего заместителя в данную АС одинаковы для всех реагентов. Например [c.242]

Реакция замещения атомов водорода нитрогруппой имеет высокую энергию активации, поэтому с увеличением температуры сильно ускоряется. [c.299]

Основными реакциями карбкатионов, как и радикалов, являются мономолекулярный распад по р —правилу и бимолекулярные реакции замещения и присоединения. Существенное отличие карбкатионов от радикалов — способность первых к изомеризции, что объясняется значительным снижением свободной энергии при переходе от первичного к вторичному и третичному карбкатионам. [c.93]

Диаграмма потенциальной энерсии для предполагаемого пути реакции в простой симметричной реакции замещения (водород-водородный обмен) показана на рис. 5. Минимумы А и А представляют энергию л-комплексов. Они отделены сравнительно высокими барьерами потеи-циальиой энергии В к В от ст-комплекса в точке С. Для несимметричных реакций замещения энергетические уровни л-комплексов А и А будут немного смещены вверх или вниз в зависимости от условий как правило, они будут обладать разными уровнями энергии. Аналогичным образом изменяются и максимумы В ж В, и, следовательно, опи будут различны. [c.410]

Реакция присоединения к двойной связи молекулы этилена может осуществляться двумя путями. Первый из них заклЕзчаотся в переходе п-злек-тронов этилена из синглетного состояния, которому отвечает кривая отталкивания (кривая /), в триплетное состояние, характеризующееся кривой, имеющей минимум (см. рис. 32, кривая //). Если этот переход (происходящий в точке псевдопересечения кривых / и //) имел место, действительное изменение энергии при уменьшении расстояния между С2Н4 и Н будет следовать кривой, изображенной на рис. 32 жирной линией. Так как, однако, энергия спин-орбитального взаимодействия, обусловливающего расщепление энергетических уровней в точке псевдопересечения, обычно мала, то вероятность того, что энергия будет изменяться в соответствии с нижней кривой, будет значительно меньше единицы (см. 9). Это означает уменьшение коэффициента прохождения х. Поэтому нужно ожидать, что при данном механизме присоединения атома или радикала к двойной связи предэкспо-ненциальный множитель в формуле Аррениуса будет иметь значение, существенно меньшее, чем для реакций замещения, в которых он часта является величиной порядка 10 и даже 10 -моль -сек . [c.130]

Так как связь С—С в образующемся этане на 71 кДж/моль (17 ккал/моль) слабее связи СНз—Н, распад метана идет с само-ускорением в результате увеличения скорости инициирования цепей при накоплении этана. Рассмотрим влияние температуры и давления на результаты термического разложения парафиновых угле водородов. Радикалы, образующиеся в ходе цепного распада парафинов, можно разбить на две группы. К первой группе относятся радикалы, которые могут распадаться только с отщеплением ато- ма водорода СН3СН2, СН3СНСН3, (СНз)зС. Энергия активации их распада 167 кДж/моль (40 ккал/моль) и константа скорости распада имеет порядок ю> е-20 с". Реакции отрыва этими радикалами атома водорода от молекулы исходного парафина имеют константы скорости ю е ( 535 юо5)/г см -моль" -с". Соотношение скоростей реакций распада и стабилизации этих радикалов при реакции замещения составляет [c.66]

Инертность парафинов к реакциям присоединения объясняется тем, что все свободные связи углеродных атомов насыщены в них до предела водородом, т. е. вся свободная энергия связи в молекуле использована на образование связей С—Н. Химическая пассивность парафинов объясняется также и тем, что все связи в их молекулах являются гомеополярными. Парафины разветвленного строения, имеющие в молекуле один или несколько третичных атомов углерода, более реакциопноспособны, чем нормальные парафины, они пегко вступают в реакции замещения с азотной и серной кислотами л другими реагентами. [c.54]

С другой стороны, изучение реакций атомарного дейтери г с газообразными алканами дало более точные данные для вычисления энергий активации элементарных радикальных реакций замещения [59, 60]. В этих работах обмен водорода на дейтерий с образованием дейтеро-замещенных алканов был применен как метод изучения механизма элементарных реакций, при которых возникают дейтеро-соединения, позволяющие следить за отдельной реакцией в сложном процессе. [c.31]

В молекулярных реакциях второго порядка стерические факторы также принимаются равными единице. Тем самым молекулярные реакции наделяются привилегиями по сравнению с реакциями замещения радикалов или их присоединения к непредельным молекулам, обладающими низким значениями стерических факторов. Но мы видели, что стери> ческие факторы реакций полимеризации этилена и пропилена имеют также низкие величины [252]. В таком случае представление о различии стерических факторов молекуляр -ных и радикальных реакций является необоснованным и ведет к тому, что действительные конкурентные отношения-между молекулярными и радикальными реакциями предстают в искаженном виде. При этом отличие, создаваемое ис -кусственным представлением о различии стерических факторов на несколько порядков (2—3), способно в значительной степени стушевать большую разность энергий активации молекулярной и радикальной реакций. [c.211]

Как уже упоминалось, при действии хлора па олефины нормального строения в первую очередь образуются продукты присоединепи (нормальное хлорирование). Наряду с этим протекает аномальное хлорирование этих продуктов, которое индуцируется присутствующим олефипол . Следовательно, эта реакция замещения обязана своим протеканием энергии, выделяющейся при образовании продуктов присоединения хлора. ]3 молекуле исходного олефина замещения не наблюдается, по крайней мерс в тех случаях, когда длина цепи алкильных групп, связанных с пенасыщеппыми атомами углерода, мала. Напротив эти же самые олефины нормального строения дают продукты замещения, если па них действовать хлором при высокой температуре. Это наблюдение [12] привело к разработке метода получения хлористого аллила высокотемпературным хлорированием пропилена, а в дальнейшем — к производству синтетического глицерина чере.7 хлористый аллил. [c.357]

Принято считать, что энергия активации реакций последней группы составляет 5—10 ккал/люлъ. Эти реакции, как все реакции замещения, имеют, по-видимому, стерический фактор порядка 0,1—1,0. Следова-те.1Ьно, они внолне осуществимы в изученных нами температурных условиях окпсления пропана. [c.247]

Присутствие второго нуклеофила или дополнительная э ектрофиль-ная (Е1) активация субстрата могут, в принципе, повлиять на распределение электронной плотности в переходном комплексе так, что энергия его образования окажется более низкой. Однако включение в переходный комплекс дополнительной частицы должно приводить к неблагоприятному изменению энтропии при его образовании. Суммарное изменение свободной энергии активации, определяющей скорость реакции, будет таким образом зависеть от относительной величины изменения ДЯ+ИТД 5. Этот вопрос был подробно исследован Брюсом и Бенковичем [50] на примере реакций замещенных фенилацетатов с гидразином и имидазолом. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология