Диэлектрическая проницаемость растворителя и скорость реакции

Утверждения 1) обращение конфигурации 2) зависят от концентрации нуклеофила и субстрата 3) мономолекулярный двухстадийный процесс 4) протонные растворители с высокой диэлектрической проницаемостью, увеличивающие скорость реакции 5) перегруппировки встречаются очень редко 6) в этом процессе один промежуточный продукт [c.209]

Из данных табл. 22 видно, что влияние растворителя на скорость реакции является сложным и ни в коей мере не определяется полярностью среды. Так, метанол, ацетонитрил и ДМФ имеют практически одинаковые диэлектрические проницаемости, а скорости реакций в этих средах различаются в несколько раз ДМФ и этанол имеют, наоборот, существенно различные е, а скорости реакции в них довольно близки. Более того, полярность растворителя неоднозначно влияет на реакцию. Так, в случае ДМФ и ДМСО скорость реакции с увеличением е падает, а в ряду спиртов — возрастает. [c.159]

Здесь рассматриваются лишь те физический свойства растворителей, для которых теоретически установлена взаимосвязь с параметрами процессов, протекающих в растворах. Так, известно, что скорость ионных и ион-дипольных реакций зависит от диэлектрической проницаемости, а скорость реакций, контролируемых диффузией, от вязкости растворителя. Теория растворов неэлектролитов использует параметры, вычисляемые из теплот испарения или поверхностного натяжения (см. гл. V). Важнейшие термодинамические функции растворов вычисляются по данным [c.49]

В реакциях полярных частиц в полярных средах проявляются электростатические взаимодействия на константу скорости реакции влияют диэлектрическая проницаемость растворителя и ионная сила раствора. Однако далеко не во всех случаях эксперимент согласуется с электростатической моделью, рассматривающей растворитель как континуум. Вызвано это тем, что растворитель дискретен, состоит из молекул, и поэтому его примитивная электростатическая модель не [c.134]

Таким образом, и теория, и эксперимент показывают, что диэлектрическая проницаемость растворителя оказывает значительное влияние на энергию активации, а значит и на скорость реакции. Отклонение от теории, которое становится все более заметным по мере уменьшения диэлектрической проницаемости растворителя, можно в какой-то степени отнести за счет избирательной сольватации ионных реагентов одним из компонентов растворителя, как правило, более полярным. Влияние других свойств растворителя, таких, как вязкость, когезия, образование водородных связей, а также степень склонности к сольволизу в данном растворителе, будет рассмотрено ниже. Несомненно, однако, что они играют определенную роль, [c.25]

На скорость реакций влияет характер растворителя. Имеет значение диэлектрическая проницаемость растворителя. Для наиболее распространенного в аналитической химии случая, когда реагируют между собой ионы противоположного знака, скорость реакции уменьшается с увеличением диэлектрической проницаемости. Большинство органических растворителей имеет диэлектрические проницаемости меньше, чем у воды, и поэтому скорость реакций в таких растворителях больше, чем в водных растворах. Однако такая корреляция наблюдается далеко не всегда. Она справедлива только в пределах группы растворителей одного гомологического ряда или для серии смесей переменного состава, приготовленных из определенной пары растворителей. [c.443]

К4М Х , повышение диэлектрической проницаемости растворителя ведет к существенному повышению скорости реакции. Так, скорость реакции алкилирования а-пиколина бромацетофеноном при переходе от толуола (ДП = 2,3) к нитробензолу (ДП=34,8) увеличивается в 25 раз. [c.79]

Так же как и при рассмотрении равновесных процессов, при выводе уравнений, связывающих скорость процесса с диэлектрической проницаемостью, предполагалось, что растворитель — химически индифферентная среда. Однако химические (специфические) взаимодействия растворенного вещества с растворителем оказывают громадное влияние на скорость химической реакции. Влияние ЭТО часто бывает настолько велико, что диэлектрическая проницаемость растворителя отходит на второй план, а то и вовсе не сказывается. Здесь для иллюстрации этого положения можно обойтись одним, зато достаточно выразительным, примером. Реакция дегидробромирования пентабромэтана пиридином [c.81]

Невозможность описания взаимодействий между растворителем и растворенным веществом с помощью диэлектрической проницаемости растворителя явилась причиной многочисленных попыток выразить полярность растворителя через те илп иные эмпирические параметры. Попытки найти такие параметры полярности растворителя путем подбора зависящей от растворителя стандартной системы и контроля изменений параметров этой системы при переходе от одного растворителя к другому (например, констант зависящих от растворителя скоростей реакций или смещений в спектрах сольватохромных красителей) рассматриваются в гл. 7. [c.101]

Это уравнение давало бы изменение удельной константы скорости при изменении диэлектрической проницаемости растворителя при нулевой ионной силе и постоянной температуре, если бы изменение скорости реакции при изменении О, а значит и состава растворителя, в основном определялось электростатическими факторами. Выбор стандартной величины диэлектрической проницаемости не определен однозначно. Лейдлер и Эйринг [3] выбирают в качестве стандартного состояния газовую фазу, где диэлектрическая проницаемость равна единице. Вместо уравнения (1.12) тогда получаем [c.11]

Лейдлер отмечал [11, 242], что уравнение (5.88) имеет лишь полуколичественный характер и позволяет только весьма грубо оценить влияние диэлектрической проницаемости среды на скорость реакции с участием биполярных реагентов. Это справедливо и по отношению к уравнениям (5.87) и (5.90). Тем не менее во многих случаях экспериментально была обнаружена удовлетворительная корреляция между константой скорости реакции и функцией диэлектрической проницаемости растворителя примером может служить реакция Меншуткина между триалкил-аминами и галогеналканами, приводящая к четвертичным солям тетраалкиламмония [2, 56, 58, 60, 61, 64, 65, 245—247]. [c.284]

Природа растворителя может заметно влиять на скорость окислительно-восстановительной реакции многие реакции, для которых в промежуточных стадиях участниками были ионы и радикалы, генерируемые из молекул воды (ОН , -ОН, -ОаН и др.), замедляются в среде неводных растворителей. Этому же способствует уменьшение диэлектрической проницаемости растворителя. [c.280]

Зависимости между диэлектрической проницаемостью растворителя и константой скорости реакции [572, 573], магнитной восприимчивостью и шириной запрещенной зоны изоэлектронных соединений [574], показа- [c.101]

Скэтчард [1], используя выражение из теории Дебая —Хюк-келя для потенциала 1) вблизи иона, нашел уравнение, описывающее влияние диэлектрической проницаемости растворителя на скорость реакции между ионами. Выражение для потенциала г) имеет вид [c.9]

Положительная кривизна зависимости Е° от /В при более низких значениях диэлектрической проницаемости растворителя напоминает кривые, которые были получены из кинетических данных, когда для некоторых реакций были получены графики зависимости логарифма удельной константы скорости от обратных значений диэлектрической проницаемости. Эта положительная кривизна при низкой диэлектрической проницаемости, возможно, связана с избирательной сольватацией ионов более полярной компонентой растворителя с более высокой диэлектрической проницаемостью. В данном случае такой компонентой является вода. По-видимому, это особенно верно для растворов, содержащих ион водорода, благодаря образованию сильных водородных связей и образованию ионов НзО и ИдО в воде [41]. Эта избирательная сольватация (или связывание растворителя) остается эффективной вплоть до очень малых количеств воды в смешанном растворителе [19]. Поведение ионов в смешанных растворителях приближается к их поведению в чистой компоненте, с которой в смешанном растворителе они более прочно ассоциированы. Этот эффект был обнаружен при изучении скорости реакций [42]. Так как вода более полярная компонента смешанного растворителя и более тесно связана с ионами, она уменьшает взаимное притяжение ионов и облегчает их диссоциацию. Отсюда следует, чтобы исключить взаимное влияние противоположно заряженных ионов, требуется меньше работы, чем это можно было ожидать при более низких значениях диэлектрической проницаемости растворителя поэтому для внешнего использования остается доступной большая работа, чем можно было ожидать. Это увеличение работы проявляется в виде более высокого потенциала, чем теоретически следует для электростатических сил между противоположно заряженными попами при более низких значениях диэлектрической проницаемости. [c.296]

Основные научные работы посвящены изучению кинетики реакций в растворах. Детально исследовал влияние ионной силы раствора и диэлектрической проницаемости растворителя на скорость многих реакций, объяснил солевой эффект и эффект среды в таких системах. Изучал также дипольные моменты молекул, термодинамические свойства и электропроводность электролитов, природу межмолекулярных взаимодействий в растворах неэлектролитов. Внес вклад в развитие общей теории кислот и оснований. Исследовал процессы коррозии металлов. [c.506]

Зависимость скорости реакция от диэлектрической проницаемости растворителя [c.169]

Рис. 9.2. Влияние диэлектрической проницаемости растворителя на скорость реакции между гидроокисью натрия и иодистым метилом в смеси воды и диоксана при 323,41 К.

Как видно из данных табл. 16, скорость снижается примерно в том же порядке, в котором увеличивается диэлектрическая проницаемость растворителя и его способность образовывать водородные связи со спиртом. Эти данные находятся в соответствии с предположением Бейкера о том, что ассоциация растворителя со спиртом замедляет реакцию спирта с изоцианатом. [c.183]

Опыт показывает, что скорости этих двух реакций значительно возрастают с увеличением диэлектрической проницаемости растворителя, причем увеличение скорости для реакций 5ы1 больше, чем для реакций 5ы2. Это объясняется тем, что заряд переходного состояния менее рассеян, чем заряд переходного состояния механизма 5к2. [c.107]

Таким образом, скорость перегруппировки примерно пропорциональна диэлектрической проницаемости растворителя. Так как стадия, определяющая скорость реакции, в случае перегруппировки пикрата оксима включает частичную ионизацию азот-кислородной связи оксима [16], то, вероятно, скорость перегруппировки определяется, скорее всего, ионизирующей силой растворителя, а не его диэлектрической проницаемостью. Аналогично скорость перегруппировки циклогексаноноксима под действием серного ангидрида будет больше в серной кислоте, чем в таких неполярных растворителях, как сероуглерод или хлорпроизводные углеводородов [56, 57]. [c.17]

Напротив, реакции, при которых происходит распределение (уничтожение) заряда, уменьшают свою скорость при повышении диэлектрической проницаемости растворителя. Так, реакция распада ТрИЭТИЛСуЛЬфоНИЙбрОМИДа (С2Н5)з5 Вг =Ь (С2Н5)23 + [c.79]

Теоретическое исследование кинетики и механизма химических реакций в растворах — намного более сложная задача по сравнению с исследованием газовых реакций, поскольку р растворах реагирующие вещества могут взаимодействовать с растворителем (следует учитывать влияние диэлектрической проницаемости растворителя, степень гидратации, присутствие посторонних компонентов и т. д.). Существует много различных типов реакций в растворах для некоторых из них влиянием растворителя мож но пренебречь (особенно в тех случаях, когда используются неполярные растворители). При некоторых условиях участники реакции взаимодействуют с такой же скоростью, как и в газах, как, например, при разложении N205. Существенным фактором является число столкновений между молекулами реагирующих веществ в растворе (включая растворитель). Дебай и Рабинович провели оценку числа столкновений в растворе, согласно которой оно примерно в три раза больше, чем в газовой фазе. Это согласуется с экспериментальными данными, также подтверждающими, что фактор столкновений для реакций в растворах увеличивается примерно в три раза. Так как энергия активации практически не меняется, скорость реакций в растворе также увеличивается в три раза по сравнению с газовыми реакциями. Для реакций в растворе характерна также небольшая подвижность реагирующих частиц (по сравнению с реакциями в газовой фазе). Для цепных и других реакций, в которых появляются Б качестве промежуточных частиц радика- [c.183]

Для реакций нуклеофильного замещения, механизм которых связан с распределением зарядов в реагирующей молекуле в момент активации, скорость реакции повышается с ростом диэлектрической проницаемости растворителя, что способствует ионизации связи. Так, в реакциях сольволиза грет-бутилхлорида (СНз)зСС1, являющегося излюбленным объектом в исследованиях влияния среды на кинетику химических процессов, протекание процесса связано с промежуточным образованием ионный пары (СНз)зС" "С1 , вследствие чего в ряду растворителей этиловый спирт (ДП = 24,3) — метиловый спирт (ДП = 32,6) —формамид (ДП= 109,5) соотношение скорости реакций равно 1 9 430. Интересно, что в воде, которая из-за своей исключительно высокой сольватирующей способности обеспечивает ионизацию, скорость реакции в 335 000 раз выше, чем в этаноле. [c.78]

Естественно, что нейтрализация зарядов при реакции нуклеофильного замещения также ведет к тому, что повышение диэлектрической проницаемости растворителя понижает скорость процесса. Так, скорость гидролиза солей триметилсульфония (СНз)з5++0Н = СНзОН+ СНз)28 при переходе от этилового спирта к воде уменьшается в 20 ООО раз. [c.79]

Рис. 9. Зависимость константы скорости реакции этилброммалоната с тиосульфатом от диэлектрической проницаемости растворителя (25 С).

Если иметь в виду точность предсказания свободных энергий активации вообще, то, по мнению Маркуса, согласие между расчетными и экспериментальными значениями свободной энергии в табл. 3 является обнадеживающим, так как при расчетах не вводили никакие произвольные параметры. В связи с этим можно отметить, что при обсуждении гипотезы о туннельном переносе электрона заряды ионов и радиусы ионов были варьируемыми параметрами. Из табл. 3 видно, что расчетные значения Аиспр, которые Маркус называет исправленными, заметно отличаются от кристаллографических радиусов. Теория Маркуса, так же как и гипотеза о туннельном переносе электрона, предсказывает сильную зависимость свободной энергии [уравнение (4.80)], а значит и скорости реакции от статической диэлектрической проницаемости среды. Однако было показано, что по крайней мере для реакции обмена электрона в системе Np(V)—Np(VI) в смещанных растворителях скорость реакции практически не зависит от статической диэлектрической проницаемости. [c.111]

Скорость, с которой происходят столкновения между частиц ми реагента, зависит от ряда факторов. К ним относятся, безусловно, концентрации реагентов. Поскольку это влияние в явном ввде учитывается кинетяческим уравнением, целесообразнее уделить внимание другим важным факторам — температуре, диэлектрической проницаемости растворителя и ионной силе электролитов, присутствующих в реакционной среде. Скорость реакции может меняться (увеличиваться или уменьшаться) в присутствии веществ, уско-ряюшдос (катализаторы) или замедляющих (ингибиторы) реакцию. Катализ представляет собой явление, требующее отдельного подробного рассмотрения (разд. 6.3). [c.330]

Согласно представленным на рис. 5.11 данным, скорость реакции в трех галогенбензолах (точки 8, 10 и 11) различна, хотя эти растворители близки по диэлектрической проницаемости. Более того, в этом ряду растворителей скорость реакции максимальна в иодбензоле (точка 8), обладающем наименьшей диэлектрической проницаемостью. Этот факт является веским свидетельством в пользу того, что в этой реакции в стабилизацию биполярного активированного комплекса большой вклад вносит поляризуемость растворителя. Такое предположение было позднее подтверждено Райнхаймером и др. [57] эти исследователи изучали реакцию Меншуткина в среде бензола, его хлор-, бром-и иодпроизводных и показали, что скорость реакции возрастает при повышении поляризуемости растворителя. [c.288]

И снова при описании общих эффектов природы ионных реагентов и диэлектрической проницаемости растворителя оказывается полезной электростатическая теория. Более того, простую электростатическую модель впервые применили для расчета влияния диэлектрической проницаемости и ионной силы среды на скорости именно ионных реакций. В соответствии с уравнением (5.96) изменение. чнергии Гиббса, сопровождающее образование ионной пары из ионов А и В в стандартной среде с диэлектрической проницаемостью ег, равно электростатической энерпии сближения двух точечных зарядов г в и на расстояние Гдв (Л А — число Авогадро). [c.294]

Для выяснения характера распределения атомов хлора в ХСПЭ Нерсесян и Андерсен [59] использовали метод кинетического анализа, основанный на различиях в скоростях реакции между хлоридами и аминами в зависимости от структуры хлорида, степени основности амина, диэлектрической проницаемости растворителя и температуры реакции. [c.37]

Таким образом, в общем виде для данного значения [К] при заданной температуре скорость неразветвлеиной цепной реакции можно увеличить, повышая кр или I и уменьшая О или М, и понизить, действуя в обратном порядке. Скорость разветвленной цепной реакции в стационарном режиме можно увеличить, повышая кр или Р и уменьшая О или М, и снизить при противоположных изменениях этих величин. Эти возможности позволяют понять катализ и ингибирование цепных реакций. Катализатор обычно приводит к увеличению I или Р и значительно реже — к уменьшению С трудно представить себе какие-либо пути, которыми катализатор может уменьшить М, если только такой путь не включает электростатические эффекты типа изменений в диэлектрической проницаемости растворителя (см. стр. 432). В некоторых полимеризационных процессах, дающих стереорегулярные полимеры, катализатор меняет природу стадии роста цепи, но он, вероятно, влияет также и на скорость инициирования. В небольшом числе ионных реакций катализатор (или полученные из него частицы) участвует в стадии роста. Ингибитор обычно действует, увеличивая О или М и значительно реже — уменьшая Р или I. Следует отметить, что в случае разветвленных цепных реакций часто очень трудно отличить уменьшение Р от увеличения С, поскольку каждый из них приводит к одному и тому же кинетическому эффекту. Примеры, относящиеся к этим проблемам, будут рассмотрены подробно в разд. 4 гл. XI. Для неразветвленных цепных процессов существует много примеров реакций, скорость которых соответствует общим уравнениям [c.357]

Сопоставление скорости изотопного обмена с кислотно-ос-(говными свойствами веществ (электропроводность, константы диссоциации, способность к реакциям металлирования, распределение и т. д.) показывает, что скорость возрастает параллельно с возрастанием кислотных или основных свойств веществ. Так, бензол, толуол, мезитилен, гексаметилбензол, электропроводность которых в DF по исследованиям Кильпет-рика и Любарского была наиболее высока, легко обменивают водород в DF и тем скорее, чем больше их константы основности. На скорости изотопного обмена, как и на кислотно-основных свойствах, сказываются химические и физические свойства растворителей. В кислых электроннофильных растворителях вещества проявляют свои основные свойства в тем большей степени, чем выше диэлектрическая проницаемость растворителей. (HF> H2SO4 > НВг). Это же имеет место и в основных нуклеофильных растворителях. В этих растворителях кислые свойства проявляются тем в большей степени, чем выше диэлектрическая проницаемость. В гидразине кислые свойства проявляются сильнее, чем в аммиаке. [c.566]

Имеется ряд теоретических соотноше1ЖЙ, описывающих влияние растворителя на скорость химических реакций. Некоторые из этих соотношений описывают влияние диэлектрической проницаемости растворителя на скорость реакций, другие —влияние вязкости и иных свойств растворителя. Имеется также много эмпирических уравнений, связывающих свойства растворителя со скоростями химических реакций в этом растворителе. [c.9]

Несмотря на то что силы электростатического взаимодействия между дипольными молекулами меньше по величине, нежели между ионами или между ионами и дипольными молекулами, они тем не менее значительны и должны быть учтены при любом рассмотрении факторов, определяюших скорость реакций между электрически несимметричными молекулами. Поскольку диполь-дипольные взаимодействия существуют, растворитель будет оказывать влияние на силы, с которыми молекулы действуют друг на друга, а значит от этого будет зависеть возможность сближения молекул и химического взаимодействия между ними. Это влияние определяется диэлектрической проницаемостью растворителя. В данной главе рассмотрены различные способы теоретической трактовки подобного влияния растворителя на скорости реакции между дипольными молекулами. Вследствие относительно малой величины эффекта влияние диэлектрической проницаемости на электростатику реакций между дипольными молекулами легко маскируется специфическим влиянием растворителя или структурными эффектами. Сами же по себе структурные эффекты, по-видимому, трудно или даже невозможно обнаружить. [c.67]

Бенсон [24] считает, что в случае реакций между дипольными молекулами электростатические взаимодействия между реагентами имеют тот же порядок величины, что и вандерваальсовы силы. Он полагает, что пренебрежение вандерваальсовыми силами является слишком большим упрощением в случае таких реагентов. Поэтому большим упрощением была бы попытка полного описания поведения растворов при помощи только диэлектрической проницаемости. Он сомневается в том, что корреляция между диэлектрической проницаемостью растворителя и скоростью реакции между дипольны.ми молекулами может пролить много света как на природу переходного состояния, так и на теорию растворов. [c.77]

Теория избегает трудности, отмеченной Коеном и другими [70], что зависимость log (ордината) от обратных величин диэлектрической проницаемости имеет отрицательный наклон. В излагаемой теории в соответствии с экспериментальными данными logk не зависит от макроскопической диэлектрической проницаемости растворителя в объеме, поскольку состав растворителя в выделенном объеме в форме капсулы, занимаемом комплексом, и условие полного диэлектрического насыщения этого растворителя внутри рассматриваемой области сохраняются при изменении состава растворителя в объеме. Данная теория также объясняет линейную зависимость скорости реакции между Np(V) и Np(VI) от концентрации ионов водорода. В смешанном растворителе должно проявиться это направление реакции, зависящее от кислотности среды в отличие от независящего от кислотности среды пути, который был найден Коеном и другими [70] при относительно низких концентрациях кислоты. [c.128]

В последние два десятилетия наблюдалась тенденция свести на нет значение диэлектрической проницаемости растворителя для оценки химической реакционной способности. Действительно, для множества реакций подход, основанный на учете диэ гектрической проницаемости, был обречен на пол ный провал. Тем не менее имеются и надежные корреляции. Примером служит изображенный h i рис. 1-1 график, отражающий зависимость кон> станты скорости реакции / >нитрофторбензола с пиперидином от логарифм ма диэлектрической проницаемости растворителя (ср. с обсуждением рис. 7-13). Если зависимость линейная, то величина Ige является наилучшей из всех рассмотренных диэлектрических функций [31, 148]. Причина этого заключается в следующем. Согласно классическим диэлектрическим функ> циям, по мере увеличения диэлектрической проницаемости растворителя ее важность уменьшается, так как изменение реакционной способности в рас творителях с диэлектрической проницаемостью больше 30 не учитывается. Например, верхний предел функции Кирквуда составляет 0,5, и при е = 25 значение функции уже достигает 0,47. Это показано на внутренней диа грамме рис. 1-1, Не намного лучше и функция Клаузиуса—Мосотти [уравнение (7-4)], верхний предел которой составляет единицу. Функция Ige вообще н6 имеет верхнего предела. Поэтому она оказывается предпочтительной при использовании растворителей с высокой диэлектрической проницаемостью. Следует признать, что причиной плохих корреляций в случае растворителей с низкой и высокой диэлектрической проницаемостью является не сам по себе подход, основанный на рассмотрении диэлектрических свойств, а применение классических диэлектрических функций. [c.163]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология