Példák elektrokémiai reakciókra a szerves kémiából. Szerves anyagok reakciói. Kondenzációs és polikondenzációs reakciók

Az óra témája: A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában.

Az óra típusa: egy lecke az új anyagok tanulmányozásáról és kezdeti megszilárdításáról.

Az óra céljai: A szerves anyagokkal zajló kémiai reakciók lefolyásának sajátosságaira vonatkozó ismeretek kialakításának feltételeit teremti meg azok osztályozásának megismerésekor, megszilárdítja a reakcióegyenletek írási képességét.

Az óra céljai:

Oktatási: a szerves kémia reakciótípusainak tanulmányozása, a hallgatók szervetlen kémia reakciótípusainak ismerete és a szerves kémia reakciótípusaival való összehasonlítása alapján.

Fejlesztő: elősegíti a logikus gondolkodás és az értelmi képességek fejlődését (elemzés, összehasonlítás, ok-okozati összefüggések megállapítása).

Oktatás: továbbra is a szellemi munka kultúrájának megteremtése; kommunikációs készség: hallgasd meg mások véleményét, bizonyítsd be álláspontodat, találj kompromisszumokat.

Tanítási módok:szóbeli (történet, magyarázat, probléma bemutatása); vizuális (multimédiás vizuális segédeszköz); heurisztikus (írásbeli és szóbeli gyakorlatok, problémamegoldás, tesztfeladatok).

Az oktatás eszközei:intra- és interdiszciplináris kapcsolatok megvalósítása, multimédiás vizuális segédlet (prezentáció), szimbolikus és grafikus táblázat.

Technológiák: kooperációs pedagógia elemei, tanulóorientált tanulás (kompetencia-orientált tanulás, humán-személyes technológia, egyéni és differenciált megközelítés), információs és kommunikációs technológia, egészségkímélő oktatási technológiák (szervezeti és pedagógiai technológia).

Az óra előrehaladásának rövid leírása.

I. Szervezési szakasz: a tanár és a tanulók kölcsönös üdvözlése; a tanulók tanórára való felkészültségének ellenőrzése; a figyelem és a hangulat megszervezése az órán.

Házi feladat teljesítésének ellenőrzése.Ellenőrző kérdések: 1. Egészítse ki a mondatokat: a) Az izomerek... b) Egy funkciós csoport... 2. Osszuk osztályokba a feltüntetett anyagok képleteit (a képletek kártyákon vannak feltüntetve), és nevezzük meg a vegyületek osztályait amelyhez tartoznak. 3. Lehetővé tegye a molekulaképleteknek megfelelő izomerek rövidített szerkezeti képleteit (például: C 6H14, C3H6O)

Az új anyag tanulmányozásának témájának és célkitűzéseinek közlése; gyakorlati jelentőségét mutatja.

II. Új anyag tanulása:

Az ismeretek frissítése.(A tanár története diadiagramokon alapul, amelyeket a tanulók referencia jegyzetként áthelyeznek a füzetükbe)

A kémiai reakciók a kémia tudományának fő tárgya. (2. dia)

A kémiai reakciók során egyes anyagok átalakulnak másokká.

1. reagens + 2. reagens = termékek (szervetlen kémia)

Szubsztrát + támadó reagens = termékek (szerves kémia)

Sok szerves reakcióban nem minden molekula változik meg, hanem azok reakciórészei (funkciós csoportok, egyes atomjaik stb.), amelyeket reakcióközpontoknak nevezünk. A szubsztrát az az anyag, amelyben a régi kötés a szénatomnál felbomlik és új kötés jön létre, és a rá ható vegyületet vagy reakciórészecskéjét reagensnek nevezzük.

A szervetlen reakciókat több szempont szerint osztályozzák: a kiindulási anyagok és termékek száma és összetétele (vegyületek, bomlás, szubsztitúció, csere), termikus hatás (exo- és endoterm), az atomok oxidációs állapotának változása, a folyamat megfordíthatósága fázisonként (homo- és heterogén), a katalizátor használatától függően (katalitikus és nem katalitikus). (3., 4. dia)

Az órai szakasz eredményeként a tanulók teljesítenek egy feladatot (5. dia), amellyel próbára tehetik tudásukat a kémiai reakciók egyenleteinek felírásában, a sztöchiometrikus együtthatók elrendezésében és a szervetlen reakciók osztályozásában. (Különböző szintű feladatokat kínálunk)

(„Agyi” gimnasztikai gyakorlat a kognitív és mentális folyamatok fejlesztésére – „Bagoly”: javítja a vizuális memóriát, a figyelmet és oldja a hosszan tartó ülés során kialakuló feszültséget.)Jobb kezével fogja meg a bal vállát és szorítsa meg, forduljon balra úgy, hogy maga mögé nézzen, lélegezzen mélyeket, és húzza hátra a vállát. Most nézzen át a másik vállára, engedje le az állát a mellkasához, és lélegezzen mélyeket, hagyja, hogy izmai ellazuljanak.

Új anyag bemutatása.(Az anyag bemutatása során a tanulók jegyzeteket készítenek füzetekbe, amelyekre a tanár fókuszál - információk a diákról)

A szerves vegyületeket érintő reakciók ugyanazoknak a törvényeknek engedelmeskednek (a tömeg- és energiamegmaradás törvénye, a tömeghatás törvénye, Hess-törvény stb.), és ugyanazokat a mintákat (sztöchiometrikus, energetikai, kinetikai) mutatják, mint a szervetlen anyagok reakciói. (6. dia)

A szerves reakciókat általában előfordulásuk mechanizmusa, a reakció iránya és végtermékei szerint osztályozzák. (7. dia)

A kovalens kötések felszakításának módja határozza meg a reakciómechanizmus típusát. A reakciómechanizmus alatt a reakció szakaszainak sorrendjét értjük, amely jelzi az egyes szakaszokban képződő köztes részecskéket. (A reakciómechanizmus leírja annak útját, azaz a reagensek elemi kölcsönhatásainak sorozatát, amelyen keresztül halad.)

A szerves kémiában a reakciómechanizmusoknak két fő típusa van: gyökös (homolitikus) és ionos (heterolitikus). (8. dia)

A homolitikus hasítás során a kötést alkotó elektronpárt úgy osztják szét, hogy a keletkező részecskék mindegyike egy-egy elektront kap. A homolitikus hasítás eredményeként szabad gyökök képződnek:

X:Y → X . + . Y

A párosítatlan elektronnal rendelkező semleges atomot vagy részecskét szabad gyöknek nevezzük.

A heterolitikus kötéshasadás eredményeként töltött részecskék keletkeznek: nukleofil és elektrofil.

X:Y → X + + :Y -

A nukleofil részecske (nukleofil) olyan részecske, amelynek a külső elektronszintjén egy elektronpár található. Egy elektronpárnak köszönhetően egy nukleofil képes új kovalens kötést kialakítani.

Az elektrofil részecske (elektrofil) olyan részecske, amelynek szabad pályája van a külső elektronszinten. Az elektrofil kitöltetlen, üres pályákat mutat be kovalens kötés kialakításához a részecske elektronjainak köszönhetően, amellyel kölcsönhatásba lép.

A radikális reakciók jellegzetes láncmechanizmussal rendelkeznek, amely három szakaszból áll: magképződés (iniciáció), fejlődés (növekedés) és láncvégződés. (9. dia)

Az ionos reakciók a kémiai kötéseket alkotó elektronpárok feltörése nélkül mennek végbe: mindkét elektron a reakciótermék egyik atomjának pályájára mozog, és aniont képez. (10. dia) A kovalens poláris kötés heterolitikus bomlása nukleofilek (anionok) és elektrofilek (kationok) képződéséhez vezet. A támadó reagens természetétől függően a reakciók lehetnek nukleofilek vagy elektrofilek.

A kémiai átalakulás iránya és végeredménye szerint a szerves reakciókat a következő típusokra osztjuk: szubsztitúció, addíció, elimináció (elimináció), átrendeződés (izomerizáció), oxidáció és redukció. (11. dia)

A szubsztitúció egy atom vagy atomcsoport másik atommal vagy atomcsoporttal való helyettesítését jelenti. A szubsztitúciós reakció két különböző terméket eredményez.

R-CH 2X + Y → R-CH 2 Y + X

Addíciós reakció alatt egy atom vagy atomcsoport telítetlen vegyület molekulájába történő bejuttatását értjük, ami a vegyületben a π kötések felszakadásával jár együtt. A kölcsönhatás során a kettős kötések egyszeres, a hármas kötések pedig kettős vagy egyes kötésekké alakulnak.

R-CH=CH2+XY→RCHX-CH2Y

Probléma: Milyen típusú reakciókba sorolható a polimerizációs reakció? Bizonyítsa be, hogy egy bizonyos típusú reakcióhoz tartozik, és mondjon példát!

Az addíciós reakciók közé tartoznak a polimerizációs reakciók is (például: polietilén előállítása etilénből).

n(CH2=CH2) → (-CH2-CH2-) n

Az eliminációs reakciók vagy az elimináció olyan reakciók, amelyek során az atomok vagy csoportjaik eliminálódnak egy szerves molekulából, hogy többszörös kötést képezzenek.

R-CHX-CH2Y → R-CH=CH2 + XY

Átrendeződési (izomerizációs) reakciók. Az ilyen típusú reakciókban az atomok és csoportjaik átrendeződése megy végbe a molekulában.

A polikondenzációs reakciók a szubsztitúciós reakciók közé tartoznak, de gyakran megkülönböztetik őket a szerves reakciók speciális típusaként, amelyek specifikusak és nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak.

Az oxidációs-redukciós reakciókat a szénatom oxidációs állapotának megváltozása kíséri azokban a vegyületekben, ahol a szénatom a reakcióközpont.

Az oxidáció olyan reakció, amelyben oxidáló reagens hatására egy anyag oxigénnel (vagy más elektronegatív elemmel, például halogénnel) egyesül, vagy hidrogént veszít (víz vagy molekuláris hidrogén formájában). Az oxidáló reagens hatását (oxidáció) a reakcióvázlatban [O] szimbólum jelzi.

[O]

CH 3 CHO → CH 3 COOH

A redukció az oxidáció fordított reakciója. Redukáló reagens hatására egy vegyület hidrogénatomot nyer vagy oxigénatomot veszít: a redukáló reagens hatását (redukció) a [H] szimbólum jelzi.

[H]

CH3COCH3 →CH3CH(OH)CH3

A hidrogénezés olyan reakció, amely a redukció speciális esete. A többszörös kötéshez vagy az aromás gyűrűhöz katalizátor jelenlétében hidrogént adnak.

A tanult anyag konszolidálására a tanulók tesztfeladatot végeznek: 12,13 dia.

III. Házi feladat: 8. § (2. gyakorlat), 9

IV. Összegzés

Következtetések: (14. dia)

A szerves reakciók betartják az általános törvényeket (a tömeg és az energia megmaradásának törvénye) és előfordulásuk általános törvényeit (energetikai, kinetikai - feltárják a különböző tényezők hatását a reakciósebességre).

Valamennyi reakcióra közös jellemzőik vannak, de megvannak a saját jellegzetességeik is.

A reakció mechanizmusa szerint a reakciókat homolitikus (szabadgyökös) és heterolitikus (elektrofil-nukleofil) reakciókra osztják.

A kémiai átalakulás iránya és végeredménye szerint reakciókat különböztetünk meg: szubsztitúció, addíció, elimináció (elimináció), átrendeződés (izomerizáció), polikondenzáció, oxidáció és redukció.

Használt könyvek:UMK: O.S. Gabrielyan et al. Chemistry 10 M. Bustard 2013

Előnézet:

A prezentáció előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diafeliratok:

A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában.

A kémiai reakció az egyik anyag átalakulása egy másikká. A reakció eredményeként kapott anyagok összetételükben, szerkezetükben és tulajdonságaikban különböznek a kiindulási anyagoktól. 1. reagens + 2. reagens = szubsztráttermékek + támadó = reagenstermékek

A kémiai reakciók osztályozásának jelei a szervetlen kémiában a kiindulási anyagok és termékek száma és összetétele szerint termikus hatás alapján az atomok oxidációs állapotának megváltoztatásával a folyamat fázisonkénti katalizátor használatával történő reverzibilitásával

Osztályozás a kiindulási és keletkező anyagok száma és összetétele szerint: Összetett reakciók: A + B = AB Zn + Cl 2 = ZnCl 2 CaO + CO 2 = CaCO 3 Bomlási reakciók: AB = A + B 2H 2 O = 2H 2 + O 2 Cu (OH) 2 = CuO + H 2 O Szubsztitúciós reakciók: AB + C = A + CB CuSO 4 + Fe = Cu + FeSO 4 Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 Cserereakciók: AB + CD = AD + CB CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

A reakcióvázlatok a következők: 1. Réz(II)-hidroxid → réz(II)-oxid + víz 2. Bárium-klorid + nátrium-szulfát → … 3. Sósav + cink → cink-klorid + hidrogén 4. Foszfor(V)-oxid + víz → … I. szint: Jelölje meg a reakciók típusait, írja le az egyenleteket (nem kötelező). II. szint: Jelölje meg a reakciók típusait, írja le valamelyik egyenletet, amelyben a termékek nincsenek feltüntetve (nem kötelező). III. szint: Jelölje meg a reakciók típusait, és írja le az összes egyenletet.

A szerves vegyületeket érintő reakciók ugyanazoknak a törvényeknek engedelmeskednek (a tömeg- és energiamegmaradás törvénye, a tömeghatás törvénye, Hess-törvény stb.), és ugyanazokat a mintákat (sztöchiometrikus, energetikai, kinematikai) mutatják, mint a szervetlen reakciók.

A szerves reakciókat rendszerint mechanizmusaik szerint osztályozzák, reakciómechanizmus alatt a reakció egyes szakaszainak sorozatát értjük, amely jelzi az egyes szakaszokban képződő köztes részecskéket. a reakció iránya és végtermékei szerint - addíció; - hasítás (elimináció); - helyettesítések; - átrendeződés (izomerizáció); - oxidáció; - felépülés.

A kovalens kötés felszakításának módja határozza meg a reakciómechanizmus típusát: gyökös (homolitikus) X:Y → X. + . Y R . (X . , . Y) – gyökök (szabad atomok vagy részecskék párosítatlan elektronokkal, instabil és kémiai átalakulásra képes) Ionos (heterolitikus) X:Y → X + + :Y - X + - elektrofil reagens (elektrofil: elektronszerető) ):Y - - nukleofil reagens (nukleofil: protont szerető)

A radikális reakcióknak láncmechanizmusuk van, amely szakaszokat foglal magában: iniciáció, fejlődés és lánclezárás. Láncmagképződés (iniciáció) Cl 2 → Cl. +Cl. A CH 4 + Cl lánc növekedése (fejlődése). → CH 3. + H Cl CH 3 . + Cl 2 → CH 3 -Cl + Cl. Szakadt áramkör CH3. +Cl. → CH 3 Cl CH 3 . + CH 3 . → CH3-CH3CI. +Cl. →Cl2

Az ionos reakciók a kémiai kötéseket alkotó elektronpárok feltörése nélkül mennek végbe: mindkét elektron a reakciótermék egyik atomjának pályájára mozog, és aniont képez. A kovalens poláris kötés heterolitikus bomlása nukleofilek (anionok) és elektrofilek (kationok) képződéséhez vezet. CH 3 -Br + Na + OH - → CH 3 -OH + Na + Br - szubsztrát reagens reakciótermékei (nukleofil) C 6 H 5 -H + HO: NO 2 → C 6 H 5 -NO 2 + H-OH szubsztrát reagens reakciótermékek (elektrofil)

Irány és végeredmény szerinti osztályozás Szubsztitúciós reakciók A-B + C → A-C + B Addíciós reakciók C=C + A-B → A-C-C-B Eliminációs reakciók A-C-C-B → C =C + A-B Átrendeződési (izomerizációs) reakciók X-A-B → A-B-X Az oxidációs és redukciós reakciók változással járnak a szénatom oxidációs állapotában olyan vegyületekben, ahol a szénatom a reakcióközpont. Probléma: Milyen típusú reakció a polimerizációs reakció? Bizonyítsa be, hogy egy bizonyos típusú reakcióhoz tartozik, és mondjon példát!

Teszt. 1. Egyezés: Kémia szekció Reakció típusa Szervetlen a) helyettesítés b) csere Szerves c) vegyületek d) bomlás e) elimináció f) izomerizáció g) addíció 2. Egyezés: Reakcióvázlat Reakció típusa AB + C → AB + C a ) szubsztitúció ABC → AB + C b) ABC hozzáadása → ACB c) AB + C → AC + B elimináció d) izomerizáció

3. A bután reakcióba lép egy olyan anyaggal, amelynek képlete: 1) H 2 O 2) C 3 H 8 3) Cl 2 4) HCl 4. A javasolt reakcióvázlatokban a szubsztrát a CH 3 -COOH (A) + C 2 H 5 -OH (B) → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O CH 3 -CH 2 -OH (A) + H. -Br (B) → CH 3 -CH 2 -Br + H 2 O CH 3 -CH 2 -Cl (A) + Na-OH (B) → CH 2 =CH 2 + NaCl + H 2 O 5. A bal oldali a C 3 H 4 + 5O 2 → ... egyenlet oldala a jobb oldalnak felel meg: → C 3 H 6 + H 2 O → C 2 H 4 + H 2 O → 3CO 2 + 4H 2 O → 3CO 2 + 2H 2 O 6. Az 5 l metán teljes elégetéséhez szükséges oxigéntérfogat: 1) 1 l 2) 5 l 3) 10 l 4) 15 l

Következtetések A szerves reakciók általános törvényeknek és előfordulásuk általános mintáinak engedelmeskednek. Valamennyi reakcióra közös jellemzőik vannak, de megvannak a saját jellegzetességeik is. A reakció mechanizmusa szerint a reakciókat szabad gyökös és ionos reakciókra osztják. A kémiai átalakulás iránya és végeredménye szerint: szubsztitúció, addíció, oxidáció és redukció, izomerizáció, elimináció, polikondenzáció stb.

A szerves reakciókra különböző osztályozási rendszerek léteznek, amelyek különböző jellemzőkön alapulnak. Ezek között a következő osztályozások találhatók:

• Által a reakció végeredménye, vagyis a hordozó szerkezetének megváltozása;
• Által reakció mechanizmus, vagyis a kötés megszakításának típusa és a reagensek típusa szerint.

A szerves reakcióban kölcsönhatásba lépő anyagokat felosztjuk reagensÉs szubsztrát. Ebben az esetben a reagens megtámadja a szubsztrátot.

MEGHATÁROZÁS

Reagens- olyan anyag, amely egy tárgyra - szubsztrátumra - hat, és változást idéz elő a benne lévő kémiai kötésben. A reagenseket gyökös, elektrofil és nukleofil reagensekre osztják.

MEGHATÁROZÁS

Szubsztrát, általában olyan molekulának tekintik, amely szénatomot biztosít egy új kötés számára.

A REAKCIÓK VÉGSŐ EREDMÉNY SZERINTI OSZTÁLYOZÁSA (AZ ALJZAT SZERKEZETÉNEK VÁLTOZÁSA)

A szerves kémiában négyféle reakciót különböztetnek meg a végeredmény és a szubsztrát szerkezetének változása szerint: összeadás, helyettesítés, leválás, vagy megszüntetése(angolról megszüntetésére- eltávolítani, kettévágni), és átrendeződések (izomerizációk)). Ez az osztályozás hasonló a szervetlen kémiában a reakciók besorolásához a kiindulási reagensek és a keletkező anyagok száma szerint, az összetétel változásával vagy anélkül. A végeredmény szerinti osztályozás formális kritériumokon alapul, mivel a sztöchiometrikus egyenlet általában nem tükrözi a reakciómechanizmust. Hasonlítsuk össze a reakciótípusokat a szervetlen és szerves kémiában.

n) anélkül, hogy másokkal helyettesítené őket.

Attól függően, hogy mely atomok hasadnak le - a szomszédosak C–C vagy két vagy három vagy több szénatommal izolálva C–C–C– C–, –C–C–C–C– C–, vegyületek keletkezhetnek a többszörös kötvényekés vagy ciklikus vegyületek. A hidrogén-halogenidek alkil-halogenidekből vagy a víz alkoholokból történő eltávolítása Zaicev szabálya szerint történik.

MEGHATÁROZÁS

Zaicev szabálya: A legkevésbé hidrogénezett szénatomról eltávolítjuk a H hidrogénatomot.

Például egy hidrogén-bromid molekula eliminációja a szomszédos atomokból lúg jelenlétében történik, ami nátrium-bromid és víz képződését eredményezi.

MEGHATÁROZÁS

Átcsoportosítás- olyan kémiai reakció, amely a molekulában az atomok egymáshoz viszonyított elrendeződésének megváltozását, többszörös kötések mozgását vagy azok sokféleségének megváltozását eredményezi.

Az átrendeződés a molekula atomi összetételének megőrzése (izomerizáció) vagy megváltoztatása mellett történhet.

MEGHATÁROZÁS

Izomerizáció- átrendeződési reakció speciális esete, amely a szénváz szerkezeti változása révén egy kémiai vegyület izomerré alakulásához vezet.

Az átrendeződés történhet homolitikus vagy heterolitikus mechanizmussal is. A molekuláris átrendeződések különböző kritériumok alapján osztályozhatók, például a rendszerek telítettsége, a vándorló csoport jellege, sztereospecifitása alapján, stb.. Sok átrendeződési reakciónak van sajátos neve - Claisen-átrendeződés, Beckmann-átrendeződés stb.

Az izomerizációs reakciókat széles körben alkalmazzák az ipari folyamatokban, például a kőolaj-finomításban a benzin oktánszámának növelésére. Az izomerizációra példa az átalakulás n-oktánszámtól izooktánig:

A SZERVES REAKCIÓK OSZTÁLYOZÁSA REAGENSTÍPUSOK SZERINT

LEKÖTÉS

A szerves vegyületekben a kötéshasadás lehet homolitikus vagy heterolitikus.

MEGHATÁROZÁS

Homolitikus kötés hasítása- ez egy rés, melynek eredményeként minden atom kap egy párosítatlan elektront és két részecske keletkezik, amelyek hasonló elektronszerkezettel rendelkeznek - szabad radikálisok.

A homolitikus törés a nempoláris vagy gyengén polárisra jellemző kötéseket, például C–C, Cl–Cl, C–H, és nagy mennyiségű energiát igényel.

A keletkező, párosítatlan elektront tartalmazó gyökök erősen reaktívak, ezért az ilyen részecskék részvételével lezajló kémiai folyamatok gyakran „lánc” jellegűek, nehezen irányíthatók, és a reakciók szubsztitúciós termékek halmazát eredményezik. . Így a metán klórozása esetén a szubsztitúciós termékek klór-metán C H3 C l CH3Cl, diklór-metán C H2 C l2 CH2CI2, kloroform C H C l3 CHCI3és szén-tetraklorid C C l4 CCl4. A szabad gyököket érintő reakciók a kémiai kötések kialakulásának cseremechanizmusán keresztül mennek végbe.

Az ilyen kötésszakadás során keletkező gyökök okozzák radikális mechanizmus a reakció lefolyása. A radikális reakciók általában magasabb hőmérsékleten vagy sugárzás (pl. fény) hatására következnek be.

Magas reaktivitásuknak köszönhetően a szabad gyökök negatív hatással lehetnek az emberi szervezetre, tönkretehetik a sejtmembránokat, befolyásolhatják a DNS-t és idő előtti öregedést okozhatnak. Ezek a folyamatok elsősorban a lipid-peroxidációval, vagyis a sejtmembránon belüli zsírt alkotó többszörösen telítetlen savak szerkezetének lerombolásával járnak.

MEGHATÁROZÁS

Heterolitikus kötés hasítása- ez egy rés, amelyben egy elektronpár marad egy elektronegatívabb atommal és két töltött részecske keletkezik - ionok: egy kation (pozitív) és egy anion (negatív).

A kémiai reakciókban ezek a részecskék a következő funkciókat látják el: nukleofilek"("phil" - gr. szerelmesnek lenni) és " elektrofilek", kémiai kötést képezve a reakciópartnerrel a donor-akceptor mechanizmus szerint. A nukleofil részecskék elektronpárt adnak új kötés kialakításához. Más szavakkal,

MEGHATÁROZÁS

Nukleofil- elektronban gazdag kémiai reagens, amely képes kölcsönhatásba lépni elektronhiányos vegyületekkel.

Nukleofilek például bármely anion ( C l− , én− , N O− 3 Cl−,I−,NO3− stb.), valamint olyan vegyületek, amelyek magányos elektronpárral rendelkeznek ( N H3 , H2 O NH3, H2O).

Így ha egy kötés megszakad, gyökök vagy nukleofilek és elektrofilek képződhetnek. Ennek alapján a szerves reakciók három mechanizmusa játszódik le.

A SZERVES REAKCIÓK MECHANIZMUSAI

Szabadgyök mechanizmus: a reakciót az akkor keletkező szabad gyökök indítják be homolitikus szakadás kötések egy molekulában.

A legjellemzőbb lehetőség az UV besugárzás során klór- vagy brómgyökök képződése.

1. Szabadgyökös helyettesítés

metán bróm-metán

Lánckezdés

Lánc növekedés

Nyitott áramkör

2. Szabad gyökök kiegészítése

etén polietilén

Elektrofil mechanizmus: a reakció elektrofil részecskékkel kezdődik, amelyek ennek eredményeként pozitív töltést kapnak heterolitikus szakadás kommunikáció. Minden elektrofil Lewis-sav.

Az ilyen részecskék aktívan képződnek hatása alatt Lewis savak, amelyek fokozzák a részecske pozitív töltését. Leggyakrabban használt A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 ,ZnC l2 AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2, amely a katalizátor funkcióit látja el.

Az elektrofil részecske támadási helye a molekulának a megnövekedett elektronsűrűségű részei, azaz a többszörös kötés és a benzolgyűrű.

Az elektrofil szubsztitúciós reakciók általános formája a következő egyenlettel fejezhető ki:

1. Elektrofil szubsztitúció

benzol bróm-benzol

2. Elektrofil kapcsolat

propén-2-bróm-propán

propin-1,2-diklór-propén

Az aszimmetrikus, telítetlen szénhidrogénekhez való hozzáadása Markovnikov szabályának megfelelően történik.

MEGHATÁROZÁS

Markovnikov szabálya: a HX feltételes képletű komplex anyagok molekuláinak aszimmetrikus alkénekeihez (ahol X jelentése halogénatom vagy OH– hidroxilcsoport) hozzáadódik a hidrogénatom a leginkább hidrogénezett (a legtöbb hidrogénatomot tartalmazó) szénatomhoz a kettős kötésnél és X a legkevésbé hidrogénezett.

Például hidrogén-klorid HCl hozzáadása egy propén molekulához C H3 – CH = C H2 CH3–CH=CH2.

A reakció elektrofil addíciós mechanizmussal megy végbe. Az elektrondonor hatás miatt C H3 CH3-csoport, az elektronsűrűség a szubsztrát molekulában a központi szénatom felé tolódik el (induktív hatás), majd a kettős kötésrendszer mentén - a terminális szénatom felé. C H2 CH2-csoportok (mezomer hatás). Így a felesleges negatív töltés pontosan ezen az atomon lokalizálódik. Ezért a támadás a hidrogén protonjával kezdődik H+ H+, amely egy elektrofil részecske. Pozitív töltésű karbén ion képződik [C H3 – C H – C H3 ] + + , amelyhez a klór aniont adják C l− Cl−.

MEGHATÁROZÁS

Kivételek Markovnikov szabálya alól: Az addíciós reakció Markovnikov szabálya ellen megy végbe, ha a reakció olyan vegyületeket érint, amelyekben a kettős kötés szénatomjával szomszédos szénatom részben elnyeli az elektronsűrűséget, azaz jelentős elektronvonó hatást mutató szubsztituensek jelenlétében. (–C C l3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH satöbbi.).

Nukleofil mechanizmus: a reakció eredményeként létrejövő negatív töltésű nukleofil részecskékkel kezdődik heterolitikus szakadás kommunikáció. Minden nukleofil - Lewis alapjai.

Nukleofil reakciókban a reagens (nukleofil) szabad elektronpárral rendelkezik az egyik atomon, és egy semleges molekula vagy anion ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N – , H2 O, R O H, N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO–,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 satöbbi.).

A nukleofil a legalacsonyabb elektronsűrűségű (vagyis részleges vagy teljes pozitív töltésű) atomot támadja meg a szubsztrátban. A nukleofil szubsztitúciós reakció első lépése a szubsztrát ionizálása karbokation képződéséhez. Ebben az esetben a nukleofil elektronpárja miatt egy új kötés jön létre, és a régi heterolitikus hasításon megy keresztül, majd a kation eliminálódik. A nukleofil reakcióra példa a nukleofil szubsztitúció (szimbólum SN SN telített szénatomon, például brómszármazékok lúgos hidrolízise.

1. Nukleofil szubsztitúció

2. Nukleofil addíció

ethanal cianohidrin

forrás http://foxford.ru/wiki/himiya

A kémiai reakciók osztályozása a szervetlen és szerves kémiában

A kémiai reakciók vagy kémiai jelenségek olyan folyamatok, amelyek eredményeként egyes anyagokból olyanok keletkeznek, amelyek összetételükben és (vagy) szerkezetükben különböznek tőlük.

A kémiai reakciók során szükségszerűen bekövetkezik az anyagok változása, melynek során a régi kötések megszakadnak és új kötések jönnek létre az atomok között.

A kémiai reakciókat meg kell különböztetni nukleáris reakciók. Egy kémiai reakció eredményeként az egyes kémiai elemek összes atomszáma és izotópos összetétele nem változik. A nukleáris reakciók egy másik dolog - az atommagok átalakulási folyamatai más atommagokkal vagy elemi részecskékkel való kölcsönhatásuk eredményeként, például az alumínium magnéziummá történő átalakulása:

$↙(13)↖(27)(Al)+ ()↙(1)↖(1)(H)=()↙(12)↖(24)(Mg)+()↙(2)↖(4 )(Ő)$

A kémiai reakciók osztályozása sokrétű, i.e. különféle tulajdonságokon alapulhat. De ezen jellemzők bármelyike ​​tartalmazhat reakciókat szervetlen és szerves anyagok között.

Tekintsük a kémiai reakciók osztályozását különböző kritériumok szerint.

A kémiai reakciók osztályozása a reagensek száma és összetétele szerint. Az anyag összetételének megváltoztatása nélkül fellépő reakciók

A szervetlen kémiában az ilyen reakciók magukban foglalják az egyik kémiai elem allotróp módosulását eredményező folyamatokat, például:

$С_((grafit))⇄С_((gyémánt))$

$S_((rombikus))⇄S_((monoklinikus))$

$Р_((fehér))⇄Р_((piros))$

$Sn_((fehér ón))⇄Sn_((szürke ón))$

$3О_(2(oxigén))⇄2О_(3(ózon))$.

A szerves kémiában az ilyen típusú reakciók közé tartozhatnak az izomerizációs reakciók, amelyek anélkül mennek végbe, hogy nemcsak az anyagok molekuláinak minőségi, hanem mennyiségi összetételét is megváltoztatnák, például:

1. Alkánok izomerizációja.

Az alkánok izomerizációs reakciója nagy gyakorlati jelentőséggel bír, mert az izoszerkezetű szénhidrogének kisebb detonációs képességgel rendelkeznek.

2. Alkének izomerizációja.

3. Alkin izomerizáció(A.E. Favorsky reakciója).

4. Haloalkánok izomerizációja(A.E. Favorsky).

5. Ammónium-cianát izomerizálása melegítéssel.

A karbamidot először F. Wöhler szintetizálta 1882-ben ammónium-cianát izomerizálásával hevítés közben.

Egy anyag összetételének megváltozásával fellépő reakciók

Az ilyen reakcióknak négy típusa különböztethető meg: kombináció, bomlás, helyettesítés és csere.

1. Összetett reakciók- Ezek olyan reakciók, amelyek során két vagy több anyagból egy összetett anyag keletkezik.

A szervetlen kémiában a vegyületreakciók sokfélesége figyelembe vehető a kénsav kénből történő előállítására szolgáló reakciók példáján:

1) kén-oxid előállítása (IV):

$S+O_2=SO_2$ - két egyszerű anyagból egy összetett anyag keletkezik;

2) kén-oxid (VI) előállítása:

$2SO_2+O_2(⇄)↖(t,p,kat.)2SO_3$ - egyszerű és összetett anyagokból egy összetett anyag keletkezik;

3) kénsav előállítása:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ - két összetett anyag egy komplex anyagot alkot.

Példa egy összetett reakcióra, amelyben egy komplex anyag kettőnél több kiindulási anyagból képződik, a salétromsav előállításának végső szakasza:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

A szerves kémiában az összekapcsolási reakciókat általában addíciós reakcióknak nevezik. Az ilyen reakciók sokfélesége megfontolható a telítetlen anyagok, például az etilén tulajdonságait jellemző reakcióblokk példáján:

1) hidrogénezési reakció - hidrogén hozzáadása:

$CH_2(=)↙(etén)CH_2+H_2(→)↖(Ni,t°)CH_3(-)↙(etán)CH_3;$

2) hidratációs reakció - víz hozzáadása:

$CH_2(=)↙(etén)CH_2+H_2O(→)↖(H_3PO_4,t°)(C_2H_5OH)↙(etanol);$

3) polimerizációs reakció:

$(nCH_2=CH_2)↙(etilén)(→)↖(p,kat.,t°)((-CH_2-CH_2-)_n)↙(polietilén)$

2. Bomlási reakciók- Ezek olyan reakciók, amelyek során egy összetett anyagból több új anyag keletkezik.

A szervetlen kémiában az ilyen reakciók sokfélesége figyelembe vehető egy reakcióblokk példáján keresztül oxigén előállítására laboratóriumi módszerekkel:

1) a higany(II)-oxid bomlása:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$ - egy összetett anyagból két egyszerű keletkezik;

2) a kálium-nitrát bomlása:

$2KNO_3(→)↖(t°)2KNO_2+O_2$ - egy összetett anyagból egy egyszerű és egy komplex keletkezik;

3) a kálium-permanganát bomlása:

$2KMnO_4(→)↖(t°)K_2MnO_4+MnO_2+O_2$ - egy komplex anyagból két komplex és egy egyszerű keletkezik, i.e. három új anyag.

A szerves kémiában a bomlási reakciókat a laboratóriumi és ipari etilén előállítására szolgáló reakcióblokk példáján keresztül lehet figyelembe venni:

1) etanol dehidratációs reakciója (víz eltávolítása):

$C_2H_5OH(→)↖(H_2SO_4,t°)CH_2=CH_2+H_2O;$

2) az etán dehidrogénezési reakciója (hidrogén eltávolítása):

$CH_3—CH_3(→)↖(Cr_2O_3500°C)CH_2=CH_2+H_2;$

3) propán krakkolási reakció:

$CH_3-CH_2CH_3(→)↖(t°)CH_2=CH_2+CH_4.$

3. Szubsztitúciós reakciók- ezek olyan reakciók, amelyek eredményeként egy egyszerű anyag atomjai helyettesítik egy összetett anyag elemének atomjait.

A szervetlen kémiában az ilyen folyamatok példája egy reakcióblokk, amely például fémek tulajdonságait jellemzi:

1) alkáli- és alkáliföldfémek kölcsönhatása vízzel:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$

2) fémek kölcsönhatása oldatban lévő savakkal:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$;

3) fémek kölcsönhatása oldatban lévő sókkal:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) metallotermia:

$2Al+Cr_2O_3(→)↖(t°)Al_2O_3+2Cr$.

A szerves kémia tanulmányozásának tárgya nem egyszerű anyagok, hanem csak vegyületek. Ezért a helyettesítési reakció példájaként bemutatjuk a telített vegyületek, különösen a metán legjellemzőbb tulajdonságát, a hidrogénatomok halogénatomokkal való helyettesíthetőségét:

$CH_4+Cl_2(→)↖(hν)(CH_3Cl)↙(klórmetán)+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→(CH_2Cl_2)↙(diklór-metán)+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→(CHCl_3)↙(triklór-metán)+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→(CCl_4)↙(szén-tetraklorid)+HCl$.

Egy másik példa egy aromás vegyület (benzol, toluol, anilin) ​​brómozása:

Figyeljünk a szerves anyagok szubsztitúciós reakcióinak sajátosságára: az ilyen reakciók eredményeként nem egy egyszerű és egy összetett anyag képződik, mint a szervetlen kémiában, hanem két összetett anyag.

A szerves kémiában a szubsztitúciós reakciók két összetett anyag közötti reakciókat is magukban foglalnak, például a benzol nitrálását:

$C_6H_6+(HNO_3)↙(benzol)(→)↖(H_2SO_4(konc.),t°)(C_6H_5NO_2)↙(nitrobenzol)+H_2O$

Formálisan ez egy cserereakció. Az a tény, hogy ez egy helyettesítési reakció, csak akkor válik világossá, ha figyelembe vesszük a mechanizmusát.

4. Cserereakciók- Ezek olyan reakciók, amelyek során két összetett anyag kicseréli az alkotórészeit.

Ezek a reakciók az elektrolitok tulajdonságait jellemzik, és az oldatokban Berthollet-szabály szerint mennek végbe, azaz. csak akkor, ha az eredmény csapadék, gáz vagy enyhén disszociáló anyag képződése (például $H_2O$).

A szervetlen kémiában ez olyan reakcióblokk lehet, amely például a lúgok tulajdonságait jellemzi:

1) semlegesítési reakció, amely só és víz képződésével megy végbe:

$NaOH+HNO_3=NaNO_3+H_2O$

vagy ionos formában:

$OH^(-)+H^(+)=H_2O$;

2) a lúg és a só reakciója, amely gáz képződésével megy végbe:

$2NH_4Cl+Ca(OH)_2=CaCl_2+2NH_3+2H_2O$

vagy ionos formában:

$NH_4^(+)+OH^(-)=NH_3+H_2O$;

3) lúg és só reakciója, amely csapadék képződésével megy végbe:

$CuSO_4+2KOH=Cu(OH)_2↓+K_2SO_4$

vagy ionos formában:

$Cu^(2+)+2OH^(-)=Cu(OH)_2↓$

A szerves kémiában olyan reakcióblokkot vehetünk figyelembe, amely például az ecetsav tulajdonságait jellemzi:

1) reakció, amely gyenge elektrolit képződésével jön létre - $H_2O$:

$CH_3COOH+NaOH⇄NaCH_3COO+H_2O$

$CH_3COOH+OH^(-)⇄CH_3COO^(-)+H_2O$;

2) reakció, amely gáz képződésével megy végbe:

$2CH_3COOH+CaCO_3=2CH_3COO^(-)+Ca^(2+)+CO_2+H_2O$;

3) csapadék képződésével fellépő reakció:

$2CH_3COOH+K_2SiO_3=2KCH_3COO+H_2SiO_3↓$

$2CH_3COOH+SiO_3^(−)=2CH_3COO^(−)+H_2SiO_3↓$.

A kémiai reakciók osztályozása a kémiai elemeket alkotó anyagok oxidációs állapotának változása szerint

Az elemek oxidációs állapotának megváltozásával járó reakciók, vagy redox reakciók.

Ezek számos reakciót tartalmaznak, beleértve az összes szubsztitúciós reakciót, valamint azokat a kombinációs és bomlási reakciókat, amelyekben legalább egy egyszerű anyag vesz részt, például:

1.$(Mg)↖(0)+(2H)↖(+1)+SO_4^(-2)=(Mg)↖(+2)SO_4+(H_2)↖(0)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukálószer)(→)↖(oxidáció)(Mg)↖(+2)$

$((2H)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidálószer)(→)↖(redukció)(H_2)↖(0)$

2.$(2Mg)↖(0)+(O_2)↖(0)=(2Mg)↖(+2)(O)↖(-2)$

$((Mg)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukálószer)(→)↖(oxidáció)(Mg)↖(+2)|4|2$

$((O_2)↖(0)+4(e)↖(-))↙(oxidálószer)(→)↖(redukció)(2O)↖(-2)|2|1$

Mint emlékszik, a komplex redoxreakciókat az elektronegyensúlyi módszerrel állítják össze:

$(2Fe)↖(0)+6H_2(S)↖(+6)O_(4(k))=(Fe_2)↖(+3)(SO_4)_3+3(S)↖(+4)O_2+ 6H_2O $

$((Fe)↖(0)-3(e)↖(-))↙(redukálószer)(→)↖(oxidáció)(Fe)↖(+3)|2$

$((S)↖(+6)+2(e)↖(-))↙(oxidálószer)(→)↖(redukció)(S)↖(+4)|3$

A szerves kémiában a redoxreakciók szembetűnő példája az aldehidek tulajdonságai:

1. Az aldehideket a megfelelő alkoholokká redukálják:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(H_2)↖(0))↙(\szöveg"ecetsavdehid") ( →)↖(Ni,t°)(CH_3-(C)↖(-1)(H_2)↖(+1)(O)↖(-2)(H)↖(+1))↙(\text " etilalkohol")$

$((C)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidálószer)(→)↖(redukció)(C)↖(-1)|1$

$((H_2)↖(0)-2(e)↖(-))↙(redukálószer)(→)↖(oxidáció)2(H)↖(+1)|1$

2. Az aldehidek a megfelelő savakká oxidálódnak:

$(CH_3-(C)↖(+1) ()↖(O↖(-2))↙(H↖(+1))+(Ag_2)↖(+1)(O)↖(-2)) ↙(\szöveg"ecetsavdehid"))(→)↖(t°)(CH_3-(Ag)↖(0)(C)↖(+3)(O)↖(-2)(OH)↖(-2 +1)+2(Ag)↖(0)↓)↙(\text"etilalkohol")$

$((C)↖(+1)-2(e)↖(-))↙(redukálószer)(→)↖(oxidáció)(C)↖(+3)|1$

$(2(Ag)↖(+1)+2(e)↖(-))↙(oxidálószer)(→)↖(redukció)2(Ag)↖(0)|1$

Olyan reakciók, amelyek a kémiai elemek oxidációs állapotának megváltoztatása nélkül mennek végbe.

Ezek közé tartozik például az összes ioncsere reakció, valamint:

• sok összetett reakció:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

• számos bomlási reakció:

$2Fe(OH)_3(→)↖(t°)Fe_2O_3+3H_2O;$

• észterezési reakciók:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

A kémiai reakciók osztályozása termikus hatás szerint

A hőhatás alapján a reakciókat exoterm és endoterm reakciókra osztják.

Exoterm reakciók.

Ezek a reakciók energia felszabadulásával mennek végbe.

Ezek közé tartozik szinte az összes összetett reakció. Ritka kivétel a nitrogén-oxid (II) nitrogénből és oxigénből történő szintézisének endoterm reakciója, valamint a hidrogéngáz és a szilárd jód reakciója:

$N_2+O_2=2NO - Q$,

$H_(2(g))+I(2(t))=2HI - Q$.

A fénykibocsátással járó exoterm reakciókat égési reakciók közé soroljuk, például:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Az etilén hidrogénezése egy példa az exoterm reakcióra:

$CH_2=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3-CH_3+Q$

Szobahőmérsékleten működik.

Endoterm reakciók

Ezek a reakciók az energia elnyelésével mennek végbe.

Nyilvánvaló, hogy ezek szinte minden bomlási reakciót tartalmaznak, például:

a) mészkő kalcinálása:

$CaCO_3(→)↖(t°)CaO+CO_2-Q;$

b) butános krakkolás:

A reakció eredményeként felszabaduló vagy elnyelt energia mennyiségét ún a reakció termikus hatása, és az ezt a hatást jelző kémiai reakció egyenletét ún termokémiai egyenlet, Például:

$H_(2(g))+Cl_(2(g))=2HCl_((g))+92,3 kJ,$

$N_(2(g))+O_(2(g))=2NO_((g)) - 90,4 kJ$.

A kémiai reakciók osztályozása a reagáló anyagok aggregációs állapota szerint (fázisösszetétel)

Heterogén reakciók.

Ezek olyan reakciók, amelyekben a reagensek és a reakciótermékek különböző aggregációs állapotban vannak (különböző fázisokban):

$2Al_((t))+3CuCl_(2(sol))=3Cu_((t))+2AlCl_(3(sol))$,

$CaC_(2(t))+2H_2O_((l))=C_2H_2+Ca(OH)_(2(oldat))$.

Homogén reakciók.

Ezek olyan reakciók, amelyekben a reagensek és a reakciótermékek azonos aggregációs állapotban vannak (ugyanabban a fázisban):

A kémiai reakciók osztályozása katalizátor részvétele szerint

Nem katalitikus reakciók.

Nem katalitikus reakciók lépnek fel katalizátor részvétele nélkül:

$2HgO(→)↖(t°)2Hg+O_2$,

$C_2H_4+3O_2(→)↖(t°)2CO_2+2H_2O$.

Katalitikus reakciók.

A katalitikus reakciók folyamatban vannak katalizátor részvételével:

$2KClO_3(→)↖(MnO_2,t°)2KCl+3O_2,$

$(C_2H_5OH)↙(etanol)(→)↖(H_2SO-4,t°)(CH_2=CH_2)↙(etén)+H_2O$

Mivel az élő szervezetek sejtjeiben végbemenő összes biológiai reakció speciális, fehérje jellegű biológiai katalizátorok - enzimek - részvételével megy végbe, ezek mind katalitikusak, pontosabban: enzimatikus.

Meg kell jegyezni, hogy a vegyipar több mint $70%-a használ katalizátort.

A kémiai reakciók osztályozása irány szerint

Visszafordíthatatlan reakciók.

Visszafordíthatatlan reakciók ilyen körülmények között csak egy irányba áramlik.

Ide tartozik minden olyan cserereakció, amely csapadék, gáz vagy enyhén disszociáló anyag (víz) képződésével jár, valamint minden égési reakció.

Reverzibilis reakciók.

A reverzibilis reakciók ilyen körülmények között egyidejűleg két ellentétes irányban mennek végbe.

Az ilyen reakciók túlnyomó többsége az.

A szerves kémiában a reverzibilitás jelét a folyamatok antonimája tükrözi:

• hidrogénezés - dehidrogénezés;
• hidratálás - kiszáradás;
• polimerizáció - depolimerizáció.

Minden észterezési reakció (az ellenkező folyamatot, mint tudják, hidrolízisnek nevezik) és a fehérjék, észterek, szénhidrátok és polinukleotidok hidrolízise reverzibilis. A reverzibilitás az élő szervezet legfontosabb folyamatának, az anyagcserének az alapja.

>> Kémia: A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában

A szerves anyagok reakciói formálisan négy fő típusra oszthatók: helyettesítés, összeadás, elimináció (elimináció) és átrendeződés (izomerizáció). Nyilvánvaló, hogy a szerves vegyületek reakcióinak teljes változata nem redukálható a javasolt osztályozás keretébe (például égési reakciók). Egy ilyen besorolás azonban segít analógiák kialakításában a szervetlen anyagok között előforduló reakciók osztályozásával, amelyek már ismertek a szervetlen kémia során.

Jellemzően a reakcióban részt vevő fő szerves vegyületet szubsztrátumnak nevezik, a reakció másik komponensét pedig hagyományosan reagensnek tekintik.

Szubsztitúciós reakciók

Azokat a reakciókat, amelyek eredményeképpen az eredeti molekulában (szubsztrátumban) egy atom vagy atomcsoport más atomokkal vagy atomcsoportokkal helyettesítődik, szubsztitúciós reakcióknak nevezzük.

A szubsztitúciós reakciók telített és aromás vegyületeket, például alkánokat, cikloalkánokat vagy aréneket foglalnak magukban.

Mondjunk példákat ilyen reakciókra.

A szerves anyagok reakciói formálisan négy fő típusra oszthatók: helyettesítés, összeadás, elimináció (elimináció) és átrendeződés (izomerizáció). Nyilvánvaló, hogy a szerves vegyületek reakcióinak teljes változata nem redukálható a javasolt osztályozás keretébe (például égési reakciók). Egy ilyen besorolás azonban segít analógiák kialakításában a szervetlen anyagok között előforduló reakciók osztályozásával, amelyek már ismertek a szervetlen kémia során.

Jellemzően a reakcióban részt vevő fő szerves vegyületet szubsztrátumnak nevezik, a reakció másik komponensét pedig hagyományosan reagensnek tekintik.

Szubsztitúciós reakciók

Azokat a reakciókat, amelyek eredményeképpen az eredeti molekulában (szubsztrátumban) egy atom vagy atomcsoport más atomokkal vagy atomcsoportokkal helyettesítődik, szubsztitúciós reakcióknak nevezzük.

A szubsztitúciós reakciók telített és aromás vegyületeket, például alkánokat, cikloalkánokat vagy aréneket foglalnak magukban.

Mondjunk példákat ilyen reakciókra.

Fény hatására a metánmolekulában a hidrogénatomok helyettesíthetők halogénatomokkal, például klóratomokkal:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Egy másik példa a hidrogén halogénnel való helyettesítésére a benzol bróm-benzollá való átalakítása:

Ennél az írási formánál a reagensek, a katalizátor és a reakciókörülmények a nyíl fölé, alatta pedig a szervetlen reakciótermékek.

Addíciós reakciók

Addíciós reakcióknak nevezzük azokat a reakciókat, amelyekben két vagy több egymásra reagáló anyag molekula egyesül.

A telítetlen vegyületek, például alkének vagy alkinok addíciós reakciókon mennek keresztül. Attól függően, hogy melyik molekula működik reagensként, megkülönböztetünk hidrogénezést (vagy redukciót), halogénezést, hidrohalogénezést, hidratálást és egyéb addíciós reakciókat. Mindegyikhez bizonyos feltételek szükségesek.

1 . Hidrogénezés - hidrogénmolekula hozzáadásának reakciója többszörös kötésen keresztül:

CH3-CH = CH2 + H2 → CH3-CH2-CH3

propén propán

2 . Hidrohalogénezés - hidrogén-halogenid addíciós reakció (például hidroklórozás):

CH2=CH2 + HCl → CH3-CH2-CI

etén klór-etán

3 . Halogénezés - halogén addíciós reakció (például klórozás):

CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2CI

etén 1,2-diklór-etán

4 . Polimerizáció - az addíciós reakció speciális típusa, amelyben egy kis molekulatömegű anyag molekulái egymással kombinálva nagyon nagy molekulatömegű anyag molekuláit képezik - makromolekulákat.

Polimerizációs reakciók - ezek azok a folyamatok, amelyek során egy kis molekulatömegű anyag (monomer) sok molekuláját egy polimer nagy molekuláivá (makromolekuláivá) egyesítik.

A polimerizációs reakcióra példa a polietilén előállítása etilénből (eténből) ultraibolya sugárzás és egy R gyökös polimerizációs iniciátor hatására.

A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában

Eliminációs reakciók

Azokat a reakciókat, amelyek eredményeképpen több új anyag molekulái képződnek az eredeti vegyület molekulájából, eliminációs vagy eliminációs reakcióknak nevezzük.

Ilyen reakciók például az etilén előállítása különböző szerves anyagokból.

A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában

Az eliminációs reakciók közül különösen fontos a szénhidrogének termikus hasításának reakciója, amelyen az alkánok krakkolása alapul - a legfontosabb technológiai folyamat:

A legtöbb esetben egy kis molekulának az alapanyag molekulájáról történő lehasadása további n-kötés képződéséhez vezet az atomok között. Az eliminációs reakciók bizonyos körülmények között és bizonyos reagensekkel mennek végbe. A megadott egyenletek csak ezeknek a transzformációknak a végeredményét tükrözik.

Izomerizációs reakciók

Izomerizációs reakcióknak nevezzük azokat a reakciókat, amelyek eredményeként egy anyag molekulái képződnek más, azonos minőségi és mennyiségi összetételű, azaz azonos molekulaképletű anyagok molekuláiból.

Ilyen reakció például a lineáris alkánok szénvázának elágazó láncúakká történő izomerizációja, amely alumínium-kloridon magas hőmérsékleten megy végbe:

A kémiai reakciók típusai a szerves kémiában

1 . Milyen típusú ez a reakció:

a) klór-metán kinyerése metánból;

b) bróm-benzol kinyerése benzolból;

c) klór-etán előállítása etilénből;

d) etilén előállítása etanolból;

e) bután átalakítása izobutánná;

f) etán-dehidrogénezés;

g) bróm-etán átalakítása etanollá?

2 . Milyen reakciók jellemzőek: a) alkánokra; b) alkének? Mondjon példákat a reakciókra!

3 . Mik az izomerizációs reakciók jellemzői? Mi a közös azokban a reakciókban, amelyek egy kémiai elem allotróp módosulását eredményezik? Adj rá példákat.

4. Mely reakciókban (addíció, szubsztitúció, elimináció, izomerizáció) a kiindulási vegyület molekulatömege:

a) növekszik;

b) csökken;

c) nem változik;

d) a reagenstől függően nő vagy csökken?