Дипломная работа на тему: Качественные теоретические оценки влияния растворителей скорости реакций

Введение

Природа растворителя оказывает большое влияние на скорость и порядок гомогенных химических реакций. Это впервые отметили Бертло и Пеан де Сен-Жиль в 1862 г. в ходе работ по изучению этерификации уксусной кислоты этанолом: "…ход этерификации нарушается, а её скорость снижается при добавлении нейтральных растворителей, не участвующих в реакции". Ещё в 1890 г. Меншуткин изучал кинетику реакции триэтиламина с иодэтаном в 23 растворителях; в этой классической работе было показано, что скорость реакции в большей степени зависит от выбора растворителя.

Так, в диэтиловом эфире, бензоле, метаноле и бензиловом спирте скорость образования четвертичной соли была выше, чем в н-гексане, соответственно в 4, 36, 280 и 742 раза. Следовательно, путём подбора соответствующего растворителя можно существенно ускорит или замедлить химическую реакцию. Очевидно, что этот факт чрезвычайно важен как в лабораторных исследованиях, так и в химической промышленности. В отдельных случая путём простой замены растворителя удавалось повысить скорость реакции примерно в 109 раз. В этой связи становится понятной важность эмпирических правил и теорий, позволяющих выбрать наиболее подходящий для планируемой реакции растворитель[1].

Растворитель может оказывать влияние как на скорость, так и на механизм реакций. Иногда растворитель изменяет скорость процесса без изменения его механизма, но встречаются случаи, когда растворитель влияет на механизм, а скорость остаётся неизменной. Растворитель может влиять на скорость без изменения механизма реакции, вследствие изменения сил, действующих между реагирующими частицами. Такое явление иллюстрируется влиянием диэлектрической проницаемости среды на электростатические силы, действующие между реагирующими частицами. От вязкости растворителя зависит скорость диффузии и, следовательно, частота соударений реагирующих частиц, что может вызвать изменение скорости реакций, лимитируемых диффузией. Многие другие свойства растворителя, такие, как сольватация реагентов, нуклеофильность, электрофильность, когезия, способность давать водородную связь и т.д., также оказывают влияние на скорость и механизм[2].

Зависимость скорости реакции от среды можно изучать, во-первых, сравнивая скорости реакции в газовой фазе и растворе и, во-вторых, сравнивая скорости реакции в различных растворителях.

Несмотря на огромное число работ, посвящённых исследованию влияния среды на скорость химических реакций, до сих пор не существует строгой количественной теории, которая могла бы "универсально", с помощью одного уравнения, описать зависимость константы скорости реакции от природы среды, в которой происходит реакция.

Отсутствие общей теории влияния среды на кинетику химических реакций объясняется тем, что изменение растворителя может не только влиять на скорость процесса, но и зачастую усложнять механизм реакции. Учёт удельного вклада каждого из факторов чаще всего достаточно сложен, требует глубокого и всестороннего понимания свойств среды и реагирующих частиц, так как только полные сведения об этих свойствах позволят количественно учесть все типы взаимодействия реагирующих частиц со средой.

Оглавление

- Введение

- Качественные теоретические оценки влияния растворителей на скорости реакций

- Правила Хьюза-Ингольда

- Теоретическая количественная оценка влияния растворителей на скорости реакций

- Реакции между нейтральными аполярными молекулами

- Реакции между биполярными молекулами

- Реакции между нейтральными молекулами и ионами

- Реакции между ионами

- Влияние специфической сольватации на скорости химических реакций

- Роль водородной связи в химической кинетике Заключение

- Список литературы

Заключение

Имеется ряд теоретических соотношений, 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.

В работе были рассмотрены некоторые качественные и количественные оценки влияния растворителя на скорости реакций, а также роль сольватации в химической кинетике.

Список литературы

1. Райхардт К. Растворители и эффекты среды в органической химии. Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 763 с.

2. Амис Э. Влияние растворителя на скорость и механизм химических реакций. Пер с англ. / Под ред. М.И. Кабачкина. - М.: Мир, 1968. - 328 с.

. Фадеев Г.Н. Химические реакции: Пособие для учащихся. - М.: Просвещение, 1980. - 176 с.

. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. 4-е изд. Пер. с англ./ Под ред. В.Ф. Травеня. - М.: Химия, 1991. - Пер. изд.: Великобритания, 1986. - 448 с.

. Лейдлер К. Кинетика органических реакций. Пер. с англ. - М.: Мир, 1966.

. Пальм В.А. Основы количественной теории органических реакций. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Химия, 1977. - 360 с.

. Органическая электрохимия: В двух книгах: Кн. 1 / Под ред. М. Бейзера и Х. Лунда. - Пер. с англ./ Под ред. В.А. Петросяна и Л.Г. Феоктистова. - М.: Химия, 1988. - 469 с.

. Семиохин И.А. Кинетика химических реакций: Учеб. пособие. / И.А. Семиохин, Б.В. Страхов, А.И. Осипов. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 351 с.

. Эммануэль Н.М. Роль среды в радикально-цепных реакциях окисления органических соединений. / Н.М. Эммануэль, Г.Е. Заиков, З.К. Майзус. - М.: Наука, 1973. - 279 с.

. Асланов Л.А., Яценко А.В. Лекции по общей химии. Растворы и химическая кинетика. - М.: Хим. фак. МГУ им. М.В. Ломоносова, 2004.

. Фиалков Ю.Я. Растворитель как средство управления химическим процессом. - Л.: Химия, 1990. - 240 с.