Школы

Т.е., при которых одни и те же исходные вещества, одновременно реагируя между собой, образуют разные продукты

Классификация сложных реакций

Большинство химических реакций, протекающих в окружающем нас мире и используемых в промышленности, являются сложными. В зависимости от механизма они подразделяются на обратимые, параллельные, последовательные, сопряжённые, цепные.

К обратимым относятся реакции, которые при данных условиях могут самопроизвольно протекать как в прямом, так и в обратном направлении. В общем виде химическое уравнение обратимой реакции записывается следующим образом:

аА + bB + … ↔ cC + dD + …,

где а, b, с, d, …. – стехиометрические коэффициенты перед формулами исходных (А, В, ….) и конечных (С, D, …) веществ.

Примером обратимого процесса, протекающего в живых организмах, может служить реакция этерификации:

R1 – COOH + HO – R2 ↔ R1 – С(O)O – R2 + H2O,

а используемого в промышленности – синтез аммиака из азота и водорода:

3 Н2 + N2 ↔ 2NH3

Cкорость обратимой реакции равна разности между скоростями прямой и обратной реакций.

Параллельными реакциями называются реакции вида:

Примером подобного типа реакций является реакция разложения бертолетовой соли KClO3, способная протекать при определённых условиях в двух направлениях

Параллельно по двум и более механизмам может протекать распад ядер атомов некоторых радиоактивных элементов. Особенно часто параллельные реакции встречаются в органической химии. Например, при сульфировании толуола серной кислотой могут одновременно образоваться орто- и парасульфопроизводные:

В некоторых случаях параллельными могут быть и биохимические реакции, протекающие в клетках живых организмов. Например, ферментативное брожение глюкозы:

1) С6H12O62 С2H5OH + 2CO2

спиртовое брожение

2) С6H12O6СH3 – CH(OH) – COOH

молочнокислое брожение

При определённых условиях многие параллельные реакции могут протекать преимущественно только в каком-нибудь одном направлении.

Скорость параллельной реакции определяется скоростью наиболее быстрой её стадии.

Последовательными называются такие реакции, в которых образование конечного продукта из исходных веществ происходит не непосредственно, а обязательно через ряд промежуточных стадий, протекающих одна за другой в строго определённой последовательности. Схематически такой процесс можно изобразить следующим образом:

А → В → С → D,

где каждой буквой обозначается отдельная стадия процесса. В общем случае число таких стадий в последовательных реакциях может быть самым разным (от нескольких единиц до нескольких десятков). Причём каждая из стадий, в свою очередь, не обязательно является простой моно- или бимолекулярной реакцией, но может быть и сложной.

Последовательные реакции распространены в природе и особенно часто они наблюдаются в биохимических процессах, протекающих в живых организмах, растениях. В качестве примера таких реакций можно привести фотосинтез и биологическое окисление глюкозы, гидролиз олиго- и полисахаридов и т.д.

Расчёт кинетики последовательных реакций сложен и достаточно точно может быть осуществлён лишь для сравнительно простых процессов, состоящих из небольшого числа стадий.

Однако, если одна из стадий последовательной реакции обладает значительно меньшей скоростью, чем все остальные, то общая скорость реакции будет определяться скоростью именно этой стадии, которая в данном случае называется лимитирующей.

Например, реакция хлорирования оксида азота (II)

2NO + Cl2 = 2NOCl

состоит из двух стадий:

1) NO + Cl2 = NOCl2;

2) NOCl2 + NO = 2NOCl

Первая стадия протекает быстро с образованием нестойкого продукта NOCl2. Вторая стадия является медленной и лимитирующей. Скорость всей реакции описывается кинетическим уравнением

u= k · CNO

и общий порядок данной реакции равен 2.

Сопряжёнными называют реакции, протекающие по следующей схеме:

А + В ® М

А + С ® D

Share
Tags :
06.04.2017