6.15: خلاصه
- Page ID
- 215594
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)تمام واکنش های شیمیایی، چه در آزمایشگاه و چه در موجودات زنده، از قوانین شیمیایی یکسانی پیروی می کنند. برای درک هر دو شیمی آلی و بیولوژیکی، لازم است که نه تنها بدانیم چه اتفاقی می افتد، بلکه باید بدانیم که چرا و چگونه واکنش های شیمیایی رخ می دهد. در این فصل، ما نگاهی کوتاه به انواع اساسی واکنش های آلی، ما دیده ایم که چرا واکنش ها رخ می دهد، و ما دیده ایم که چگونه واکنش ها را می توان توصیف کرد.
چهار نوع واکنش متداول وجود دارد: واکنش های اضافی زمانی اتفاق می افتد که دو واکنش دهنده با هم جمع می شوند تا یک محصول واحد تولید کنند؛ واکنش های حذف زمانی اتفاق می افتد که یک واکنش دهنده از هم جدا می شود تا دو محصول بدهد؛ واکنش های جایگزینی زمانی اتفاق می افتد که دو واکنش دهنده قطعات را برای تولید دو محصول جدید مبادله می کنند.
شرح کاملی از چگونگی رخ دادن یک واکنش، مکانیسم آن نامیده میشود. دو نوع کلی مکانیسم وجود دارد که اکثر واکنش ها توسط آنها انجام می شود: مکانیسم های رادیکال و مکانیسم های قطبی. واکنش های قطبی، نوع رایج تر، به دلیل تعامل جذاب بین یک سایت هسته دوست (غنی از الکترون) در یک مولکول و یک مکان الکتروفیل (الکترون ضعیف) در مولکول دیگر رخ می دهد. هنگامی که هسته دوست یک جفت الکترون به الکتروفیل اهدا می کند، یک پیوند در یک واکنش قطبی تشکیل می شود. این انتقال الکترون ها با یک پیکان منحنی نشان داده می شود که جهت حرکت الکترون از هسته دوست به الکتروفیل را نشان می دهد. واکنش های رادیکال شامل گونه هایی است که تعداد الکترون های عجیب و غریب دارند. پیوند زمانی تشکیل می شود که هر واکنش دهنده یک الکترون اهدا کند.
تغییرات انرژی که در طول واکنش اتفاق می افتد را می توان با در نظر گرفتن هر دو نرخ (سرعت واکنش ها) و تعادل (چقدر واکنش ها رخ می دهد) توصیف کرد. موقعیت یک تعادل شیمیایی با مقدار تغییر انرژی آزاد (Δ G) برای واکنش تعیین می شود، جایی که Δ G = Δ H - T Δ S. اصطلاح آنتالپی (Δ H) مربوط به تغییر خالص در قدرت پیوندهای شیمیایی شکسته شده و تشکیل شده در طول واکنش است. اصطلاح آنتروپی (Δ S) مربوط به تغییر در مقدار تصادفی مولکولی در طول واکنش است. واکنش هایی که دارای مقادیر منفی Δ G انرژی آزاد می کنند، گفته می شود که اگزرگونیک هستند و تعادل مطلوبی دارند. واکنش هایی که دارای مقادیر مثبت Δ G هستند انرژی را جذب می کنند، گفته می شود اندرگونیک هستند و تعادل نامطلوبی دارند.
یک واکنش را می توان به صورت تصویری با استفاده از نمودار انرژی توصیف کرد که مسیر واکنش را از واکنش دهنده ها از طریق حالت گذار به محصول دنبال می کند. حالت گذار یک مجموعه فعال است که در بالاترین نقطه انرژی یک واکنش رخ می دهد. مقدار انرژی مورد نیاز واکنش دهنده ها برای رسیدن به این نقطه بالا، انرژی فعال سازی، Δ G ‡ است. هرچه انرژی فعال سازی بیشتر باشد، واکنش کندتر می شود.
بسیاری از واکنش ها در بیش از یک مرحله انجام می شود و شامل تشکیل یک واکنش میانی است. واسطه گونه ای است که در حداقل انرژی بین مراحل روی منحنی واکنش قرار دارد و به طور خلاصه در طی یک واکنش تشکیل می شود.