Промежуточный продукт реакции или промежуточный продукт представляет собой молекулярную сущность , которая формируется из реагентов (или предшествующих промежуточных продуктов ) и реагирует далее до получения непосредственно наблюдаемые продукты в химической реакции . Большинство химических реакций являются ступенчатыми , то есть для их завершения требуется более одного элементарного шага . Промежуточный продукт является продуктом реакции каждой из этих стадий, за исключением последней, которая образует конечный продукт . Реактивные промежуточные соединения обычно недолговечны и очень редко выделяются. Также из-за короткого срока службы они не остаются в смеси продуктов.
Например, рассмотрим эту гипотетическую ступенчатую реакцию:
- А + В → С + D
Реакция включает следующие элементарные этапы:
- А + В → Х *
- Х * → С + D
Химический компонент X * является промежуточным.
Определение [ править ]
ИЮПАК Золотая книга [1] определяет промежуточное соединение в качестве молекулярного объекта ( атома , иона , молекулы ...) с жизни заметно больше , чем молекулярной вибрации , который формируется (прямо или косвенно) от реагентов и реагирует далее с получением ( прямо или косвенно) продукты химической реакции . Условие времени жизни отличает истинные, химически отличные промежуточные соединения от колебательных состояний или таких переходных состояний, которые по определению имеют время жизни, близкое к времени жизни молекулярных колебаний, и, таким образом, промежуточные соединения соответствуютминимумы потенциальной энергии на глубине, превышающие доступную тепловую энергию, обусловленную температурой ( RT , где R - газовая постоянная, а T - температура).
Многие промежуточные продукты недолговечны и обладают высокой реакционной способностью, поэтому их концентрация в реакционной смеси низкая. Как всегда бывает при обсуждении химической кинетики , такие определения, как быстрые / медленные, короткие / долгоживущие, относительны и зависят от относительных скоростей всех вовлеченных реакций. Виды, которые недолговечны в одном механизме реакции , могут считаться стабильными в других, а молекулярные образования, которые являются промежуточными звеньями в некоторых механизмах, могут быть достаточно стабильными, чтобы их можно было обнаружить , идентифицировать , изолировать или использовать в качестве реагентов в других (или являться их продуктами). реакции. Промежуточные продукты реакции часто являются свободными радикалами.или нестабильные ионы. Окислительные радикалы (OOH и OH), обнаруживаемые в реакциях горения, настолько реакционноспособны, что для их постоянного образования требуется высокая температура, чтобы компенсировать их исчезновение, иначе реакция горения прекратится.
Когда необходимые условия реакции больше не преобладают, эти промежуточные соединения вступают в дальнейшую реакцию и больше не остаются в реакционной смеси. Есть некоторые операции, при которых несколько реакций запускаются в одной партии. Например, в этерификации в виде диола , А моноэфир продукт образуется первым, и может быть выделен, но те же самые реагенты и условия способствуют вторую реакции моноэфира к диэфиру . Время жизни такого «промежуточного продукта» значительно больше, чем время жизни промежуточных продуктов самой реакции этерификации ( тетраэдрических промежуточных продуктов ).
Химическая промышленность [ править ]
В химической промышленности термин промежуточный продукт может также относиться к (стабильному) продукту реакции, который сам по себе является ценным только в качестве химического вещества-прекурсора для других отраслей промышленности. Типичным примером является кумол, который получают из бензола и пропилена и используют для производства ацетона и фенола в процессе кумола . Сам по себе кумол имеет относительно небольшую ценность и обычно покупается и продается только химическими компаниями.
Пример [ править ]
Хлорирование метана
Хлорирование метана - это цепная реакция. Если анализируются только продукты анализа и реагенты, результат будет следующим:
CH4 → CCl4.
Однако в этой реакции есть промежуточные продукты. Последовательность необратимых реакций первого порядка происходит до тех пор, пока мы не дойдем до конечного продукта.
CH4 → CH3Cl → CH2Cl2 → CHCl3 → CCl4
Реагенты: CH4 Продукты: CCL
Другие элементы являются промежуточными продуктами реакции: CH3Cl, CH2Cl2 и CHCl3.
Это набор необратимых реакций первого порядка:
CH4 - CH3Cl
CH3Cl - CH2Cl2
CH2Cl2 - CHCl3
CHCl3 - CCl4
Концентрация элементов может быть рассчитана путем интегрирования системы кинетических уравнений.
Пример: хлорирование углеводородов (метан) Если анализируются только продукты и реагенты, реакция следующая: CH4 → CCl4.
Однако в этой реакции есть промежуточные реагенты, которые образуются во время последовательности необратимых реакций, пока мы не дойдем до конечного продукта. Реакция протекает в 4 этапа. Вот почему это называется цепной реакцией.
Инициирование : эта реакция может происходить путем термолиза (нагревания) или фотолиза (поглощения света), что приводит к разрыву связи молекулярного хлора.
Cl-Cl → Cl. + Кл.
Когда связь разрывается, образуется до двух высокореакционных молекул хлора.
Распространение : состоит из двух частей. Поскольку хлор сам по себе нестабилен, он вступает в реакцию с водородом метана. В итоге получается одна молекула соляной кислоты и одна молекула радикального метана. Связь второй молекулы Cl2 разорвана. И один из этих радикалов связывается с протонированным метаном. На данный момент есть несколько соединений, которые будут стабилизированы на стадии завершения.
Прекращение : это происходит, когда закончились реагенты. Эта стадия стабилизирует все реагенты, образовавшиеся во время реакции. Радикалы объединяются, и переносчики цепи теряются.
Возможны разные комбинации: Объединение метановых радикалов из связи CC, ведущее к этану.
CH3. + CH3. → CH3 - CH3
Соединение одного метанового радикала с радикалом Cl с образованием хлорметана.
CH3. + Кл. → CH3 - Cl
Объединение двух радикалов Cl с образованием газообразного хлора.
Cl. + Кл. → Cl-Cl
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Определение IUPAC Goldbook промежуточного
- Фрэнсис А. Кэри; Ричард Дж. Сандберг (1985). Продвинутая органическая химия Строение и механизмы . ISBN 978-0-306-41198-4.[ требуется страница ]
- Март, Джерри (1985). Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-85472-2.[ требуется страница ]
[1]
[2]
- ^ http://qorganica.es/QOT/T2/cloracion_metano_exported/index.html
- ^ https://www.vedantu.com/question-answer/write-notes-on-consecutive-reactions-with-class-10-chemistry-cbse-5f54f15b3035db208cf7e903#:~:text=%2DSome%20of%20the%20examples % 20 крекинга% 20 и% 20 хлорирования% 20% 20углеводородов. & Text = Из% 20выше% 20equations% 20we% 20know,% 20light% 20we% 20get% 20хлорметан .
