48. Основи теорії хімічних перетворень

В основі теорії перехідного стану використовуються наступні положення:

1) Зіткнення часток призводить до утворення зв'язку між ними.

Нестійкий стан, в якому існують зв'язки між усіма частинками, називається перехідним станом. Його також представляють як комплекс, тимчасово утворений взаємодіючими частинками, і називають активним комплексом.

утворення і розпад активного комплексу відбувається тільки в одному напрямку.

2) Порядок утворення і розпаду комплексу такий. Взаємодіючі частинки рухаються один до одного до тих пір, поки між ними не виникне додатковий зв'язок, утворення якої призводить до ослаблення зв'язку, вже існуючої в одній з взаємодіючих молекул. Потім частинки починають розходитися. Ослаблена раніше існуючий зв'язок зникає, а виникнувший при зближенні частинок новий зв'язок залишається.

Даний постулат забороняє розпад активного комплексу на вихідні частинки. Він може розпадатися тільки з утворенням продуктів реакції.

3) утворення активного комплексу не призводить до порушення розподілу часток за швидкостями і енергій Максвелла - Больцмана.

4) Передбачається, що зміщення електронних орбіталей в частинках при утворенні активного комплексу відбувається у багато разів швидше, ніж рух атомних ядер.

Енергія активації в теорії перехідного стану має чітке трактування як величина енергетичного бар'єра, що дорівнює різниці енергій в перехідному і вихідному станах.

У лабораторії естери добувають, в основному, кип’ятінням карбонових кислот зі спиртами в присутності сульфатної кислоти. У цьому разі сульфатна кислота відіграє роль каталізатора й водовідіймальної речовини, тобто вона зв’язує утворювану воду й не дозволяє їй вступати у зворотну реакцію гідролізу утворюваного естеру(реакція естерифікації)

Реакція естерифікації є оборотною реакцією: поряд з реакцією утворення естеру відбувається зворотна реакція – реакція гідролізу.

Хімічні перетворення частіше супроводжуються гемолітичним розщепленням зв'язків С-Н з подальшим заміщенням атома Гідрогену на інші атоми або групи атомів, і для них характерні реакції заміщення, які відбуваються за радикальним механізмом (S_R)

Атом галогену, сполучений з атомом Карбону, може легко витіснятися нуклеофілом у вигляді аніона, наприклад, гідроксид-іоном, який має електронну пару.

S_N. Нуклеофільна реакція заміщення відбувається у два етапи. На 1-у етапі в результаті виходу негативно зарядженої частинки утворюється карбкатіон.2-й етап є іонною реакцією карбкатіона з багатим на електрони нуклеофілом.

S_N1-механізм — це дворівневий процес: спочатку йде повільне утворення карбокатіону, потім цей іон швидко реагує з ОН^-, утворюючи молекулу спирту.

S_N2-механізм. При цьому нуклеофільному заміщенні процес проходить однорівнево. Нуклефіл ОН^- атакує атом Карбону з боку, протилежного до атома Брому, що заміщується. В результаті атаки реалізується перехідний стан, в якому починає утворюватися зв’язок HO—С і одночасно починає розриватися зв’язок С—Вr. Нуклеофіл ОН^-, що атакується атомом Карбону, і атом Брому лежать на одній прямій, три атоми Гідрогену й атом Карбону, що атакується, розташовані в площині, перпендикулярній до цієї прямої. Процес завершується утворенням нового зв’язку С—ОН і повним розривом зв’язку С—Вr.