Στοιχειώδης Αντίδραση Ορισμός και Παραδείγματα (Χημεία)

Στη χημεία, μια στοιχειώδης αντίδραση είναι μια χημική αντίδραση που προχωρά σε ένα μόνο βήμα με μία μόνο μεταβατική κατάσταση (αντιδρώντα → προϊόντα). Μια στοιχειώδης αντίδραση δεν μπορεί να αναλυθεί σε απλούστερες αντιδράσεις και γενικά δεν έχει ενδιάμεσα. Αντίθετα, μια σύνθετη αντίδραση ή μη στοιχειώδη αντίδραση ή σύνθετη αντίδραση αποτελείται από πολλαπλές στοιχειώδεις αντιδράσεις, με ενδιάμεσες και πολλαπλές μεταβατικές καταστάσεις (αντιδρόν → ενδιάμεσα → προϊόντα).

Παραδείγματα στοιχειωδών αντιδράσεων

Οι στοιχειώδεις αντιδράσεις είναι κοινές στη χημεία. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• Ισομερισμός Cis-trans
• Ρακεμοποίηση
• Αντιδράσεις θερμικής αποσύνθεσης:
  CuCO3(s) → CuO(s) + CO2(g)
  2HI → H₂ + I₂
  C₄ H₈ → 2 Γ₂ H₄
• Αντιδράσεις ανοίγματος δακτυλίου
• Πολλές αντιδράσεις μεταξύ αερίων:
  ΟΧΙ₂ (ζ) + CO(g) → NO(g) + CO₂ (σολ)
  2NO(g) + Cl₂ (ζ) → 2NOCl(g)
• Ραδιενεργή διάσπαση
• Πυρηνόφιλη υποκατάσταση

Τύποι στοιχειωδών αντιδράσεων

Μια μέθοδος ταξινόμησης των στοιχειωδών αντιδράσεων είναι ανάλογα με τη μοριακό τους χαρακτήρα. Μοριακότητα αναφέρεται στον αριθμό των αντιδρώντων σωματιδίων που εμπλέκονται σε μια χημική αντίδραση. Επειδή μιλάμε για ολόκληρα άτομα ή μόρια, η μοριακή τιμή έχει μια ακέραια τιμή:μονομοριακή (1), διμοριακή (2) ή τερμοριακή (3). Οι θερμομοριακές αντιδράσεις είναι σπάνιες. Δεν υπάρχουν γνωστές στοιχειώδεις αντιδράσεις που να περιλαμβάνουν τέσσερα ή περισσότερα μόρια.

Ακολουθεί ένας πίνακας που συνοψίζει τους τύπους των στοιχειωδών αντιδράσεων, τη μορικότητά τους και τους νόμους του ρυθμού τους:

Μοριακότητα	Στοιχείο Βήμα	Νόμος τιμών	Παράδειγμα
Μονομοριακό	A → Προϊόντα	rate =k[A]	N2 O4 (ζ) → 2ΟΧΙ2 (ζ)
Διμοριακή	A + A → Προϊόντα	rate =k[A]	2NOCl → 2NO(g) + Cl2 (ζ)
Βιομοριακή	A + B → Προϊόντα	rate =k[A][B]	CO(g) + NO3 (ζ) → ΟΧΙ2 (ζ) + CO2 (ζ)
Τερμοριακή	A + A + A → Προϊόντα	rate =k[A]
Τερμοριακή	A + A + B → Προϊόντα	rate =k[A][B]	2NO(g) + O2 (ζ) → 2ΟΧΙ2 (ζ)
Τερμοριακή	A + B + C → Προϊόντα	rate =k[A][B][C]	O(g) + O2 (ζ) + M → O3 (ζ) + Μ

Σειρά των αντιδράσεων

Σημειώστε ότι η σειρά αντίδρασης διαφέρει, ανάλογα με τη φύση της στοιχειώδους αντίδρασης:

• Οι μονομοριακές στοιχειώδεις αντιδράσεις είναι αντιδράσεις πρώτης τάξης.
• Οι διμοριακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις δεύτερης τάξης.
• Οι θερμομοριακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις τρίτης τάξης.

Άμεση έναντι έμμεσης αντίδρασης

Μερικές φορές ο ορισμός μιας στοιχειώδους αντίδρασης δηλώνει ότι έχει όχι ενδιάμεσα (αντιδραστικά σύμπλοκα). Στην πράξη, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Μια στοιχειώδης αντίδραση μπορεί να μην έχει ενδιάμεσα ή διαφορετικά υπάρχουν μόνο πολύ σύντομα ή η ύπαρξή τους δεν χρειάζεται για να περιγραφεί πώς συμβαίνει η αντίδραση. Η φύση του ενδιάμεσου, εάν υπάρχει, οδηγεί στην ταξινόμηση μιας στοιχειώδους αντίδρασης ως άμεσης αντίδρασης ή ως έμμεσης αντίδρασης.

Μια άμεση αντίδραση έχει ένα αντιδραστικό σύμπλεγμα με διάρκεια ζωής μικρότερη από την περίοδο περιστροφής του. Μια έμμεση αντίδραση or σύνθετη αντίδραση έχει ένα αντιδραστικό σύμπλεγμα με διάρκεια ζωής μεγαλύτερη από την περίοδο περιστροφής του. Ωστόσο, και στις δύο περιπτώσεις, το ενδιάμεσο δεν μένει αρκετά για να είναι παρατηρήσιμο υπό κανονικές συνθήκες.

Αναφορές

• Άρης, Ρ.; Gray, Ρ.; Scott, S.K. (1988). "Μοντελοποίηση κυβικής αυτοκατάλυσης με διαδοχικά διμοριακά βήματα." Επιστήμη Χημικής Μηχανικής . 43(2):207-211. doi:10.1016/0009-2509(88)85032-2
• Μάγειρας, G.B.; Gray, Ρ.; Knapp, D.G.; Scott, S.K. (1989). «Διμοριακές διαδρομές στην κυβική αυτοκατάλυση». The Journal of Physical Chemistry . 93(7):2749-2755. doi:10.1021/j100344a012
• Gillespie, D.T. (2009). «Μια συνάρτηση διμοριακής τάσης διάχυσης». The Journal of Chemical Physics . 131(16):164109. doi:10.1063/1.3253798
• IUPAC (1997). «Στοιχειώδης αντίδραση». Σύνοψη Χημικής Ορολογίας (το «Χρυσό Βιβλίο») (2η έκδ.). Oxford:Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook
• Wayne, R.P. (2002). «Αντιδράσεις θερμομοριακής προσθήκης». Encyclopedia of Atmospheric Sciences . Elsevier Science Ltd. ISBN:978-0-12-227090-1.