Τι είναι ένα στοιχειώδες βήμα και πώς σχετίζεται με τον μηχανισμό της αντίδρασης;

Στοιχειώδες βήμα:Το δομικό στοιχείο των μηχανισμών αντίδρασης

Ένα στοιχειώδες βήμα είναι μια ενιαία, θεμελιώδη διαδικασία που συμβαίνει σε μια αντίδραση. Είναι το πιο βασικό βήμα σε έναν μηχανισμό αντίδρασης, που περιλαμβάνει μόνο ένα ή δύο μόρια κάθε φορά. Αυτά τα βήματα είναι τα δομικά στοιχεία ολόκληρης της αντίδρασης.

Δείτε πώς τα στοιχειώδη βήματα σχετίζονται με τους μηχανισμούς αντίδρασης:

1. Καταστροφή μηχανισμού:

* Ένας μηχανισμός αντίδρασης είναι μια βήμα προς βήμα περιγραφή του τρόπου με τον οποίο συμβαίνει μια αντίδραση. Πρόκειται για μια σειρά μεμονωμένων στοιχειωδών βημάτων που περιγράφουν την οδό από αντιδραστήρια σε προϊόντα.

* Κάθε στοιχειώδες βήμα αντιπροσωπεύει ένα συγκεκριμένο μοριακό συμβάν, όπως το σπάσιμο ενός δεσμού, τον σχηματισμό ενός νέου δεσμού ή τη σύγκρουση δύο μορίων.

2. Μοριακή Αρμοστεία:

* Τα στοιχειώδη βήματα ταξινομούνται από την μολυστικότητα :

* Unimolecular: Περιλαμβάνει ένα μόνο μόριο που υποβάλλεται σε αλλαγή (π.χ. αποσύνθεση).

* Bimolecular: Περιλαμβάνει δύο μόρια που συγκρούονται και αλληλεπιδρούν (π.χ. σύγκρουση που οδηγεί σε αντίδραση).

* Τερματική: Περιλαμβάνει την ταυτόχρονη σύγκρουση τριών μορίων (σπάνια λόγω της χαμηλής πιθανότητας ενός τέτοιου γεγονότος).

3. Αξιολόγηση του νόμου και των πειραματικών δεδομένων:

* Ο νόμος του επιτοκίου για ένα στοιχειώδες βήμα καθορίζεται άμεσα από την μοριακή του ικανότητα.

* Για ένα μη-ισορροπικό βήμα, ο νόμος του επιτοκίου είναι πρώτης τάξης.

* Για ένα διμοριακό βήμα, ο νόμος του επιτοκίου είναι δεύτερη τάξη.

* Τα πειραματικά δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό του νόμου του επιτοκίου μιας αντίδρασης και τον προσδιορισμό των μεμονωμένων στοιχειωδών βημάτων που εμπλέκονται στον μηχανισμό.

4. Βήμα προσδιορισμού βαθμού:

* Συχνά, ένα βήμα σε έναν μηχανισμό είναι πολύ πιο αργό από τους άλλους. Αυτό είναι γνωστό ως το βήμα-καθορισμού του ρυθμού (RDS) .

* Το RDS ελέγχει το συνολικό ρυθμό της αντίδρασης.

* Η αναγνώριση του RDS είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της κινητικής της αντίδρασης.

Παράδειγμα:

Εξετάστε την καύση του μεθανίου:

Ch₄ + 2o₂ → co₂ + 2h₂o

Αυτή η αντίδραση δεν συμβαίνει σε ένα βήμα. Αντ 'αυτού, περιλαμβάνει μια σειρά στοιχειωδών βημάτων:

1. O₂ → 2o • (Unimolecular, Slow)

2. διάδοση: Ch₄ + o • → ch₃ • + h₂o (bimocular)

3. διάδοση: Ch₃ • + o₂ → ch₂o • + oh • (bimocular)

4. Τερματισμός: 2CH₃ • → C₂H₆ (Bimolecular)

Σε αυτή την περίπτωση, το πρώτο βήμα (O₂ → 2O •) είναι το RDS επειδή είναι το πιο αργό. Αυτό το βήμα καθορίζει το συνολικό ρυθμό της διαδικασίας καύσης.

Συνοπτικά, τα στοιχειώδη βήματα είναι τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία των μηχανισμών αντίδρασης. Με την κατανόηση της φύσης αυτών των βημάτων, μπορούμε να ξεδιπλώσουμε τις πολυπλοκότητες των χημικών αντιδράσεων και να αποκτήσουμε γνώσεις για τα ποσοστά και τους μηχανισμούς τους.