Химическая кинетика. Пурмаль А.П. - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

4. Типы химических частиц и их характерные реакции.
Наиболее общим является деление частиц на два типа: заряженных и
незаряженных (нейтральных), участвующих в двух типах реакций: в окислительно-
восстановительных и в изогипсических. Разделяют эти два типа реакций по
признаку изменения или постоянства Z - формального заряда атомов в
соединениях. Его определяют в предположениях, что в гетероядерных
соединениях все связи ионные; Z = 0 для свободных атомов и атомов в составе
гомоядерных молекул Cl
2
, O
3
, P
4
, S
8
и т.п.; в подавляющем большинстве
гетероядерных соединений Z(H) = + 1 и Z(0) = – 2. К изогипсическим относятся
все реакции изомеризации, полимеризации, распада молекул на симметричные
фрагменты, электролитической диссоциации и обратной реакции ионной
рекомбинации и некоторые другие:
CH
2
= CH
2
→ (-CH
2
-CH
2
-)
n
Z(C) = – 2, Z(H) = + 1
и в исходных, и в конечных частицах; аналогично для реакций:
NaCl→ Na
+
+ Cl
-
; Z(Na) = + 1, Z(Cl) = – 1;
C
2
H
6
→ 2CH
3
; Z(C) = – 3, Z(H) = + 1.
Все остальные реакции относят к окислительно-восстановительным:
Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
; Z(Zn) = 0 → +2, Z(H) = +1 → 0;
C
2
H
4
Cl
2
→ C
2
H
4
+ Cl
2
; Z(C) = –1 → –2, Z(Cl) = –1 → 0;
CO + 2H
2
→ CH
3
OH; Z(C) = +2 → –2, Z(H) = 0 → +1.
Окислительно-восстановительным является и важнейший природный процесс
фотосинтеза:
nCO
2
+ 2nAH
2
+ hν→.. →(HCOH)
n
+ nA
2
; Z
C
= +4 → 0; Z
А
= 0 → +1.
где AH
2
- вода для высших растений и сине-зеленых водорослей,
сероводород для фотосинтезирующих серобактерий, различные органические
соединения для несерных пурпурных бактерий.
Недостатком деления частиц на два типа, как и их реакций, является
излишняя общность. При таком делении исчезает столь важная характеристика
как механизм реакции, а реакционноспособность однотипных по этой
классификации частиц, как например, H и CCl
4
или газового иона N
2
+
и иона H
+
в
растворе не может сравниваться ни по каким показателям.
Более информативным и конкретным является деление частиц по физико-
химическим признакам с анализом характерных реакций частиц каждого типа.
В земных условиях наиболее распространенной и устойчивой формой
существования веществ является молекулярная. Признаком молекул служит
электронейтральность частиц, включающих два и более атомов и четное
число валентных электронов. В этой форме существует более 7 миллионов
описанных веществ при практической неограниченности числа комбинаций
различных атомов в форме молекул. Энергия связи атомов в молекулах варьирует
от нескольких десятков до нескольких сотен кДж/моль. Самой прочной является
связь в молекуле CO (1075 кДж/моль), а среди простых связей наибольшая
энергия характеризует связи Li–F и H–F (578 и 565 кДж/моль). При разрыве
химической связи (гомо- или гетеролитическом) образуются атомы и свободные
радикалы или же ионы:
А
•
+ В
•
←
-гомо
A : B
→
-гетеро
А
+
+ :В
–
           4. Типы химических частиц и их характерные реакции.

      Наиболее общим является деление частиц на два типа: заряженных и
незаряженных (нейтральных), участвующих в двух типах реакций: в окислительно-
восстановительных и в изогипсических. Разделяют эти два типа реакций по
признаку изменения или постоянства Z - формального заряда атомов в
соединениях. Его определяют в предположениях, что в гетероядерных
соединениях все связи ионные; Z = 0 для свободных атомов и атомов в составе
гомоядерных молекул Cl2, O3, P4, S8 и т.п.; в подавляющем большинстве
гетероядерных соединений Z(H) = + 1 и Z(0) = – 2. К изогипсическим относятся
все реакции изомеризации, полимеризации, распада молекул на симметричные
фрагменты, электролитической диссоциации и обратной реакции ионной
рекомбинации и некоторые другие:
            CH2 = CH2→ (-CH2-CH2-)n       Z(C) = – 2, Z(H) = + 1
и в исходных, и в конечных частицах; аналогично для реакций:
            NaCl→ Na+ + Cl-;     Z(Na) = + 1, Z(Cl) = – 1;
            C2H6→ 2CH3;          Z(C) = – 3, Z(H) = + 1.
Все остальные реакции относят к окислительно-восстановительным:
            Zn + 2H+→ Zn2+ + H2;           Z(Zn) = 0 → +2, Z(H) = +1 → 0;
            C2H4Cl2→ C2H4 + Cl2;           Z(C) = –1 → –2, Z(Cl) = –1 → 0;
            CO + 2H2→ CH3OH;               Z(C) = +2 → –2, Z(H) = 0 → +1.
Окислительно-восстановительным является и важнейший природный процесс
фотосинтеза:
            nCO2 + 2nAH2 + hν→.. →(HCOH)n + nA2; ZC = +4 → 0; ZА = 0 → +1.
      где AH2 - вода для высших растений и сине-зеленых водорослей,
сероводород для фотосинтезирующих серобактерий, различные органические
соединения для несерных пурпурных бактерий.
      Недостатком деления частиц на два типа, как и их реакций, является
излишняя общность. При таком делении исчезает столь важная характеристика
как механизм реакции, а реакционноспособность однотипных по этой
классификации частиц, как например, H и CCl4 или газового иона N2+ и иона H+ в
растворе не может сравниваться ни по каким показателям.
      Более информативным и конкретным является деление частиц по физико-
химическим признакам с анализом характерных реакций частиц каждого типа.
      В земных условиях наиболее распространенной и устойчивой формой
существования веществ является молекулярная. Признаком молекул служит
электронейтральность частиц, включающих два и более атомов и четное
число валентных электронов. В этой форме существует более 7 миллионов
описанных веществ при практической неограниченности числа комбинаций
различных атомов в форме молекул. Энергия связи атомов в молекулах варьирует
от нескольких десятков до нескольких сотен кДж/моль. Самой прочной является
связь в молекуле CO (1075 кДж/моль), а среди простых связей наибольшая
энергия характеризует связи Li–F и H–F (578 и 565 кДж/моль). При разрыве
химической связи (гомо- или гетеролитическом) образуются атомы и свободные
радикалы или же ионы:

            А• + В• ←
                      A : B → А+ + :В–
                     гомо-          гетеро-

Страницы