Влияние растворителя на химическую реакцию

Растворителем может быть любое вещество, которое превращается в раствор при растворении твердого, жидкого или газообразного растворенного вещества. Растворитель обычно представляет собой жидкость, но также может быть твердым веществом или газом.

В нашей повседневной жизни мы найдем лучший пример растворителя, то есть не что иное, как воду.

Растворители обычно используются в химических чистящих средствах, разбавителях краски, средствах для снятия лака с ногтей, клеях, пятновыводителях, моющих средствах и в средствах личной гигиены, таких как духи.

Примеры растворителей

Толуол

ацетон

Метилацетат

Гексан

Этанол

Растворители находят различные применения в химической, фармацевтической, нефтяной и газовой промышленности, в том числе в процессах химического синтеза и очистки.

Большинство других широко используемых растворителей представляют собой углеродсодержащие химические вещества. Их называют органическими растворителями. Растворители обычно имеют низкую температуру кипения, и в результате они легко испаряются или могут быть удалены с помощью различных простых процессов, называемых дистилляцией, в результате чего остается растворенное вещество. Растворители инертны по своей природе, так как не вступают в химическую реакцию с растворенными соединениями. Их также можно использовать для извлечения растворимых соединений из смеси, наиболее распространенным примером является заваривание кофе или чая горячей водой.

Классификация растворителей

Растворители в основном сгруппированы в неполярные, полярные апротонные и полярные протонные растворители.

Влияние растворителя на химическую реакцию

Растворители могут влиять на различные свойства веществ, такие как растворимость, стабильность и скорость реакции

Влияние растворителей на растворимость

Растворенное вещество растворяется в растворителе только тогда, когда оно образует благоприятные взаимодействия с растворителем. Весь этот процесс растворения зависит от изменения свободной энергии как растворенного вещества, так и растворителя. Эта свободная энергия сольватации, в свою очередь, снова зависит от нескольких факторов.

Влияние растворителей на стабильность

Различные растворители могут влиять на константу равновесия реакции путем дифференциальной стабилизации реагента или продукта. Равновесие смещается в сторону того вещества, которое преимущественно стабилизируется. Стабилизация реагента или продукта может происходить посредством любого из различных нековалентных взаимодействий с растворителем, таких как Н-связь, диполь-дипольные взаимодействия, ван-дер-ваальсовы взаимодействия и т. д.

В другом случае на ионизационное равновесие кислоты или основания влияет смена растворителя. Эффект растворителя проявляется не только из-за его кислотности или щелочности, но также из-за его диэлектрической проницаемости и его способности предпочтительно сольватировать и, таким образом, стабилизировать определенные соединения в кислотно-щелочном равновесии. Таким образом, изменение сольватирующей способности или диэлектрической проницаемости может повлиять на кислотность или щелочность.

Влияние растворителей на скорость реакции

Растворители могут влиять на скорость через эффекты равновесного растворителя, которые можно объяснить на основе теории переходного состояния. По существу, на скорость реакции влияет дифференциальная сольватация исходного материала и переходного состояния растворителем.

Другие эффекты растворителей

Растворитель, используемый в реакциях замещения, по своей природе определяет нуклеофильность нуклеофила. Таким образом, условия растворителя существенно влияют на ход реакции, при этом определенные условия растворителя благоприятствуют одному механизму реакции по сравнению с другим. Для реакций SN1 способность растворителя стабилизировать промежуточный карбокатион имеет прямое значение для его жизнеспособности в качестве подходящего растворителя. Способность полярных растворителей увеличивать скорость реакций SN1 является результатом сольватации полярным растворителем промежуточных частиц реагентов, т. е. карбокатиона, тем самым уменьшая промежуточную энергию по сравнению с исходным материалом.

Реакции SN1

Реакция SN1 — это реакция замещения в органической химии. «SN» означает нуклеофильное замещение, а «1» означает тот факт, что стадия, определяющая скорость, является мономолекулярной. Реакция включает промежуточный карбокатион и обычно наблюдается в реакциях вторичных или третичных алкилгалогенидов в сильно основных условиях или в сильнокислых условиях со вторичными или третичными спиртами.

Реакции SN2

Реакция SN2 представляет собой тип механизма реакции, распространенный в органической химии. В этом механизме одна связь разрывается и одна связь образуется синхронно. SN2 — это своего рода механизм реакции нуклеофильного замещения.

Ситуация с реакциями SN2 совершенно иная, поскольку отсутствие сольватации нуклеофила увеличивает скорость реакции SN2.

На реакции с участием заряженных комплексов переходных металлов (катионных или анионных) сильно влияет сольватация, особенно в полярных средах.

© Статья WOC

Для связи с автором почта:[email protected]