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化学反应是原子间的化学键断裂而形成新原子时的重新排列。例如,在下面的反应中,C-Br键断裂,形成C-Cl键:

现在让我们将这个过程与乙烷和氯之间的反应进行比较:

这里,碳氢键断裂,形成了碳氯键。现在,这两个反应有什么不同?它们都涉及到一些原子的重组。然而,这些反应的机制是不同的。

第一个是an离子反应因为当键断裂时(C-Br)一个原子(Br)占有两个电子共价键的一个新键是由氧原子的两个电子形成的。这是异溶性裂解,也称为异溶性裂解。

这是一个年代N1反应- a的一种亲核取代反应这包括两个或更多步骤。中间产物是a碳正离子然后被氯离子攻击(亲核攻击)。

的机理(电子流)杂溶键裂解full-headed箭头使用。箭头从键的中间开始,停在其中一个原子(通常是电负性更强的原子)。你可以阅读更多这里的曲线箭头

第二个反应由a进行激进的机制.Cl-Cl键的断裂使得每个Cl原子得到一个电子,这叫做a均裂

均裂显示为half-headed箭头(鱼钩)。在这里,用两个鱼钩箭头来显示如何断开键。一个箭头从键的中间移动到第一个原子,另一个从键的中间开始移动到第二个原子。这样,每个原子得到一个电子,自由基就形成了。

自由基是具有单个未配对电子的活性中间体,它们反应很快形成稳定的分子。

例如,在第一步中形成的Cl自由基与乙烷快速反应,提取一个氢并生成新的自由基:

自由基最终被另一个自由基捕获/淬灭,形成中性分子。

均裂键的裂解能

均溶性和杂溶性分裂需要能量.这些被称为反应热或反应焓。记住,焓是标准压强下的热量。均裂反应的焓描述为键解离能.这些都是正数,因为均裂是吸热过程.读这篇文章对化学反应中的能量变化作了介绍,并详细介绍了放热和吸热过程与焓变符号之间的关系。

键的形成,另一方面,是一个放热一如既往地处理释放出能量

例如,氢分子(H2)当两个自由氢原子达到最佳距离时就会形成。

这个过程与436 kJ mol有关−1形态热中的势能损失。需要同样多的能量打破束缚生成两个氢原子(均裂).

因此,436 kJ/mol是H-H键强度打破它所需要的能量叫做键解离能.相反,为逆过程,当H2形成,我们谈论的是生成热,这两者的区别仅仅在于符号不同。

就像H-H键一样,所有元素之间的键都具有特定的键解离能(键强度)。

以下表中总结了键离解能有机化学课程中最常见的化学键有:爱游戏体育官

键解离能的作用是什么?

在关于粘结强度的文章中,我们已经了解了粘结强度的特征键长与键强的相关性.我们学到的是,化学键越短越强:

随着原子变大,化学键也变长变弱。长期债券是较大的轨道假设电子密度更小和一个重叠率低氢的s轨道。知道了这一点,我们可以说氢-氟键比氢-氯键强,因为F在预测表的第二行,而且比Cl小。

这是对粘结强度的定性描述;数值数据在键解离能表中提供。

键解离能的一个重要应用是化学反应总焓变的计算.因此,当两个分子反应时,这些值可以用来确定由不相等的外热过程和内热过程引起的焓的总体变化。

例如,氯和2-甲基丙烷之间的反应是放热反应ΔH°=−138 kJ/mol。

这个值可以通过键断裂和键形成的键解离能来计算。该过程的详细分步指南将在下一篇文章

实践

1.

用曲线箭头表示每个反应的机理。

一)
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