反应机理与催化
反应机理(reaction mechanism)
烤蛋糕时,整体的食谱只说面粉加鸡蛋加糖变成蛋糕。但这一句话掩盖了真正发生的一切——把黄油打发、把面粉拌入、面糊在烤箱里膨胀。反应机理就是一个化学反应究竟如何一步步进行的详细经过:那一连串简单的分子层面的事件,把它们加起来,才得到你写在纸上的总反应式。
更准确地说,反应机理是一套被提出的基元反应序列——一次次单独的碰撞、断键和成键——它把反应物转变为产物。每一步都只涉及少数几个分子,而这些步骤可能生成寿命短暂的中间体,它们在中途出现,又在终点之前消失。化学家是间接地推断机理的,主要靠测量当浓度或温度改变时反应速率如何变化,因为总的配平方程式本身丝毫不能说明所走的路线。
为什么重要:同样的反应物可以经由很不一样的路径到达同样的产物,而路径决定了反应进行得多快、生成哪些副产物。诚实的提醒是:机理始终是一个模型——是与现有证据相符的当下最佳解释,而不是我们能直接看到的东西。一个新的实验就可能推翻一个被长期接受的机理,所以机理总是被提出、被检验,有时被替换。
总反应式 2 NO2 + F2 → 2 NO2F 看起来像是三个分子撞在一起。然而速率测量显示它分两个更简单的步骤进行:先是一个 NO2 与 F2 碰撞,生成 NO2F 和一个游离的氟原子,然后这个原子再撞上第二个 NO2。整洁的总反应式掩盖了一条两步的路线。
配平方程式是摘要;机理才是真正的步骤序列。
机理必须加起来等于总反应式,并且必须与测得的速率定律相符,但这两项检验很少能挑出唯一正确的机理——它们只能排除错误的。
又称
另见