Введение

Любая модель, объясняющая химическую реакцию
Общий анализ процесса

В химии механизм реакции – это последовательность элементарных реакций, посредством которых протекает общая химическая реакция. Химический механизм – это теоретическое предположение, которое пытается детально описать происходящее на каждом этапе общей химической реакции. Детальные стадии реакции в большинстве случаев не наблюдаются напрямую. Предполагаемый механизм выбирается, поскольку он термодинамически обоснован и имеет экспериментальное подтверждение в виде выделенных промежуточных соединений (см. следующий раздел) или других количественных и качественных характеристик реакции. Он также описывает каждый реакционноспособный интермедиат, активированный комплекс и переходное состояние, какие связи разрываются (и в каком порядке), и какие связи образуются (и в каком порядке). Полный механизм должен также объяснять причину использования конкретных реагентов и катализаторов, наблюдаемую стереохимию реагентов и продуктов, все образующиеся продукты и их количество. Метод отслеживания электронных пар или стрел часто используется для иллюстрации механизма реакции; например, см. иллюстрацию механизма конденсации бензоина в следующем разделе с примерами. Механизм реакции также должен учитывать порядок взаимодействия молекул. Часто то, что кажется одностадийным превращением, на самом деле является многостадийной реакцией.

Промежуточные вещества реакции

Промежуточные продукты реакции — это химические частицы, часто нестабильные и существующие недолго (однако иногда их можно выделить), которые не являются исходными веществами или конечными продуктами общей химической реакции, а представляют собой временные продукты и/или исходные вещества в стадиях механизма реакции. Промежуточные продукты реакции часто являются свободными радикалами или ионами. Кинетика (относительные скорости стадий реакции и уравнение скорости для общей реакции) объясняется с точки зрения энергии, необходимой для превращения реагентов в предполагаемые переходные состояния (молекулярные состояния, соответствующие максимумам на реакционных координатах и седловым точкам на поверхности потенциальной энергии реакции).

Теоретическое моделирование

Правильный механизм реакции является важной частью точного прогностического моделирования. Для многих систем горения и плазмы детальные механизмы либо недоступны, либо требуют разработки. Даже при наличии информации, выявление и сбор релевантных данных из различных источников, согласование противоречивых значений и экстраполяция для других условий могут быть сложной задачей без помощи специалистов. Константы скоростей или термохимические данные часто отсутствуют в литературе, поэтому для получения необходимых параметров необходимо использовать методы вычислительной химии или методы аддитивности групп. Методы вычислительной химии также могут применяться для расчета поверхностей потенциальной энергии реакций и определения вероятных механизмов.

Молекулярность

Молекулярность в химии – это число сталкивающихся молекулярных частиц, участвующих в элементарном акте реакции. Элементарный акт, включающий одну молекулярную частицу, называется унимолекулярным. Элементарный акт, включающий две молекулярные частицы, называется бимолекулярным. Элементарный акт, включающий три молекулярные частицы, называется тримолекулярным или термомолекулярным. Как правило, элементарные акты с участием более трех молекулярных частиц не происходят, поскольку, согласно распределению Максвелла, вероятность одновременного образования такого переходного состояния статистически ничтожна.