I kemi er en reaktionsmekanisme sekvensen af trin, af elementære reaktioner , hvorved en kemisk ændring finder sted.
Skønt det for de fleste reaktioner kun er den samlede balance (transformation af reagenser til produkter ), der er direkte observerbar, gør eksperimenter det muligt at bestemme den mulige sekvens af trin i den tilknyttede reaktionsmekanisme.
En reaktionsmekanisme beskriver detaljeret, hvad der præcist sker på hvert trin i en kemisk transformation. Den beskriver hver reaktion overgang og mellemtilstand , hvor bindinger brydes og i hvilken rækkefølge, hvilke obligationer reformeres og i hvilken rækkefølge, samt den relative hastighed af hvert trin. En komplet reaktionsmekanisme tilvejebringer også mængden af hvert forbrugt reagens og mængden af hvert dannet produkt. Den beskriver den mulige katalyse og stereokemi af de involverede kemiske arter . Rækkefølgen for reaktion med hensyn til hvert reagens skal også angives.
En reaktion i et enkelt trin består i virkeligheden ofte af flere undertrin. Mellemprodukter er ofte ustabile molekyler, frie radikaler eller ioner. De overgangstilstande svarer til maksima på reaktionen koordinat , og saddelpunkter på potentielle energi overflade af reaktionen.
Ud over den topologiske repræsentation af de molekyler, der er involveret i reaktionen, angiver pile elektronernes bevægelse (reel eller teoretisk) under reaktionen.
Når et eller flere molekyler omdannes til et andet molekyle, angiver pilens art typen af transformation:
Information om reaktionsmekanismen tilvejebringes ofte ved at studere kemisk kinetik for at bestemme loven om hastighed og reaktionsrækkefølge i forhold til hver reaktant.
Overvej f.eks. Følgende reaktion:
CO + NO 2 → CO 2 + NODet er blevet eksperimentelt vist, at kinetikken for denne reaktion er underlagt den sats lov: . Denne formular antyder, at kinetisk bestemmende trin er en reaktion mellem to molekyler NO 2 , og en mulig mekanisme, der svarer til lovgivningen i satsen ville være som følger:
2 NO 2 → NO 3 + NO (langsom)Hvert trin kaldes "elementært trin", og hvert har sin egen lov om hastighed og molekylæritet. Den samlede reaktion er kombinationen af disse trin. Ved bestemmelse af den samlede reaktionskinetik er det langsomste trin det, der bestemmer reaktionshastigheden. Her er det første trin det langsomste, så det er kinetisk bestemmende. Da dette er en kollision mellem to molekyler NO 2 er reaktionen bimolekylær , med en hastighed lov, der er skrevet ud: . Hvis vi tilføjer de to trin, finder vi den samlede reaktion.
Andre reaktioner kan have mekanismer i flere på hinanden følgende trin med muligheden for omlejringsreaktion som et trin. I organisk kemi blev en af de første reaktionsmekanismer etableret i 1903 af AJ Lapworth til kondensering af benzoin.
Der er også mere komplekse mekanismer, såsom kædereaktioner , der har lukket sløjfe-formeringstrin.
For at opbygge en tilfredsstillende forudsigelig model er det nødvendigt at have en korrekt reaktionsmekanisme. Imidlertid er de detaljerede mekanismer ikke kendt for mange forbrændinger eller for mange systemer, der er i form af plasma . Og selvom ikke, kan det være vanskeligt at identificere og samle data fra forskellige og undertiden modstridende kilder, ekstrapolere til forskellige forhold osv. Uden eksperthjælp. Hastighedskonstanterne og de termokemiske data er ofte ikke tilgængelige i litteraturen, hvilket gør det nødvendigt for at opnå visse parametre teoretisk at bruge computerassisteret kemiteknik.
Den molekylaritet kemi er antallet af molekylære enheder, der er involveret i et enkelt reaktionstrin. En reaktion, der involverer en enkelt enhed, siges at være "unimolekylær"; den er "bimolekylær" for to enheder og "termolekylær" for tre enheder.
Organiske reaktioner efter mekanisme