Einführung in die Reaktionstheorie

Verlauf, Aufklärung und Steuerung chemischer Reaktionen

Auteurs

• P. Hallpap
• S. Hauptmann
• G. Heublein
• G. Mann

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• Pages: 380 pages
• Temps de lecture: 14 heures

• Chimie
• Sciences naturelles

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in die Reaktionstheorie Verlauf, AufkUirung und Steuerung meJnisruer Reaktionen Annotation In der vorliegenden Publikation werden auf der Basis bindungstheoretischer Konzepte sowie der Kinetik und der Thermodynamik chemischer Reaktionen Methoden zur Reaktionsaufklarung vorgestellt. Es wird der Versuch unternommen, an konkreten Stoffbeispielen die Verallgemeinerungsfahigkeit einer reaktionstheoretischen Betrachtungsweise liber das gesamte Fachgebiet zu zeigen. Dabei werden anorganische und organische Reaktionen, Reaktionen in der Gasphase, in Lasung oder in Feststoffen, bei thermischer Aktivierung oder anderen Aktivierungsmaglichkeiten vorrangig unter dem Aspekt der Vergleichbarkeit oder der Hervorhebung von Besonderheiten behandelt. Der Relaischarakter reaktiver Zwischenstufen sowie gegenwartig gebotene Magliehkeiten der Quantifizierung von Reaktionsverlaufen und zur Reaktionssteuerung werden an didaktisch sowie volkswirtschaftlich relevanten Beispielen verdeutlicht 1. Auflage © VEE Deutscher Verlag fUr Grundstoffindustrie, Leipzig,1984 VLN 152-915/59/84 LSV 1214 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1984 Gesamtherstellung: Fachbuchdruck Naumburg (Saale) Hedaktionsschlu!.l: 31. 8. 1983 Distributed by Springer· Verlag Wien·New York ISBN-13:978-3-7091·9518-5 e-ISBN-13:978-3-7091·9517·8 DOl: 10.1007/978-3·7091-9517·8 Vorwort Als Folge der aul.lerordentlich rasehen Wissenschaftsentwicklung ist die in standig ktirzer werdenden Zeitabstanden notwendige Neubestimmung der Schwerpunkte ftir die Ausbildung an den Universitaten und Hochschulen ein objektives Erfordernis, um die Einheit von Lehre und Forschung zu wahren und standig zu vervollkommnen. Inhaltsverzeichnis 1. Chemische Bindung.- 1.1. Chemische Bindung und Reaktionstheorie.- 1.2. Molekülorbital-Beschreibung chemischer Bindungen.- 1.2.1. Prinzipielles zu den MO-Verfahren.- 1.2.2. Atomorbitale.- 1.2.3. Chemische Bindung in einfachen Molekülen.- 1.2.4. Lokalisierte und delokalisierte Bindungen.- 1.2.5. Konjugierte Kohlenwesserstoffe im Rahmen des HMO-Verfahrens.- 1.2.6. Bindungsverhältnisse in Komplexverbindungen.- 1.3. Quantenchemische Ansätze zur Beschreibung der Reaktivität.- 1.3.1. Quantenchemische Reaktivitätsindices.- 1.3.2. Wechselwirkung zwischen zwei Reaktionszentren.- Literatur zum Abschnitt 1.- 2. Das chemische Gleichgewicht.- 2.1. Aussagen aus der Bruttoreaktionsgleichung.- 2.2. Das Massenwirkungsgesetz.- 2.2.1. Die Gleichgewichtskonstante.- 2.2.2. Einstellung des Gleichgewichts.- 2.2.3. Beeinflussung des Gleichgewichts.- 2.3. Änderungen der thermodynamischen Zustandsfunktionen bei chemischen Reaktionen.- 2.3.1. Triebkraft chemischer Reaktionen.- 2.3.2. Einiges über Reaktionsgrößen.- 2.3.3. Gibbs-Helmholtz-Gleichung.- 2.3.4. Reaktionsenthalpie.- 2.3.5. Reaktionsentropie.- 2.3.6. Gleichgewichtszellspannung.- 2.4. Ein Blick auf die statstische Thermodynamik.- Literatur zum Abschnitt 2.- 3. Reaktionskinetik.- 3.1. Das Verhältnis von Thermodynamik und Reaktionskinetik.- 3.2. Die erste Aufgabe der Reaktionskinetik Aufstellung des Zeitgesetzes.- 3.2.1. Einfache Zeitgesetze.- 3.2.2. Komplexe Zeitgesetze.- 3.3. Die zweite Aufgabe der Reaktionskinetik Aussagen über den Reaktionsmechanismus.- 3.3.1. Monomolekulare irreversible Reaktionen.- 3.3.2. Bimolekulare irreversible Reaktionen.- 3.3.3. Reversible Reaktionen.- 3.3.4. Folgereaktionen mit irreversiblen Schritten.- 3.3.5. Folgereaktionen mit reversiblen Schritten.- 3.3.6. Kettenreaktionen.- 3.3.7. Parallelreaktionen.- 3.3.8. Aufklärung von Reaktionsmechanismen mit Hilfe der Kinetik.- 3.4. Die dritte Aufgabe der Reaktionskinetik Folgerungen für die Reaktionssteuerung.- Literatur zum Abschnitt 3.- 4. Die Theorie des aktivierten Komplexes.- 4.1. Historische Stellung.- 4.2. Potentialhyperfläche und Reaktionskoordinate.- 4.3. Eyring-Gleichung.- 4.4. Makroskopische Interpretation der Theorie des aktivierten Komplexes.- 4.5. Vergleich der Eyringschen und der Arrheniusschen Parameter.- 4.6. Informationen aus den Aktivierungsparametern.- 4.7. Energieprofil-Diagramme.- Literatur zum Abschnitt 4.- 5. Chemische Elementarprozesse.- 5.1. Elementarreaktionen und Elementarprozesse.- 5.2. Klassifikation von Elementarprozessen nach Strukturänderungen.- 5.3. Assoziative Prozesse.- 5.3.1. Radikalische assoziative Prozesse (AR).- 5.3.2. Polare assoziative Prozesse (AP).- 5.3.3. Konzertierte Assoziationen unter Bildung mehrerer Bindungen (AA).- 5.3.4. Kristallwachstumsprozesse.- 5.4. Dissoziative Prozesse.- 5.4.1. Radikalische dissoziative Prozesse (DR).- 5.4.2. Polare dissoziative Prozesse (DP).- 5.4.3. Konzertierte Fragmentierungen (DD).- 5.4.4. Kristallabbauprozesse.- 5.5. Konzertierte Substitutionen.- 5.5.1. Radikalische Substitutionen (ADR).- 5.5.2. Nucleophile Substitutionen (ADN).- 5.5.3. Elektrophile Substitutionen (ADE).- 5.5.4. Intramolekulare Konstitutionsisomerisierungen.- 5.6. Stereoisomerisierungen.- 5.7. Elektronenübertragungen ($$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\rightarrow}$}}{e} $$).- 5.8. Elementarprozesse mit elektronischer Anregung.- Literatur zum Abschnitt 5.- 6. Ausgewählte Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen.- 6.1. Zielstellung und Probleme.- 6.2. Kinetische Methoden Aussagefähigkeit und Grenzen.- 6.3. Nichtkinetische Methoden.- 6.3.1. Vollständige Produktanalyse.- 6.3.2. Isotopenmarkierung.- 6.4. Chemische Methoden zum indirekten Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- 6.4.1. Kreuzungsexperimente.- 6.4.2. Folgerungen aus der Art der Katalyse.- 6.4.3. Folgerungen aus der Stereochemie der Reaktion.- 6.4.4. Folgerungen aus dem Aggregatzustand.- 6.5. Abfangen von Zwischenstufen.- 6.5.1. Abfangen von Radikalen.- 6.5.2. Abfangen von Ionen.- 6.5.3. Abfangen von neutralen Spezies.- 6.6. Physikalische Methoden zum direkten Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- 6.7. Spektroskopische Methoden zum Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- Literatur zum Abschnitt 6.- 7. Struktur, Reaktivität und Selektivität.- 7.1. Dissoziative Reaktionen.- 7.2. Assoziative Reaktionen.- 7.3. Konzertierte Reaktionen.- 7.3.1. Pericyclische Reaktionen.- 7.3.2. Substitutions- bzw. Ligandenaustauschreaktionen.- 7.4. Umlagerungen von Molekülen und in Feststoffen.- 7.5. Reaktionen mit Ladungsänderung.- 7.6. Quantifizierung von Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen.- 7.6.1. LFE-Beziehungen.- 7.6.2. Theoretische Ableitung von Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen.- Literatur zum Abschnitt 7.- 8. Einfluß äußerer Faktoren auf Ablauf und Ergebnis chemischer Reaktionen.- 8.1. Einfluß der Konzentration.- 8.2. Einfluß der Temperatur.- 8.3. Einfluß des Druckes.- 8.4. Einfluß des Lösungsmittels.- 8.4.1. Einteilung von Lösungsmitteln.- 8.4.2. Einfluß des Lösungsmittels auf die Lage chemischer Gleichgewichte.- 8.4.3. Einfluß des Lösungsmittels auf die Reaktionsgeschwindigkeit.- 8.5. Einfluß von Katalysatoren.- 8.5.1. Säure-Base-Katalyse.- 8.5.2. Katalyse durch Metallkomplexe.- Literatur zum Abschnitt 8.- 9. Reaktionen unter nichttrivialen Bedingungen.- 9.1. Thermische Aktivierung von heterogenen Reaktionen.- 9.1.1. Besonderheiten der Kinetik von heterogenen Reaktionen.- 9.1.2. Nichtkinetische Methoden zum Nachweis reaktiver Zwischenstufen bei heterogenen Reaktionen.- 9.1.3. Physikalische Methoden zur Phasendiagnose in Feststoffen.- 9.1.4. Heterogene Katalyse.- 9.1.5. Reaktionen in Salzschmelzen.- 9.2. Photo- und strahlenchemische Aktivierung.- 9.2.1. Kinetik photochemischer Reaktionen.- 9.2.2. Besonderheiten und Klassifizierung photo- und strahlungsangeregter Reaktionen.- 9.3. Elektrochemische Aktivierung.- 9.4. Enzymatische Aktivierung.- Literatur zum Abschnitt 9.- 10. Möglichkeiten zur Reaktionssteuerung.- 10.1. Alternative Produktbildung bei Reaktionen ambidenter Verbindungen.- 10.1.1. Ambidente Kationen.- 10.1.2. Ambidente Anionen.- 10.2. Komplexkatalytische Reaktionssteuerung.- 10.2.1. Zentralatomabhängige Steuerungseffekte.- 10.2.2. Ligandabhängige Steuerungseffekte.- 10.3. Reaktionssteuerung bei Polymerisationen.- 10.3.1. Anionische Polymerisation.- 10.3.2. Kationische Polymerisation.- 10.3.3. Komplex-koordinative Polymerisation.- 10.4. Struktur-Wirkungs-Beziehungen zur optimalen Synthese von Pharmaka.- 10.4.1. Beziehungen zwischen Struktur und biologischer Aktivität.- 10.4.2. Semiempirische Quantifizierung durch 1ineare Mehrfachregression.- 10.5. Reaktionssteuerung bei der Glasbildung.- Literatur zum Abschnitt 10.- Sachwörterverzeichnis.

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• Année de publication: 2012
• Reliure: (souple)