Language
Country/Area
No result found
السلاح السري للتحكم في التفاعلات الكيميائية: كيفية اختيار أقوى منتج في التفاعلات الكيميائية؟
في التفاعلات الكيميائية، يكون لنوع التحكم في التفاعل تأثير حاسم على تركيبة المنتج النهائي. من بين العديد من مسارات التفاعل المتنافسة، يمكن لظروف التفاعل أن تؤثر على الانتقائية والانتقائية الفراغية. من خلال فهم المفاهيم الأساسية للتحكم في التفاعلات الحرارية والحركية، يمكن للعلماء تحديد المنتجات بكفاءة أكبر.
إن التحكم الديناميكي الحراري يفضل بشكل عام المنتجات المستقرة ولكن التي تتشكل ببطء، في حين أن التحكم الحركي يفضل المنتجات التي تتشكل بسرعة، ويتأثر الاختيار بين الاثنين بظروف التفاعل.
عندما يتشكل المنتج أ بشكل أسرع من المنتج ب، ولكن المنتج ب أكثر استقرارًا، يُعتبر أ منتجًا حركيًا ويحظى بالأولوية تحت التحكم الحركي، بينما يكون المنتج ب منتجًا ترموديناميكيًا ويحظى بالأولوية تحت التحكم الترموديناميكي. أكثر فائدة. يمكن لظروف التفاعل، مثل درجة الحرارة أو الضغط أو المذيب، أن تؤثر على المسار الذي يحظى بالأولوية وبالتالي تؤثر على تركيبة المنتج النهائي.
على سبيل المثال، في مجال التركيب غير المتماثل، يعد التمييز بين التحكم الحركي والتحكم الديناميكي الحراري مهمًا بشكل خاص. بالنسبة لزوج من المتضادات الضوئية، تكون طاقات جيبس الحرة الخاصة بهما متطابقة تقريبًا في جميع الحالات ذات الصلة، لذا فإن التفاعل الذي يتم التحكم فيه ترموديناميكيًا يجب أن ينتج خليطًا راسيميًا. في هذه الحالة، إذا كان التفاعل التحفيزي قادرًا على توفير فائض غير صفري من المنتج، فإن التفاعل يتم التحكم فيه حركيًا جزئيًا على الأقل.
يمكن للعديد من الأنظمة الحفزية غير المتماثلة إنتاج منتجات نقية تقريبًا حتى عندما يكون كلا المتماثلين الضوئيين مفضلين بشكل متساوٍ من الناحية الديناميكية الحرارية، مما يوضح التأثير المحتمل للتحكم الحركي.
في تفاعل ديلز-ألدر، يؤدي تفاعل السيكلوبنتاديين مع الفوران إلى إنتاج منتجين متزامرين. عندما تكون درجة حرارة التفاعل عند درجة حرارة الغرفة، فإن التحكم الحركي في التفاعل يجعل الأيزومر الطرفي الداخلي الأقل استقرارًا هو المنتج الرئيسي، بينما عند 81 درجة مئوية ووقت تفاعل أطول، يمكن الوصول إلى التوازن الكيميائي لتكوين الأيزومر الخارجي الأكثر استقرارًا ترموديناميكيًا.
في تكوين الرابطة التساهمية، يكون معدل التفاعل متناسبًا مع استقرار المنتج. قد تؤدي مسارات التفاعل المختلفة إلى تركيبات مختلفة لمنتجات التفاعل، ويعتمد المنتج النهائي على تعديل معلمات التفاعل.
يمكن أن تؤثر العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ووقت التفاعل على انتقائية التفاعل، مما يجعل بعض المنتجات أكثر عرضة للتكوين في وقت أقصر، في حين تتطلب التفاعلات التي تستغرق وقتًا أطول للوصول إلى الحالة المستقرة اهتمامًا خاصًا. ظروف التحكم.
في حالة التأثيرات التماثلية في التفاعلات، قد تتغير نسبة المنتجات عندما تتغير ظروف التفاعل، مما يشير إلى أن التفاعل قد يكون له آلية عكسية، أي أن هناك تحكمًا ترموديناميكيًا محتملًا.
إذا نظرنا إلى التاريخ، فإن أول العلماء الذين أبلغوا عن العلاقة بين التحكم الحركي والتحكم الديناميكي الحراري هما آر. بي. وودوارد وهارولد باير. قاموا بدراسة التفاعل بين أنهدريد الماليك والفولفين وأظهروا أنه من الممكن تحقيق نسب أعلى للمنتج في أوقات تفاعل أطول مع مراعاة استقرار المنتج.
لذلك، عند النظر في انتقائية أنواع التفاعلات المختلفة، يجب على الباحثين البدء من الظروف التجريبية، وإجراء تحليل معمق للخصائص الحركية والحرارية الديناميكية المطلوبة لتفاعل معين، ثم اختيار تركيبة المنتج المثالية. وهذا يجعلنا نفكر أيضًا، في ظل ظروف التفاعل المختلفة، ما هي المبادئ التي يجب أن نتبعها عند اختيار المنتجات لتحقيق أفضل النتائج؟
