Русская Википедия:Уравнение Брёнстеда

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Уравнение Брёнстеда — уравнение, количественно описывающее зависимость скорости катализируемых кислотами или основаниями реакций от природы катализатора. Впервые установлено в 1924 году Брёнстедом и Педерсеном.

Для кислотного катализа уравнение выражается в виде:

<math>\lg k_a = \lg k_0 + \alpha \cdot \lg K_a</math>,

где <math>k_a</math> — каталитическая константа скорости реакции, <math>K_a</math> — константа кислотности кислоты, выступающей в качестве катализатора, <math>k_0</math> — константа скорости некатализируемой реакции, <math>\alpha</math> — константа, характеризующая реакционную серию и отражающая чувствительность скорости реакции к смене катализатора.

В общем виде уравнение записывается в виде:

<math>\log(k) = \alpha \cdot \log(K_a) + C</math>

как линейная зависимость константы скорости реакции от логарифма константы ионизации <math>K_a</math> кислот одной серии (например, замещённые фенолы, карбоновые кислоты и другие).

Уравнение Брёнстеда — один из примеров выполнения общего соотношения линейности свободных энергий, согласно которому изменения в свободных энергиях реакций <math>\Delta G^0</math> и в свободных энергиях активаций <math>\Delta G^\neq</math>, вызываемые в различных реакциях одинаковыми вариациями структуры реагирующих соединений или среды, связаны линейными зависимостями. В данном уравнении свободная энергия Гиббса кислотной диссоциации пропорциональна энергии активации каталитической стадии реакции.

Для основного катализа уравнение выражается в аналогичном виде:

<math>\lg k_b = lg k_0 + \beta \cdot \lg K_b</math>.

Параметры уравнения определяют экспериментально. Значения <math>\alpha</math> и <math>\beta</math> лежат в диапазоне 0÷1. Уравнение Брёнстеда даёт информацию о механизме реакции. Для реакций с небольшими значениями <math>\alpha</math> или <math>\beta</math> переходное состояние характеризуется малым переносом протона. В случае высоких значений реакция сопровождается полным переносом протона.

Литература