Mecanisme de reacció
From Wikipedia, the free encyclopedia
El mecanisme de reacció és la descripció dels distints processos elementals successius que componen una reacció química complexa.
L'estudi dels processos detallats dels mecanismes de reacció és important per diverses raons, incloent-hi l'ajuda que ofereix en la comprensió i el control de les reaccions químiques. Moltes reaccions d'una gran importància comercial poden seguir més d'un camí de reacció; el coneixement dels mecanismes de reacció pot permetre seleccionar les condicions de reacció que afavoreixen un camí sobre un altre, proporcionant així quantitats màximes dels productes desitjats i mínimes dels indesitjables. A més, basant-se en els mecanismes de reacció, a vegades és possible trobar correlacions entre sistemes que no estan relacionats de manera evident. La capacitat per establir aquestes analogies fa possible predir el curs de reaccions no experimentades. Finalment, la informació detallada sobre els mecanismes de reacció permet la unificació i la comprensió de grans cossos de fenòmens aparentment no relacionats, un aspecte de gran importància en la teoria i pràctica de la química.[1]
Generalment, les reaccions químiques amb mecanismes d'interès per als químics són aquelles que ocorren en solució i que impliquen la ruptura i la reformació d'enllaços covalents entre àtoms. L'interès en aquestes reaccions és especialment gran perquè són les reaccions mitjançant les quals es preparen materials com els plàstics, els colorants, les fibres sintètiques i els fàrmacs, i perquè la majoria de les reaccions bioquímiques són d'aquest tipus. A més, aquestes reaccions solen ocórrer en uns temps convenients per a l'estudi, ni massa ràpides ni massa lentes, i en condicions que es poden manipular fàcilment per a fins experimentals.[1] D’acord amb la realitat observable de la reacció química, en la qual uns reactius coneguts es transformen en uns productes, la investigació del camí a través del qual ocorre dita transformació, tot i que sovint és un procés molt complex, pot ser feta comptant amb l’ajut de diversos factors i tècniques, entre els quals cal esmentar el coneixement de la natura de tots els productes formats, com també llurs proporcions relatives respecte als reactius; la interpretació de dades cinètiques (cinètica química), que constitueix probablement la font més abundant per a la investigació del mecanisme; l’ús d’isòtops (marcatge, traçador); la detecció i l’estudi d’intermediaris de reacció, i l’aplicació de criteris estereoquímics i de relacions estructura-activitat. Fins i tot en les reaccions químiques més senzilles es produeixen una sèrie de processos (trencament d’enllaços, formació d’intermediaris de reacció i de nous enllaços) que tenen lloc en fraccions de segon (de l'ordre dels 10–12 s o picosegons) i que fan molt difícil l’anàlisi detallada del procés.[2]
Les reaccions químiques impliquen canvis en les posicions relatives dels àtoms dins i entre les molècules, així com desplaçaments dels electrons que mantenen els àtoms units mitjançant enllaços químics. Els mecanismes de reacció, per tant, han d'incloure descripcions d'aquests moviments en relació amb el canvi espacial i també en relació amb el temps. La ruta global de canvi és anomenada curs de la reacció, i el procés detallat pel qual es produeix el canvi es coneix com el camí o la trajectòria de la reacció.[1]
També són importants per a l'estudi dels mecanismes de reacció els requisits energètics de les reaccions. La majoria de les reaccions d'interès són processos activats, és a dir, processos que han de rebre un subministrament d'energia, dita energia d'activació, abans de poder ocórrer. L'energia es consumeix en portar els reactius a un complex activat o estat de transició. El complex activat es transforma en el producte de la reacció sense més consum d'energia, sovint, de fet, amb una alliberament d'energia. Quan són possibles diferents camins, el curs real que segueix qualsevol reacció és aquell que requereix menys energia d'activació.[1]