中山大学：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第七章 有机化学反应的基本问题 Understanding Organic Reaction

第二部分有机化学反应 全面了解有机化合物的化学性质 ●掌握基本反应类型 ●掌握基本反应历程 全面认识反应活性、选择性、立体化学规律 设计简单的合成路线 ●掌握重要化合物的鉴别反应

第二部分 有机化学反应 全面了解有机化合物的化学性质 z 掌握基本反应类型 z 掌握基本反应历程 z 全面认识反应活性、选择性、立体化学规律 z 设计简单的合成路线 z 掌握重要化合物的鉴别反应

第七章 有机化学反应的基本问题 Understanding Organic Reaction

第七章 有机化学反应的基本问题 Understanding Organic Reaction

本章的主要内容 热力学 Thermodynamics与反应方向 动力学 Kinetics与反应活性、选择性 反应机制 Reaction Mechanism 四.反应活泼中间体 Active Intermediates 五.有机反应机制的研究方法

本章的主要内容 一． 热力学 Thermodynamics与反应方向 二． 动力学 Kinetics与反应活性、选择性 三． 反应机制 Reaction Mechanism 四． 反应活泼中间体 Active Intermediates 五． 有机反应机制的研究方法

Reaction Coordinate Diagrams 反应坐标图或反应势能变化图 describs the energy changes in total reaction progress A-----B-----C A-B+ C transition state A+B-c A—B+C A+B-C reactants produ cts Progress of the reaction

Reaction Coordinate Diagrams 反应坐标图或反应势能变化图 —— describs the energy changes in total reaction progress A — B + C A + B — C

Thermodynamics Question a In what direction does the reaction proceed? 2 Does the reaction release or absorb heat? 8 How are the amounts of reactant and product at equilibrium?

Thermodynamics z Question: ① In what direction does the reaction proceed? ② Does the reaction release or absorb heat ? ③ How are the amounts of reactant and product at equilibrium ?

Thermodynamics The field of chemistry that describes the properties of a system at equilibrium/ is called thermodynamics(热力学) 热力学第一定律:能量守衡与转化定律 能量可以从一种形式转化成另一种形式,在转 化过程中,能量总值不变 热力学第二定律:自发过程的不可逆性 不可能从单一热源吸热,使之全部转化为功, 而不引起其他变化 ●热力学第三定律:熵变的计算

Thermodynamics z The field of chemistry that describes the properties of a system at equilibrium is called thermodynamics (热力学 ) z 热力学第一定律：能量守衡与转化定律 —— 能 量 可以从一种形式转化成另一种形式，在转 化过程中，能量总值不变 z 热力学第二定律：自发过程的不可逆性 —— 不 可 能从单一热源吸热，使之全部转化为功， 而不引起其他变化 z 热力学第三定律：熵变的计算

Thermodynamics ●热力学状态函数 内能U,体系各种能量的总和,绝对值不可知 熵S,体系无序程度,有规定熵 布斯自由能G 亥姆霍兹自由能A不具有明确的物理意 义,但是对于处理体系 焓H 的热力学问题很有帮助 ●分析研究这些状态函数的变化值

Thermodynamics z 热力学状态函数 z ——内能 U，体系各种能量的总和，绝对值不可知 z —— 熵 S，体系无序程度，有规定熵 z ——吉布斯自由能 G z ——亥姆霍兹自由能 A z —— 焓 H z 分析研究这些状态函数的变化值 不具有明确的物理意 义，但是对于处理体系 的热力学问题很有帮助

Thermodynamics 几个基本概念和重要的关系式 o For the generalized reaction aa t bB cc+dD o we have [Products ICTIDI eq REactants] AIBI o Keg-equilibrium constant

Thermodynamics ——几个基本概念和重要的关系式 z For the generalized reaction: z we have z Keq —— equilibrium constant aA + bB c C + d D Keq = [Products] [Reactants] = [ C ]c [ D ] d [ A ]a [ B ] b

Thermodynamics ● Free Energy 自由能 △G0 Gibbs standard free/ energy change, thermodynamic parameters,是等温 等压条件下判断反应变化方向的热力学状态函数 o AGo=(free energy of the products) (free energy of the reactants) △G0=-RTnK eq

Thermodynamics z Free Energy —— 自由能 z △G 0 —— Gibbs standard free energy change, thermodynamic parameters ，是等温 等压条件下判断反应变化方向的热力学状态函数 z △G 0 = (free energy of the products) – (free energy of the reactants) △G 0 = - RTln Keq

Thermodynamics ●When△ Go is negative, the reaction is exergonIc(放能的), Chas a favorable equilibrium constant,/and can occur spontaneously. When/4Go is positive,the reaction is endergonic(吸能的), has an unfavorable equilibrium constant and cannot occur spontaneously. ●放能不等于放热,同样,吸能也不等于吸热 因为体系与环境间还可以有功的交换 (等压过程的膨胀与收缩)

z When △G0 is negative, the reaction is exergonic （放能的） , has a favorable equilibrium constant, and can occur spontaneously. When △G0 is positive, the reaction is endergonic （吸能的） , has an unfavorable equilibrium constant, and cannot occur spontaneously. Thermodynamics z放能不等于放热，同样，吸能也不等于吸热 ——因为体系与环境间还可以有功的交换 （等压过程的膨胀与收缩）