Уравнение Брёнстеда

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:

$\lg k_a=\lg k_0+\alpha \cdot \lg K_a$,

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

В общем виде уравнение записывается в виде:

$\log (k)=\alpha \cdot \log (K_a)+C$

как линейная зависимость константы скорости реакции от логарифма константы ионизации $K_a$ 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 $\mathrm{\Delta }{G}^0$ и в свободных энергиях активаций $\mathrm{\Delta }{G}^{\ne }$, 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:

$\lg k_b=lg{k}_0+\beta \cdot \lg K_b$.

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

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга