OPOpenPith让好奇，看得见化学实验室 / 反应机理

关于这间实验室

方程式只写了开头和结尾，机理讲中间发生了什么。

每个反应都由一张原子表和几帧关键结构组成：原子的编号从头到尾不变，所以能追踪任何一个原子的去向。帧与帧之间的移动是平滑插值；键级变化时先画虚线的过渡键。弯箭头表示电子的去向，不表示原子的轨迹：金色是一对电子，青色鱼钩是一个电子，紫色是电子转移。

每一帧的原子数、电荷、键长和价态都由检查脚本逐帧核对；起止结构必须与配平的方程式一致。

几个可以核对的数字

几个可以核对的数字

  • 酯化：¹⁸O 标在乙醇上，生成的乙酸乙酯 M = 90 g/mol，水仍是 18 g/mol；标在乙酸羟基上，酯 88 g/mol，水 20 g/mol。
  • 甲烷完全燃烧：断 4 根 C–H 与 2 根 O=O，成 2 根 C=O 与 4 根 O–H，平均键焓估算 ΔH = −808 kJ/mol。
  • 氢气在氯气中燃烧：436 + 242 − 2 × 431，ΔH = −184 kJ/mol。
  • 卤化银晶格：AgCl 中 Ag⁺ 与 Cl⁻ 相距 2.775 Å，AgBr 为 2.885 Å。
  • SN2：叔丁基溴背面被三个甲基挡住，OH⁻ 的氧最近只能到中心碳外 3.41 Å，远大于 C–O 键长 1.43 Å。

模型与来源

模型与来源

  • 几何：键长取常见实验值（C–H 1.09、C–C 1.54、C=C 1.34、C–O 1.43、C=O 1.21、O–H 0.96 Å 等），sp³ 用 109.5°、sp² 用 120° 的键角从已有键方向补位，不手写坐标。
  • 键焓：平均键焓表（C–H 413、O=O 495、CO₂ 中 C=O 799、O–H 463、H–Cl 431 kJ/mol 等），只估算全是中性分子的反应；溶剂化与离子反应不估算。
  • 教学假设：燃烧与氢气–氯气按“先全部断键、再成键”示意，真实火焰是自由基链；酯化（有机组）用四中心示意，真实过程见拓展组五步机理；Br⁺、CuO 都是简化画法；动画的时间与距离不代表真实速率。
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