Phản ứng thế là gì?

Phản ứng thế là phản ứng hóa học giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất. Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu rõ hơn về đặc điểm của phản ứng thế qua bài viết dưới đây!

Khái niệm phản ứng thế là gì?

Phản ứng thế là phản ứng hóa học giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất.

- Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

Phản ứng trên là phản ứng thế do đơn chất Fe đã thay thế nguyên tử của nguyên tố hiđro trong hợp chất axit HCl.

Phương trình phản ứng thế

- Trong hoá học vô cơ:

+ Phản ứng thế trong hóa học vô cơ bao giờ cũng có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố.

+ Phản ứng thế về bản chất là phản ứng hóa học mà trong đó một nguyên tố có độ hoạt động hóa học mạnh hơn (ở các điều kiện cụ thể về nhiệt độ và áp suất) sẽ thay thế cho nguyên tố có độ hoạt động hóa học yếu hơn trong hợp chất của nguyên tố này, như phản ứng sau: (A + BX → AX + B)

- Trong hóa học hữu cơ, phản ứng thế được biết là phản ứng hóa học mà trong đó một nhóm của một hợp chất được thay bằng một nhóm khác.

Một số ví dụ phản ứng thế thường gặp

Một số phản ứng thế hay gặp:

+ Trong hóa vô cơ

(Fe + HCl → FeCl₂ + H₂)

(2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂)

(3Cl₂ + 2NH₃ → 6HCl + N₂)

(Zn + CuCl₂ → Cu + ZnCl₂)

(2HCl + Zn → H2 + ZnCl₂)

(2C + SiO₂ → 2CO + Si)

(Fe + CuCl₂ → Cu + FeCl₂)

(Fe + H₂SO4 → H₂ + FeSO₄)

(2AlCl₃ + 3Mg → 2Al + 3MgCl₂)

(3Cl₂ + 6Fe(NO3)₂ → 4Fe(NO₃)₃ + 2FeCl₃)

+ Trong hóa hữu cơ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a. Phản ứng thế trong hóa vô cơ

- Trong chương trình hóa học phổ thông, người ta hay đề cập đến dãy Beketop, đây sẽ là dãy để so sánh độ hoạt động hóa học của một số kim loại với nhau và so với hiđro. Mặc dù vậy thì dãy này chỉ thể hiện cho một số kim loại điển hình ở điều kiện tiêu chuẩn. Trong thực tế, ở nhiệt độ cao thì một số phi kim như cacbon có khả năng thế chỗ của kim loại trong hợp chất của nó. 

- Ví dụ phản ứng khử oxit sắt (III) là một phản ứng thế điển hình: (3C + Fe₂O₃→ 3CO + 2Fe)

- Dãy hoạt động hóa học (dãy beketop): 

b. Phản ứng thế trong hóa hữu cơ

- Phản ứng thế ở các hợp chất hữu cơ được chia thành các loại như sau:

- Phản ứng thế ái lực hạt nhân.

- Phản ứng thế ái lực điện tử.

- Phản ứng thế gốc.

***Lưu ý: 

- Phản ứng này thường gặp ở các hiđrocacbon no, được ký hiệu là S. 

- Phản ứng thế halogen trong các phân tử ankan sẽ xảy ra theo cơ chế gốc (cơ chế SR).

- Đây là một phản ứng dây chuyền. Do đó, muốn khơi mào phản ứng, cần phải chiếu sáng hoặc thêm các chất dễ phân hủy thành gốc tự do hoạt động vào.

Ví dụ: Xét quá trình phản ứng giữa metan và clo, phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc, trải qua 3 giai đoạn: khơi mào, phát triển mạch, tắt mạch.

- Khơi mào:

(Cl₂ → Cl’ + Cl’) (điều kiện: ánh sáng khuếch tán).

- Phát triển mạch:

(CH₄ + Cl’ → CH₃ + HCl)

(CH₃’ + Cl₂→ CH₃Cl + Cl’)

- Tắt mạch:

(Cl’ + Cl’ → Cl₂)

(CH₃’ + Cl’ → CH₃Cl)

(CH₃’ + CH₃’  → CH₃-CH₃)