反應機構

化學中，反應機構（reaction mechanism）又稱反應機理，用來描述某一化學變化所經由的全部基元反應。^[1]雖然整個化學變化所發生的物質轉變可能很明顯，但為了探明這一過程的反應機理，常常需要實驗來驗證。

S_N2反應機理

機理詳細描述了每一步轉化的過程，包括過渡態的形成，鍵的斷裂和生成，以及各步的相對速率大小，等等。完整的反應機理需要考慮到反應物、催化劑、反應的立體化學、產物以及各物質的用量。

反應機理中各步的順序也是很重要的。有些化學反應看上去是一步反應，但實際上卻經由了多步，例如如下反應：

${\displaystyle \ CO+NO_{2}\to CO_{2}+NO}$

該反應中，實驗測得的速率方程為：${\displaystyle \ R=k[NO_{2}]^{2}}$。因此，反應可能的反應機理為：

${\displaystyle \ 2NO_{2}\to NO_{3}+NO}$ (慢)

${\displaystyle \ NO_{3}+CO\to NO_{2}+CO_{2}}$ (快)

每一步反應都被稱作基元反應，具有特定的速率方程和反應分子數。所有基元反應加和得到的淨反應必須與原反應相同。基元反應分為四類：加成、消除、取代和重排。

總反應的速率方程由反應機理中最慢的一步，也就是速率控制步驟所決定。由於上例中第一步為速控步，是一個雙分子反應，速率方程為${\displaystyle \ R=k[NO_{2}]^{2}}$。從此很容易便可以求得總反應的速率方程。

1903年，亞瑟·拉普沃斯（Arthur J. Lapworth）通過研究安息香縮合反應，提出了第一個有機反應機理。

模型

一個正確的化學反應機理是準確預見性模型的重要組成成分。對於許多氧化燃燒體系及等離子體系統，詳細的反應原理無法獲得或是需要去構建。 即使在有實驗數據的情況下，沒有專業技術支持，在各種信息來源中確認，收集相關數據;調節差值並推斷導致差值的實驗影響因素將會變得十分困難。 速度常數k（可通過起始濃度及反應的半衰期得到）或是熱化學數據卻經常在文本資料中或缺。所以為得到需要的參數，化學信息學技術及裙帶的方法是必須用到的。 在精心製作化學反應原理的不同階段，一定要運用恰當的方法。其中一種途徑會涉及交叉實驗。

參見

• 有機反應#機理
• 親核酰基取代反應
• 鄰基參與效應
• Finkelstein反應
• Lindemann機理
• 電化學反應機理

參考資料

1. March, Jerry (1985). Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms and Structure, third Edition, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-85472-7.