Η βασική διαφορά μεταξύ συντονισμένων και σταδιακών αντιδράσεων είναι ότι οι συντονισμένες αντιδράσεις είναι αντιδράσεις ενός σταδίου, ενώ οι σταδιακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων.
Οι όροι συντονισμένες και σταδιακές αντιδράσεις εμπίπτουν στο πεδίο της φυσικής χημείας όπου οι ρυθμοί των αντιδράσεων προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τη μεταβολή των ποσοτήτων του αντιδρώντος και του προϊόντος με το χρόνο. Όλες οι χημικές αντιδράσεις που γνωρίζουμε μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο διαφορετικές ομάδες ως συντονισμένες αντιδράσεις και σταδιακές αντιδράσεις ανάλογα με τον μηχανισμό της αντίδρασης.
Τι είναι οι Συντονισμένες Αντιδράσεις;
Οι συντονισμένες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μόνο ένα βήμα. Αυτό σημαίνει; όλες οι αντιδράσεις ενός σταδίου εμπίπτουν στην κατηγορία των συντονισμένων αντιδράσεων. Επομένως, οι αντιδράσεις θραύσης δεσμού και σχηματισμού δεσμού συμβαίνουν ταυτόχρονα για να σχηματιστούν τα προϊόντα. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχουν αντιδραστικά ενδιάμεσα ή ασταθή σύμπλοκα υψηλής ενέργειας που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια αυτού του τύπου χημικών αντιδράσεων.
Εικόνα 01: Παράδειγμα Συντονισμένης Αντίδρασης (περιέχει ένα ασταθές ενδιάμεσο)
Γενικά, οι συντονισμένες αντιδράσεις δεν εξαρτώνται από την πολικότητα του διαλύτη και ο μηχανισμός της αντίδρασης ονομάζεται συντονισμένος μηχανισμός. Μερικά κοινά παραδείγματα για αυτόν τον τύπο αντιδράσεων περιλαμβάνουν περικυκλικές αντιδράσεις, αντιδράσεις SN2 και ορισμένες αντιδράσεις αναδιάταξης όπως η αναδιάταξη Claisen.
Τι είναι οι σταδιακές αντιδράσεις;
Οι σταδιακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων. Επομένως, υπάρχουν πάνω ή περισσότερα χημικά ενδιάμεσα σε αυτές τις αντιδράσεις. Αυτά τα ενδιάμεσα είναι συνήθως πολύ αντιδραστικά λόγω της υψηλής ενέργειας που τα καθιστά ασταθή. Οι σταδιακές αντιδράσεις συνήθως περιέχουν δύο ή περισσότερες στοιχειώδεις αντιδράσεις.
Εικόνα 02: Παράδειγμα Βηματικής Αντίδρασης
Σε αντίθεση με τις σταδιακές αντιδράσεις, η διάσπαση και ο σχηματισμός δεσμού στις σταδιακές αντιδράσεις συμβαίνουν σε διαφορετικά στάδια (όχι σε ένα μόνο βήμα). Επομένως, τα αντιδρώντα δεν μπορούν να μετατραπούν απευθείας σε προϊόντα. Η «συνολική αντίδραση» σε μια σταδιακή αντίδραση που δίνει τη μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα. Μπορούμε να λάβουμε τη συνολική αντίδραση εξισορροπώντας με ακρίβεια όλα τα βήματα της σταδιακής αντίδρασης. Ωστόσο, υπάρχει μια στοιχειώδης αντίδραση σε μια σταδιακή αντίδραση που καθορίζει τον ρυθμό της αντίδρασης. Είναι η πιο αργή αντίδραση της σειράς αντιδράσεων και μπορεί να περιλαμβάνει αντιδραστήρια ή προϊόντα (μπορεί να περιέχει μόνο ενδιάμεσα της αντίδρασης).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ συντονισμένων και σταδιακών αντιδράσεων;
Οι όροι συντονισμένες και σταδιακές αντιδράσεις εμπίπτουν στο πεδίο της φυσικής χημείας όπου οι ρυθμοί των αντιδράσεων προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τη μεταβολή των ποσοτήτων του αντιδρώντος και του προϊόντος με το χρόνο. Η βασική διαφορά μεταξύ συντονισμένων και σταδιακών αντιδράσεων είναι ότι οι συντονισμένες αντιδράσεις είναι αντιδράσεις ενός σταδίου, ενώ οι σταδιακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων. Το βήμα που καθορίζει το ρυθμό μιας συντονισμένης αντίδρασης είναι από μόνο του μια συντονισμένη αντίδραση. Όμως, στις σταδιακές αντιδράσεις, η πιο αργή στοιχειώδης αντίδραση είναι το βήμα καθορισμού του ρυθμού.
Επιπλέον, δεν υπάρχουν ενδιάμεσα αντίδρασης σε συντονισμένες αντιδράσεις, επειδή τα αντιδρώντα μετατρέπονται απευθείας στα προϊόντα. Ωστόσο, στις σταδιακές αντιδράσεις, υπάρχουν μία ή περισσότερες ενδιάμεσες ενώσεις οι οποίες είναι εξαιρετικά ασταθείς λόγω του υψηλού ενεργειακού επιπέδου της ένωσης. Η συνολική αντίδραση μιας σταδιακής αντίδρασης δίνει τη μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα.
Το παρακάτω infographic παρέχει περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη διαφορά μεταξύ συντονισμένων και σταδιακών αντιδράσεων.
Summary – Concerted vs Stepwise Reactions
Όλες οι χημικές αντιδράσεις που γνωρίζουμε μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο ομάδες ως συντονισμένες αντιδράσεις και αντιδράσεις σταδιακά. Η βασική διαφορά μεταξύ συντονισμένων και σταδιακών αντιδράσεων είναι ότι οι συντονισμένες αντιδράσεις είναι αντιδράσεις ενός σταδίου, ενώ οι σταδιακές αντιδράσεις είναι αντιδράσεις πολλαπλών σταδίων.
