反应机理

化学中，反应机理（reaction mechanism）又稱反應机构，用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。^[1]虽然整个化学变化所发生的物质转变可能很明显，但为了探明这一过程的反应机理，常常需要实验来验证。

S_N2反应机理

机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小，等等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。

反应机理中各步的顺序也是很重要的。有些化学反应看上去是一步反应，但实际上却经由了多步，例如如下反应：

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

该反应中，实验测得的速率方程为：${\displaystyle \ R=k[NO_{2}]^{2}}$。因此，反应可能的反应机理为：

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

总反应的速率方程由反应机理中最慢的一步，也就是速率控制步骤所决定。由于上例中第一步为速控步，是一个双分子反应，速率方程为${\displaystyle \ R=k[NO_{2}]^{2}}$。从此很容易便可以求得总反应的速率方程。

1903年，亚瑟·拉普沃斯（Arthur J. Lapworth）通过研究安息香缩合反应，提出了第一个有机反应机理。

模型

一个正确的化学反应机理是准确预见性模型的重要组成成分。对于许多氧化燃烧体系及等离子体系统，详细的反应原理无法获得或是需要去构建。 即使在有实验数据的情况下，没有专业技术支持，在各种信息来源中确认，收集相关数据;调节差值并推断导致差值的实验影响因素将会变得十分困难。 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。 在精心制作化学反应原理的不同阶段，一定要运用恰当的方法。其中一种途径会涉及交叉实验。

参见

• 有机反应#机理
• 亲核酰基取代反应
• 邻基参与效应
• Finkelstein反应
• Lindemann机理
• 电化学反应机理

参考资料

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