Lösungsmitteleffekte auf chemische Reaktion

Ein Lösungsmittel kann jede Substanz sein, die durch Auflösen eines festen, flüssigen oder gasförmigen gelösten Stoffes in eine Lösung übergeht. Das Lösungsmittel ist normalerweise eine Flüssigkeit, kann aber auch fest oder gasförmig sein.

In unserem täglichen Leben finden wir das beste Beispiel für Lösungsmittel, nämlich Wasser.

Die üblichen Verwendungszwecke von Lösungsmitteln reichen von Trockenreinigungsmitteln, Farbverdünnern, Nagellackentfernern, Klebstoffen, Fleckentfernern, Reinigungsmitteln und in Körperpflegeprodukten wie Parfums

Beispiele für Lösungsmittel

Toluol

Aceton

Methylacetat

Hexan

Ethanol

Lösungsmittel finden verschiedene Anwendungen in der chemischen, pharmazeutischen, Öl- und Gasindustrie, einschließlich in chemischen Synthesen und Reinigungsprozessen.

Die meisten anderen häufig verwendeten Lösungsmittel sind kohlenstoffhaltige Chemikalien. Diese werden als organische Lösungsmittel bezeichnet. Lösungsmittel haben normalerweise einen niedrigen Siedepunkt und verdampfen daher leicht oder können durch verschiedene einfache Verfahren namens Destillation entfernt werden, wodurch die gelöste Substanz zurückbleibt. Lösungsmittel sind von Natur aus inert, da sie nicht chemisch mit den gelösten Verbindungen reagieren. Diese können auch verwendet werden, um lösliche Verbindungen aus einer Mischung zu extrahieren, das häufigste Beispiel ist das Aufbrühen von Kaffee oder Tee mit heißem Wasser.

Lösungsmittelklassifizierung

Die Lösungsmittel werden grundsätzlich in unpolare, polar aprotische und polar protische Lösungsmittel eingeteilt.

Auswirkungen von Lösungsmitteln auf die chemische Reaktion

Lösungsmittel können verschiedene Eigenschaften von Substanzen wie Löslichkeit, Stabilität und Reaktionsgeschwindigkeiten beeinflussen

Lösemitteleffekte auf die Löslichkeit

Ein gelöster Stoff löst sich nur dann in einem Lösungsmittel, wenn er günstige Wechselwirkungen mit dem Lösungsmittel bildet. Dieser Auflösungsprozess hängt ganz von der Änderung der freien Energie sowohl des gelösten Stoffes als auch des Lösungsmittels ab. Diese freie Solvatationsenergie wiederum hängt wiederum von mehreren Faktoren ab.

Auswirkungen von Lösungsmitteln auf die Stabilität

Unterschiedliche Lösungsmittel können die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion durch unterschiedliche Stabilisierung des Reaktanten oder Produkts beeinflussen. Das Gleichgewicht wird in Richtung des bevorzugt stabilisierten Stoffes verschoben. Eine Stabilisierung des Reaktanten oder Produkts kann durch jede der verschiedenen nicht-kovalenten Wechselwirkungen mit dem Lösungsmittel wie H-Bindungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Van-der-Waals-Wechselwirkungen usw. erfolgen.

In einem anderen Fall wird das Ionisationsgleichgewicht einer Säure oder Base durch einen Lösungsmittelwechsel beeinflusst. Die Wirkung des Lösungsmittels beruht nicht nur auf seiner Acidität oder Basizität, sondern auch auf seiner Dielektrizitätskonstante und seiner Fähigkeit, bestimmte Spezies bevorzugt in Säure-Base-Gleichgewichten zu solvatisieren und somit zu stabilisieren. Eine Änderung des Solvatisierungsvermögens oder der Dielektrizitätskonstante kann somit die Acidität oder Basizität beeinflussen.

Lösemitteleffekte auf Reaktionsgeschwindigkeiten

Lösungsmittel können Geschwindigkeiten durch Gleichgewichts-Lösungsmittel-Effekte beeinflussen, die auf der Grundlage der Übergangszustandstheorie erklärt werden können. Im Wesentlichen werden die Reaktionsgeschwindigkeiten durch die unterschiedliche Solvatation des Ausgangsmaterials und des Übergangszustands durch das Lösungsmittel beeinflusst.

Andere Wirkungen von Lösungsmitteln

Das in Substitutionsreaktionen verwendete Lösungsmittel bestimmt inhärent die Nucleophilie des Nucleophils. Als solche beeinflussen Lösungsmittelbedingungen die Leistung einer Reaktion erheblich, wobei bestimmte Lösungsmittelbedingungen einen Reaktionsmechanismus gegenüber einem anderen begünstigen. Für SN1-Reaktionen ist die Fähigkeit des Lösungsmittels, das intermediäre Carbokation zu stabilisieren, von direkter Bedeutung für seine Brauchbarkeit als geeignetes Lösungsmittel. Die Fähigkeit von polaren Lösungsmitteln, die Geschwindigkeit von SN1-Reaktionen zu erhöhen, ist ein Ergebnis der Solvatisierung der Reaktanten-Zwischenproduktspezies, d. h. des Carbokations, durch das polare Lösungsmittel, wodurch die Zwischenproduktenergie relativ zum Ausgangsmaterial verringert wird.

SN1-Reaktionen

Die SN1-Reaktion ist eine Substitutionsreaktion in der organischen Chemie. „SN“ steht für nucleophile Substitution und die „1“ steht für die Tatsache, dass der geschwindigkeitsbestimmende Schritt unimolekular ist. Die Reaktion beinhaltet ein Carbokation-Zwischenprodukt und wird häufig bei Reaktionen von sekundären oder tertiären Alkylhalogeniden unter stark basischen Bedingungen oder unter stark sauren Bedingungen mit sekundären oder tertiären Alkoholen beobachtet.

SN2-Reaktionen

Die SN2-Reaktion ist eine Art von Reaktionsmechanismus, der in der organischen Chemie üblich ist. Bei diesem Mechanismus wird eine Bindung gebrochen und eine Bindung synchron gebildet. SN2 ist eine Art nukleophiler Substitutionsreaktionsmechanismus.

Der Fall für SN2-Reaktionen ist ganz anders, da das Fehlen einer Solvatation am Nucleophil die Geschwindigkeit einer SN2-Reaktion erhöht.

Die Reaktionen mit geladenen Übergangsmetallkomplexen (kationisch oder anionisch) werden dramatisch durch Solvatation beeinflusst, insbesondere in polaren Medien.

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