Уравнение Бренстеда

Уравнение Бренстеда — уравнение, количественно описывающее зависимость скорости катализируемых кислотами или основаниями реакций от природы кислоты. Впервые предложено в 1924 г. Бренстедом и Педерсеном.

Для кислотного катализа уравнение выражается в виде

<math>lg k_a = lg k_0 + \alpha \cdot lg K_a</math>

где k_a — каталитическая константа скорости реакции;
K_a — константа кислотности кислоты, выступающей в качестве катализатора;
k₀ — константа скорости некатализируемой реакции;
α — константа, характеризующая реакционную серию и отражающая чувствительность скорости реакции к смене катализатора.

В общем виде уравнение записывается в виде

<math>\ log(k) = \alpha \cdot log(K_a) + C</math>

как линейная зависимость константы скорости реакции от логарифма константы ионизации K_a кислот одной серии (например, замещённые фенолы, карбоновые кислоты и др.).

Уравнение Бренстеда — один из примеров выполнения общего соотношения линейности свободных энергий, согласно которому изменения в свободных энергиях реакций ΔG⁰ и в свободных энергиях активаций ΔG^≠, вызываемые в различных реакциях одинаковыми вариациями структуры реагирующих соединений или среды, связаны линейными зависимостями. В данном уравнении свободная энергия Гиббса кислотной диссоциации пропорциональна энергии активации каталитической стадии реакции

Для основного катализа уравнение выражается в аналогичном виде:

<math>lg k_b = lg k_0 + \beta \cdot lg K_b</math>

Параметры уравнения определяют экспериментально. Значения α и β лежат в диапазоне 0÷1. Уравнение Бренстеда даёт информацию о механизме реакции. Для реакций с небольшими значениями α или β переходное состояние характеризуется малым переносом протона. В случае высоких значений реакция сопровождается полным переносом протона.

Литература

• Днепровский А. С., Темникова Т. И. Теоретические основы органической химии. — Л.: «Химия», 1991. — 559 с.
• Пальм В. А. Основы количественной теории органических реакций. — Л.: «Химия», 1977. — 360 с.

Отрывок, характеризующий Уравнение Бренстеда

– Ангел, отец! Ура, батюшка!.. – кричали народ и Петя, и опять бабы и некоторые мужчины послабее, в том числе и Петя, заплакали от счастия. Довольно большой обломок бисквита, который держал в руке государь, отломившись, упал на перилы балкона, с перил на землю. Ближе всех стоявший кучер в поддевке бросился к этому кусочку бисквита и схватил его. Некоторые из толпы бросились к кучеру. Заметив это, государь велел подать себе тарелку бисквитов и стал кидать бисквиты с балкона. Глаза Пети налились кровью, опасность быть задавленным еще более возбуждала его, он бросился на бисквиты. Он не знал зачем, но нужно было взять один бисквит из рук царя, и нужно было не поддаться. Он бросился и сбил с ног старушку, ловившую бисквит. Но старушка не считала себя побежденною, хотя и лежала на земле (старушка ловила бисквиты и не попадала руками). Петя коленкой отбил ее руку, схватил бисквит и, как будто боясь опоздать, опять закричал «ура!», уже охриплым голосом.
Государь ушел, и после этого большая часть народа стала расходиться.
– Вот я говорил, что еще подождать – так и вышло, – с разных сторон радостно говорили в народе.
Как ни счастлив был Петя, но ему все таки грустно было идти домой и знать, что все наслаждение этого дня кончилось. Из Кремля Петя пошел не домой, а к своему товарищу Оболенскому, которому было пятнадцать лет и который тоже поступал в полк. Вернувшись домой, он решительно и твердо объявил, что ежели его не пустят, то он убежит. И на другой день, хотя и не совсем еще сдавшись, но граф Илья Андреич поехал узнавать, как бы пристроить Петю куда нибудь побезопаснее.


15 го числа утром, на третий день после этого, у Слободского дворца стояло бесчисленное количество экипажей.
Залы были полны. В первой были дворяне в мундирах, во второй купцы с медалями, в бородах и синих кафтанах. По зале Дворянского собрания шел гул и движение. У одного большого стола, под портретом государя, сидели на стульях с высокими спинками важнейшие вельможи; но большинство дворян ходило по зале.