取代反应和硝化反应

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取代反应和硝化反应之间的区别

取代反应 vs. 硝化反应

取代反應（Substitution reaction）是一種重要的有機化學反應，其定義是分子中的一個原子或原子團被其他原子或原子團取代。而取代反應主要依照反應中所使用的試劑分為親核取代反應與親電取代反應兩大類，但也有不屬於前面兩種類型的取代反應，將會在下文提及。 有機的取代反應會依以下的特點，被歸類到若干個有機取代反應類別中：. 硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。芳香族化合物硝化的反應机理為：硝酸的－OH基被質子化，接著被脫水劑脫去一分子的水形成硝酰正离子（nitronium ion，NO2+）中間體，最後和苯環行親電芳香取代反應，並脫去一分子的氫離子。 在此種的硝化反應中芳香環的電子密度會決定硝化的反應速率，當芳香環的電子密度越高，反應速率就越快。由於硝基本身為一個親電體，所以當進行一次硝化之後往往會因為芳香環電子密度下降而抑制第二次以後的硝化反應。必須要在更劇烈的反應條件（例如：高溫）或是更強的硝化劑下進行。 常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脫水劑配合硝化劑。 有机化合物经硝化后颜色会加重，如果引入多个硝基，其氧化功能会非常强，因此成为爆炸性物质。如黄色炸药TNT就是甲苯经硝化生成的三硝基甲苯；苯经硝化制得产品为硝基苯，是制造染料的原料；甲烷经气相硝化得到硝基甲烷，是一种火箭燃料；纤维经硝化形成一种透明塑料-赛璐珞，最早用来制造电影胶片，后来因为极其易燃，经常引起电影院火灾，已经被淘汰。.

亲电体

亲电体（Electrophile，意思為电子喜好者）為一化学术语，指在化学反应中对含有可成键电子对的原子或分子（亲核试剂）有亲和作用的原子或分子。 因为亲电试剂可以接受电子，所以它们是路易斯酸（见酸碱反应理论）。大多数亲电试剂为正电性，有一个原子带正电，或有一个原子不具备八隅体电子。 亲电试剂进攻亲核试剂上电子集中的部位。有机化学中常见的亲电子试剂有阳离子（如H3O+ 和 NO2+）、極性分子（如氯化氢、卤代烃、酰卤，和羰基化合物）、可极化中电性分子（如Cl2 和 Br2）、氧化剂（如有机过氧酸）、不具备八隅体电子的试剂（如卡宾和自由基）、以及某些路易斯酸（如 BH3 和 DIBAL）。.

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化學反應速率

反应速率即化学反应进行的快慢，单位为mol/(L·s)或mol/(L·min)。用单位时间内反应物的浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示。浓度单位一般用莫耳·升-1，时间单位用秒、分或小时。化学反应并非均匀速率进行：反应速率分为平均速率（一定时间间隔裡平均反应速率）和瞬时速率（给定某时刻的反应速率），可通过实验测定。反应物本身的性质，外界因素：温度，浓度，压强，催化剂，光，激光，反应物颗粒大小，反应物之间的接触面积和反应物状态，x射线，γ射线，固体物质的表面积，与反应物的接触面积，反应物的浓度也会影响化学反应速率。 \Delta v(A).

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分子

分子（molecule）是一种构成物质的粒子，呈电中性、由两個或多個原子組成，原子之間因共價鍵而鍵結。能够單獨存在、保持物质的化學性質；由分子組成的物質叫分子化合物。 一個分子是由多個原子在共價鍵中通过共用電子連接一起而形成。它可以由相同的化學元素构成，如氧氣分子 O2；也可以由不同的元素构成，如水分子 H2O。若原子之間由非共價鍵的化學鍵（如離子鍵）所結合，一般不會視為是單一分子。 在不同的領域中，分子的定義也會有一點差異：在热力学中，构成物质的分子（如水分子）、原子（如碳原子）、离子（如氯离子）等在热力学上的表现性质都是一样的，因此，都统称为分子；在氣體動力論中，分子是指任何构成气体的粒子，此定義下，單原子的惰性氣體也可視為是分子。而在量子物理、有機化學及生物化學中，多原子的離子（如硫酸根）也可以視為是一個分子。 分子可根据其构成原子的数量（原子數）分为单原子分子，双原子分子等。 在氣体中，氫分子（H2）、氮分子（N2）、氧分子（O2）、氟分子（F2）和氯分子（Cl2）的原子數是2；固体元素中，黃磷（P4）原子數是4，硫（S8）的是8。所以，氬（Ar）是單原子的分子，氧氣（O2）是雙原子的，臭氧（O3）則是三原子的。 許多常見的有機物質都是由分子所組成的，海洋和大氣中大部份也是分子。但地球上主要的固體物質，包括地函、地殼及地核中雖也是由化學鍵鍵結，但不是由分子所構成。在離子晶體（像鹽）及共價晶體有反覆出現的晶体结构，但也無法找到分子。固態金屬是用金屬鍵鍵結，也有其晶体结构，但也不是由分子組成。玻璃中的原子之間依化學鍵鍵結，但是既沒有分子的存在，其中也沒有類似晶體反覆出現的晶体结構。.

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羟基

基，又称氢氧基，化学式为–OH，是含有氧原子以共價鍵與氫原子連接的化學官能團，有時也稱為醇官能團，是常见的极性基团。羥基基團以共價鍵結合羰基（–C.

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甲烷

烷（化學式：；英文：Methane），是結構最簡單的烷類，由一個碳原子以及四個氫原子組成。它是最簡單的烴類也是天然氣的主要成分。甲烷在地球上有很高的相對豐度，使之成為很有發展潜力的一種燃料，但在標準狀態下收集以及存儲氣態的甲烷是一個十分有挑戰性的課題。 在自然狀態下，甲烷可以在地底下或者海底找到，而大氣中也含有甲烷，這些甲烷稱為大氣甲烷。在原始大氣中，甲烷是主要成分之一。自1750年以來，地球大氣中的甲烷濃度增加了約150％，造成的全球暖化效應並佔總長壽命輻射以及全球所有溫室氣體的20％（不包括水蒸氣）。在太空中，不少星體的表面和大氣中也有甲烷。 甲烷的結構是由一個碳和四個氫原子透過sp3混成的方式化合而成，並且是所有烴類物質中，含碳量最小，且含氫量最大的碳氫化合物，因此甲烷分子的分子結構是一個正四面體的結構，碳大約位於該正四面體的幾何中心，氫位於其四個頂點，且四個碳氫鍵的鍵的鍵角相等、鍵長等長。標準狀態下的甲烷是一種無色無味的氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。.

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甲苯

苯（Toluène，德语: Toluol，Toluene，IUPAC：Methylbenzene，分子式：），是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。甲苯是芳香族碳氫化合物的一员，它的很多性质与苯很相像，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，还是一种常用的化工原料，可用于制造噴漆、炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。同时它也是汽油的组分之一。.

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芳香环

芳香环是一类有机芳香化合物。 芳香环拥有共轭的平面环体系，原子间成键并不是不连续的单双键交替，而是被离域π电子云覆盖。典型的芳香环化合物是苯和吲哚。.

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芳香性

芳香性是一種化學性質，有芳香性的分子中，由不饱和键、孤对电子和空轨道组成的共軛系統具有特別的、仅考虑共轭时无法解释的稳定作用。可以将芳香性看作是环状离域和环共振的体现。一般认为在这些体系中的电子，可以自由在由原子组成的环形结构上运动（离域），这些环形结构含有单键和双键相间，离域的结果是环键的键级趋于均化，给予体系稳定作用。 芳香性的理論最初由凱庫勒發展出來，是以六元的苯分子为原型建立起来。理論中的苯有兩個共振形態，並有單键和双键相间，但理论上的两种苯（环己三烯）衍生物的这类异构体在实际上无法检测或分离出来，苯事实上是这两个异构体的“杂化体”，并且具有不考虑电子离域时无法解释的稳定性。.

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苯

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