箭推法在书写卤族元素无机反应机理中的应用

徐守兵

摘要：以卤素单质和氢气化合、卤化氢分解、卤素单质相互间的作用为例讨论自由基反应机理;以卤素单质作为亲电试剂、卤负离子作为亲核试剂和离去基团为例讨论离子型反应机理;以卤素单质的制法为例介绍箭推法在无机反应机理书写中的综合应用，验证利用有机反应机理阐述无机反应过程的合理性，初步探寻如何通过类比有机箭推法系统总结无机反应的规律。

关键词：卤族元素;反应机理;箭推法;自由基反应;离子型反应

文章编号：1005-6629（2021）04-0073-08 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2014年，两位挪威化学家Abhik Ghosh和Steffen Berg将箭推法引入无机化学，用于主族元素无机反应机理的分析和描述。他们的工作已在大学无机化学教学领域受到了广泛关注。美国普林斯顿大学教授John T.Groves评价说：“学生们将了解电子的去向，他們对反应是如何发生的理解将大大增强。”鉴于卤族元素在无机化学和有机化学中的重要地位，它们可谓是一类两栖元素，以卤素为桥梁，易将有机反应机理书写的一些方法迁移到无机反应中来。为了表达简洁，本文中只表示出了某些价电子，而非全部的价电子。

1自由基反应

有机自由基反应常以链反应机理进行，用含易断裂化学键（如氯、溴或过氧化物）的引发剂引发链反应。书写机理的过程中，常关注自由基中间体的稳定性，尽量避开一些高能量的自由基（如氢原子），最稳定的自由基一般得到主要产物。烷烃的卤代反应、烯丙基卤代反应、烯炔和卤化氢在过氧化物存在条件下的加成等都是常见的自由基反应。

卤素单质和氢气的化合、卤化氢的热分解、卤素单质之间相互化合形成卤素互化物等是常见的无机自由基反应。

1.1卤素单质和氢气反应

卤素单质和氢气反应以链反应机理进行，第一步：链引发。从表1一些单键均裂的离解能数据分析可知，卤素单质分子均裂离解能较小，为该反应的引发剂。以Cl₂和H₂反应为例，在加热或光照条件下卤素分子发生均裂产生两个卤原子：