能量变化参与反应
分子之间的碰撞是快速;因此,反应自发每当试剂发生碰撞在普通浓度快速。然而,一个反应可能限制率依赖分子碰撞的发生,因为,例如,这样少量的试剂存在反应只能发生在当他们碰巧遇到一个另一个。据说是这样的反应扩散占有,因为它依赖于分子扩散的过程将在一起。在这种情况下介质的粘度有关;越黏,或“厚”,媒介,扩散越困难,反应越慢。
然而,大多数反应涉及病原反应能量势垒,正是这一障碍的性质和分子构型的决定机制。图过程中能量变化的反应通常用来说明能量方面的反应。一个可能的能量图的一个例子假设单程进程(离解指定E-N共价分子的溶液中,离子,E+和N−是显示在。
在这个图中能量是策划反对反应协调空间关系,不同顺利过程中反应这种情况下部分的分子之间的距离指定E和N .左手能量最低的数字,E和N之间的债券是完全形成;如果能源应用于激发系统,E和N(地区更加紧密在一起一个图),原子核相互排斥,因此能量急剧上升。另外,激发能,例如热能从碰撞与其它分子,可拉伸原子间的键,然后能量曲线进入的地区b。E-N债券从而不断削弱,直到过渡态。这一点上,我们可以看到在图中,有一个能量峰值反应坐标。与此同时,这一点代表所需要的最低能量反应物转换成产品。所示的曲线应该只被视为一个平面部分表面的三维能量有关的各种可能的反应的组件之间的空间关系。通过反应物从初始状态到产品才能被认为是类似的爬的一个山谷(初始状态)最低的山口导致第二个山谷(产品)。因此,尽管单上的过渡态代表一个峰值曲线描述,确实代表了一种二次能源表面最小(或通过)。从上面传递(过渡态),分子只能下降,通过碰撞失去能量。这样做可能会恢复到起始材料,或者它可能分离给(地区的产品c图中)。产品的反应选择离子E+和N−,由静电吸引在一起离子对在右边的图的最小;除了这一点,包括进一步分离离子消费能源(地区d)。原则上,产品可能躺在高或低能量(如图所示)的初始状态。这样的反应可能的机理被认为是完全定义的结构和能量性质的起始材料,产品,和过渡态是已知的。
最终,它应该成为可能来计算分子的属性单独从他们的属性组成原子,并推导出过渡状态的任何反应这些分子可能进行。对于一些简单的情况,方法已经有了这种程度的详细地定义机制。系统涉及多个原子,但是,需要一个反应过程的多维表示而不是二维的描述所示图。问题的计算,然后测试理论与实验,成为巨大的。尽管如此,已经有人尝试去处理一些简单的反应系统涉及到五个原子。
反应包括几个不同的阶段,一个更复杂的反应过程的描述也是必要的。的让这种情况的一个例子。这假设反应是可逆的,有三个连续的中间反应物之间形成复合物。与上面的简单情况,最接近的物理过程发生的反应坐标变化阶段,阶段在图。
能量图上的最高点对应的能量过渡态病原反应步骤的反应是,最慢的一步反应,控制,或限制,总体增长速度。反应的速率无关的性质和数量的中间体在此之前过渡态反应坐标。进步沿着反应坐标不能确定反应的时间进程,因为任何个人对反应物在部分可能存在一个明显的时间激活状态由一个中间复合物之前的最后一个反应是实现。一旦反应物通过病原反应过渡态,他们必须失去能量(通常是通过与其他分子的碰撞)到达最终状态。在某种意义上,这样的反应可能的反应坐标被认为是代表反应的化学课程(而不是一个空间或时间进程)。如果图代表的唯一反应系统,然后可以应用微观可逆性原理过程,即采取反向将统计与采取行动的反应。这一原则并不适用于反应不给几个不同的产品平衡然而,彼此。