(переходного состояния)

Эта теория – простейший и исторически первый вариант статистической теории химических реакций. Разработана Э.Вигнером, М.Поляни, Г.Эйрингом, М.Эвансом в 30-х годах двадцатого века.

В основу теории также положено представление о столкновении молекул как непременном условии реакции, но при этом рассматривается механизм столкновения молекул.

Если мы рассмотрим такую реакцию: А + В = С, то исходя из теории переходного состояния, можно сказать, что эта реакция протекает так: А + В ⇄ Х ¹ ® С, где А и В – исходные вещества, Х ¹ – переходный комплекс, С – продукт реакции.

Что же собой представляет переходный комплекс? Сразу же после столкновения активных молекул А и В начинается перераспределение химических связей и образование переходного комплекса. Переходный комплекс – это такое состояние взаимодействующих молекул, когда старые связи еще не разорвались, а новые еще не образовались, но перераспределение связей уже началось. Переходный комплекс – эта когда молекулы А и В утратили свою индивидуальность и мы имеем сочетание атомов, промежуточное между А, В и С. Переходное состояние характеризуется непрерывным изменением расстояний между взаимодействующими атомами. В этом существенное отличие переходного комплекса от обычной молекулы, в которой средние расстояния между атомами не зависят от времени. Переходный комплекс не следует также путать с промежуточными продуктами, у которых расстояния между атомами тоже остаются неизмененными.

Следует отметить, что формирование переходного комплекса требует затраты энергии. Энергия, необходимая для превращения реагирующих веществ в состояние переходного комплекса, называется энергией активации. Так как исходные молекулы еще не распались, а уже начали формироваться связи, характерные для молекул продуктов реакции, то, естественно, энергия перехода в активированное состояние (Е а) меньше энергии разрыва связей в молекулах исходных веществ: E a < E диссоциации. Таким образом, образование переходного комплекса – процесс энергетически более выгодный, чем полный распад вступающих в реакцию молекул. Превращение активированного комплекса в продукты реакции всегда является процессом экзотермическим.

Основной постулат теории переходного состояния состоит в том, что исходные вещества всегда находятся в равновесии с переходным комплексами: А+В ⇄ Х ¹ ®С. Тогда константа химического равновесия образования переходного комплекса равна: . (26)

Из этого выражения концентрация переходного комплекса равна:

X ¹ = [A]×[B] (27)

Затем переходный комплекс необратимо разрушается с образованием продукта реакции С. Количественной характеристикой этого процесса служит частота распада переходного комплекса – Р.

Из статистической механики известно, что число Р зависит только от температуры. Эта зависимость имеет вид:

где k – постоянная Больцмана; h – постоянная Планка; Т – абсолютная температура.

Следовательно, для данной температуры число Р одинаково для всех переходных состояний, а скорость какой бы то ни было химической реакции зависит только от концентрации переходных комплексов:

V = (29)

Однако концентрация переходных состояний связана с концентрацией реагентов соотношением (27) и поэтому подставляя значение Х ¹ в уравнение (29) получаем выражение для скорости образования продуктов реакции.

V = ×[A]×[B] (30)

К обычной реакции взаимодействия А + В ⇄ С применим закон действия масс:

V = k v [A]×[B] (31)

(Символ k v употребляется для константы скорости в отличие от константы Больцмана).

Приравниваем правые части уравнений (30) и (31), получим:

k v = × или k v =P× (32).

Из уравнения (32) видно, что при данной температуре константа скорости реакции зависит от константы химического равновесия образования переходного комплекса и от частоты распада переходных комплексов.

Уравнение (32) называется основным уравнением теории переходного состояния.

В отличие от теории активных соударений теория переходного состояния сопоставляет различные возможные комплексы, выявляет большую или меньшую их достижимость и определяет в результате энергетически наиболее выгодный путь реакции.

Таким образом, в основе химической кинетики лежат две теории, которые взаимно дополняют друг друга. Если теория переходного состояния применяется для вычисления абсолютных скоростей электродных процессов, процессов диффузии и т.д., то теория активных соударений хорошо описывает, как правило, реакции в газовой фазе.

Теории химической кинетики.

Теория активных столкновений (ТАС).

Основные предпосылки:

1. Молекулы представляют в виде шариков.

2. Для того, чтобы произошло взаимодействие, необходимо столкновение.

3. Процесс протекает только в том случае, если энергия столкновения больше или равна определенному значению энергии, которая называется энергией активации.

В основу этой теории положено два учения: молекулярно-кинетическая теория и теория Больцмана.

Вывод уравнения ТАС.

z – общее число столкновений в единицу времени.

Д – эффективный диаметр молекул;

n – число молекул в единице объема;

M – молекулярная масса.

С помощью закона Больцмана определяем количество активных столкновений z
, т.е. таких, в которых энергия превышает энергию активации:

z

Тогда доля активных столкновений составит:

Рассмотрим бимолекулярную газовую реакцию типа: 2А
, где Р – продукты реакции. Например, это может быть разложение йодистого водорода:

2HJ

Теперь заметим, что в результате каждого активного столкновения расходуется две молекулы исходного вещества. Поэтому количество прореагировавших молекул в единице объема будет равна удвоенному количеству активных столкновений в то же время и в том же объеме:

или

(
)

Отсюда видно, что скорость реакции зависит от квадрата концентрации.

= k

k=k
уравнение Аррениуса

Сравнение этих уравнений позволяет установить физический смысл предэкспоненциального множителя k, который оказывается пропорциональным общему количеству столкновений всех молекул в единице объема за единицу времени.

В общем виде уравнение Аррениуса для всех типов реакций часто пишут в виде:

k=z
уравнение Аррениуса

Константа, рассчитанная по этому уравнению, не дает совпадения с экспериментальными данными. Для корректировки в это уравнение вводят стерический фактор р .

Тогда уравнение Аррениуса с точки зрения ТАС запишется следующим образом:

k = pz

Считается, что стерический фактор отличается от единицы потому, что для осуществления реакции необходима определенная ориентация реагирующих молекул.

В этом уравнении Е – энергия активации, рассчитанная по ТАС, абсолютная (истинная) энергия активации, а экспериментальная – эффективная энергия активации.

Е

Факты, которые не объясняет ТАС:

1. Не дает метода теоретического расчета энергии активации.

2. Не объясняет протекания в растворах.

3. Не объясняет природы стерического фактора.

МОНОМолекулярные реакции с точки зрения ТАС.

Теория Линдемана.

В элементарном акте мономолекулярной реакции участвует всего одна молекула. В соответствии с теорией активных столкновений реакция начинается со встречи двух активных молекул. Количество столкновений пропорционально квадрату концентраций. Поэтому, казалось бы, что мономолекулярные реакции, как и бимолекулярные, должны иметь порядок, равный двум. Но многие мономолекулярные реакции описываются уравнением первого порядка, причем порядок реакции может изменяться при изменении концентрации (давления) и быть дробным.

Объяснение механизмов газовых мономолекулярных реакций дано Линдеманом. Он предположил, что после столкновения активные молекулы могут не только распадаться на продукты реакции, но и дезактивироваться. Механизм реакции представляется двухстадийным:

1) A+A

2)

A– активная молекула.

На первом этапе происходит перераспределение энергии, в результате чего одна молекула становится активной, а другая дезактивируется.

На второй стадии оставшиеся активные молекулы мономолекулярно превращаются в продукты реакции.

Рассмотрим стационарный процесс:

Выразим концентрацию активной частицы А * :
. Подставим это выражение в выражение скорость определяющей стадии (вторая стадия):

уравнение Линдемана

Анализ уравнения Линдемана:

1. С А – очень маленькая. В этом случае промежутки между столкновениями молекул настолько велики, что дезактивация происходит редко. Распад активных молекул на продукты происходит без затруднений; лимитирующей стадией является стадия активации. В связи с этим в уравнении Линдемана пренебрегаем в знаменателе
относительно k 3 (
<< k 3).

; n=2 (второй порядок реакции)

2. С А – очень большая. В этом случае лимитирующей стадией является стадия вторая, мономолекулярная. Затрудненность этой стадии объясняется тем, что активные молекулы часто теряют избыточную энергию при столкновении и не успевают образовывать продукты реакции. Тогда в уравнении Линдемана в знаменателе можно пренебречь k 3 относительно
(
>>k 3).

; n=1 (реакция первого порядка)

3. С А – средняя. В этом случае мономолекулярные реакции могут иметь дробный порядок (1

ТЕОРИЯ АКТИВИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА (ТАК) ИЛИ ТЕОРИЯ ПЕРЕХОДНОГО СОСТОЯНИЯ (ТПС).

Основным представлением ТАК является положение о том, что всякая химическая реакция протекает через образование некоторого переходного состояния, которое затем распадается на продукты данной реакции.

Основные положения теории:

1. В ходе процесса молекулы постепенно приближаются друг к другу, в результате чего меняются межъядерные расстояния.

2. В ходе реакции образуется активированный комплекс, когда один из атомов становится как бы обобществленным, и межъядерное расстояние становится одинаковым.

3. Активированный комплекс превращается в продукты реакции.

Например, реакцию разложения йодоводорода можно представить следующим образом:

Сначала две молекулы HJ расположены достаточно далеко друг от друга. При этом существует взаимодействие лишь между атомами в молекуле. После сближения на достаточно короткое расстояние начинают возникать связи между атомами, входящими в состав разных молекул, и связи H – J становятся более слабыми. В дальнейшем они ещё более ослабевают и полностью разрываются, а новые связи H – H и J – J, наоборот, упрочняются. В результате происходит перегруппировка атомов и вместо исходных молекул НJ образуются молекулы Н 2 и J 2 . В процессе сближения и перегруппировки атомов молекулы образуют некоторый малоустойчивый активированный комплекс из двух молекул водорода и двух молекул йода; комплекс существует очень недолго и в дальнейшем распадается на молекулы продуктов. На его образование необходима затрата энергии, равная энергии активации.

Представление об активированном комплексе и об энергии активации подтверждается с помощью энергетических диаграмм, построение которых используется в ТАК.

Активированный комплекс всегда имеет избыток энергии по сравнению с энергией реагирующих частиц.

А–В+D
→ A+B–D

переходное состояние

Е 1 – энергия связи BD без А.

Е 2 – энергия связи АB без D.

Е 3 – энергия связи переходного состояния.

Е 4 – энергия свободных атомов.

Е 3 – Е 2 = Е активации прямой реакции.

Е 2 – Е 1 = ∆Н тепловой эффект реакции.

Е 4 – Е 2 – энергия разрыва связи АВ.

Е 4 – Е 1 – энергия разрыва связи ВD.

Так как энергия разрыва связей Е 4 >> Е активации, то реакция протекает с образованием активированного комплекса без предварительного разрыва связей.

Вывод основного уравнения ТАК.

Скорость процесса определяется скоростью прохождения активированным комплексом расстояния .

Обозначим:

– время жизни активированного комплекса.

– концентрация активированного комплекса.

, где – средняя скорость прохождения АК через барьер.

, где

– константа Больцмана;

– масса комплекса; Т – температура, К.

Тогда время жизни комплекса равно:

Скорость процесса :
. Подставим в это выражение значение времени жизни комплекса :

– скорость реакции.

В уравнение вводится трансмиссионный коэффициент , показывающий, какая доля активированных комплексов переходит в продукты реакции.

Рассмотрим бимолекулярную реакцию с позиции ТАК:

А+В АВ→ АВ

Скорость процесса описывается кинетическим уравнением второго порядка:
.

Выразим константу скорости:

– выражение константы равновесия.

Константу равновесия процесса образования продуктов реакции и исходных веществ можно представить следующим образом:

, где

к* – константа равновесия процесса образования активированного комплекса;

h – постоянная Планка.

Подставим это выражение в выражение константы скорости бимолекулярной реакции:

уравнение Эйринга

Это уравнение позволяет связать кинетические параметры с термодинамическими.

1. Вводится понятие теплоты и энтропии активации.

Физический смысл энтропии активации.

Энтропия активации S* – это изменение энтропии при образовании активированного комплекса.

∆S* не связана с ∆S реакции.

(энтальпии активации)

Константа скорости реакции может быть выражена через термодинамические параметры:

– подставим это выражение в уравнение Эйринга

основное уравнение ТАК

Физический смысл энтальпии активации.

Прологарифмируем уравнение Эйринга:

Возьмем дифференциал по температуре Т:

│
– уравнение Аррениуса

│
– уравнение изобары Вант-Гоффа

– связь между экспериментальной Е акт. и энтальпией активации.

Так как
, то
.

Уравнение Аррениуса:

Сопоставляя эти уравнения, можно заметить, что энтальпия активации есть ни что иное, как энергия активации;
– энтропия активации численно равна предэкспоненциальному множителю и произведению pz .

– фактор частоты.

ПРИМЕР. Е 1 > E 2 ;

д. б. k 1 < k 2 ; а м. б. k 1 > k 2 здесь играет роль энтропийный фактор

Ингибитор влияет на энтропийный фактор.

История создания. Развитие квантовой механики привело к созданию теории активированного комплекса (переходного состояния), предложенной в 1935 году одновременно Эйрингом, Эвансом и Поляни. Но первые основные идеи теории были сформулированы Р. Марселином в 1915 г. , Marcelin, Ann. Phys. , 3, 158 (1915), погибшем в 1915 г. и не успевшем развить свои взгляды

фазовое пространство Фазовое пространство системы реагирующих веществ, определяемое наборами s координат (q) и s импульсов (р), делится критической поверхностью S# на области конечных и исходных веществ

Критическая поверхность (поверхность потенциальной энергии) Вблизи критической поверхности предполагается выполнение условий: Существует некоторый потенциал (U), зависящий от координат ядер (qi) и отвечающий адиабатическому терму системы (основное электронное состояние). Этот потенциал определяет движение вблизи критической поверхности S#. Функция распределения состояний системы вблизи критической поверхности не зависит от времени, задана значением температуры и при пересечении. S# (термодинамическое равновесие не предполагается) равновесна.

Адиабатическое приближение метод приближённого решения задач квантовой механики, применяемый для описания квантовых систем, в которых можно выделить быструю и медленную подсистемы

Основные принципы адиабатического приближения движение каждого из ядер происходит в потенциальном (электрическом) поле, создаваемом остальными ядрами, и в усредненном поле всех электронов молекул реагирующей системы в целом. Усредненное поле электронов отвечает некоторому усредненному распределению их электрического заряда в пространстве. потенциал (потенциальное поле) определяет для каждой ядерной конфигурации те силы, которые действуют на ядра. потенциал зависит от того, как расположены ядра молекулы в каждый момент времени, и от того, каково состояние (основное или возбужденное) системы электронов в молекуле. потенциальное поле для данной системы ядер зависит от расстояний между отдельными ядрами молекулярной системы и может быть представлено графически как некоторая функция межъядерных расстояний

Координата реакции величина, характеризующая изменение многоатомной системы в процессе ее химического превращения из реагентов в продукты реакции Определение К. р. тесно связано с топографией поверхности потенциальной энергии (ППЭ) U (qi), которая является функциейц N внутренних координат системы qi (i=1, 2, . . . , N), определяющих взаимное расположение атомных ядер, т. е. ядерно-электронную конфигурацию системы

Путь реакции Поверхность потенциальной энергии хим. реакции А+ВС: АВ+С. Крестом обозначена седловая точка, пунктиром - путь реакции - путь с минимальной энергией. Путь состоит из двух ветвей, дно долины, ведущей из минимума, отвечающего реагентам, в точку перевала, дно долины, ведущей из в минимум, отвечающий продуктам. К. р. определяется как длина дуги s(q, q") на кривой пути рции, отсчитанная от начальной точки q" до любой точки q, лежащей на этой кривой.

Поверхность потенциальной энергии Каждая точка на потенциальной поверхности есть не что иное, как энергия молекулярной системы в данном электронном состоянии при отсутствии движения ядер, то есть полная энергия за вычетом кинетической энергии ядер

Сечение поверхности потенциальной энергии Сечение поверхности потенциальной энергии вдоль пути реакции изомеризации Реагентам и продуктам соответствуют минимумы при а=0 и а=1 (два изомера в случае изомеризации). Если долине реагентов или продуктов есть 2 молекулярных фрагмента со свободным относит. движением, минимумы вырождаются в горизонтальные асимптотич. полупрямые (показаны пунктиром).

Основные положения теории активированного комплекса Всякая химическая реакция или любой другой молекулярный процесс, протекающий во времени (диффузия, вязкое течение), состоит в непрерывном изменении расстояний между ядрами атомов. конфигурация ядер, отвечающая начальному состоянию, через некоторую промежуточную конфигурацию - активированный комплекс или переходное состояние - превращается в конечную конфигурацию. исходные вещества находятся в равновесии с активированными комплексами, (скорость образования последних намного больше скорости их распада), распределение молекул реагирующих веществ по энергиям вследствие столкновений соответствует равновесному распределению Максвелла -

Пример образования активированного комплекса при реакции диссоциации HI такой активированный комплекс образуется благодаря перегруппировке связей между атомами водорода и иода

Переходное состояние Переходное состояние (активированный комплекс) можно рассматривать как обыкновенную молекулу, характеризующуюся определенными термодинамическими свойствами, за исключением того, что, кроме обычных трех степеней свободы поступательного движения центра тяжести, оно имеет четвертую степень свободы внутреннего поступательного движения, связанную с движением вдоль пути (координаты) реакции

Особенности переходного состояния переходное состояние не есть некоторое промежуточное соединение, так как ему соответствует максимальная энергия по пути реакции и, следовательно, оно неустойчиво и должно превращаться в продукты реакции Молекулы, достигшие энергетического барьера, превращаются в продукты реакции

Отличия потенциальной энергии переходного состояния от молекулярной системы Типичный вид зависимости потенциальной энергии реакционной системы от координаты реакции. Е 0 – высота потенциального барьера, ΔН – тепловой эффект химической реакции Потенциальная кривая двухатомной молекулы (зависимость энергии системы двух атомов от межъядерного расстояния).

Механизм образования активированного комплекса Рассмотрим в общем виде реакцию А + В ←→ Х** → С + D, где А и В исходные вещества; X** - переходное состояние, или активированный комплекс; С и D - продукты реакции. рассматриваемая реакция состоит из двух последовательных процессов. Первый - это переход A и B в активированное состояние Второй - распад образовавшегося комплекса на продукты С и D.

Графическое изображение переходного состояния Профиль ППЭ вдоль координаты реакции. Скорость суммарной реакции ω определяется наиболее медленным звеном. Здесь таким звеном является переход комплекса Х** через "плато". При этом, имеется в виду не скорость движения переходного состояния в пространстве, а движение точки, отображающей энергию системы Будем называть переходным такое состояние, которое представлено точками, лежащими на вершине потенциального барьера на некотором малом отрезке δ на пути реакции

Скорость реакции распада активированного комплекса скорость реакции определяется числом распадов всех переходных состояний в единице объема в единицу времени: ω = c** /t. Величина t может быть выражена через среднюю скорость движения переходного состояния и вдоль пути реакции на вершине барьера: t = δ/u. (XVI. 28)

Основное уравнение теории АК теория постулирует термодинамическое равновесие между реагентами и АК, характеризуемое константой равновесия. На этом основании константа скорости химической реакции к выражается уравнениями:

энтропия и энтальпия активации энтропия и энтальпия активации, представляют собой изменения энтропии и энтальпии системы при переходе от реагентов к АК

Применение теории Последовательный расчет абсолютных скорости реакции по уравнению (2) заключается в определении геометрических конфигураций реагентов и АК (на этом этапе также определяется высота потенциального барьера) и вычислении для этих конфигураций моментов инерции и колебательных частот, которые необходимы для расчета статистических сумм и окончательного определения энергии активации

Ограниченность теории Теория активированного комплекса теория основана на двух предположениях: гипотеза о термодинамическом равновесии между реагентами и АК. скорость реакции отождествляется со скоростью распада АК. Оба предположения нельзя строго обосновать

Почему? Координату реакции лишь в редких случаях правильно считать прямой линией, Обычно же она - кривая в многомерном пространстве внутренних переменных и является сложной комбинацией элементарных движений, которая неодинакова на различных своих участках.

Пример координата реакции – это непрерывно изменяющаяся комбинация двух валентных колебаний. Простейшая ППЭ для реакции А + ВС -> АВ + С при расположении всех трех атомов А, В и С на одной прямой (угловые движения игнорируются). По координатным осям отложены межатомные расстояния r. BC и r. АВ- Кривые 1 -5 -уровни постоянной энергии Пунктиром обозначена координата реакции, крестом - седловая точка.

электронно-неадиабатические процессы и трансмиссионный множитель Из-за криволинейности координату реакции нельзя считать независимой степенью свободы. Ее взаимод. с другими, поперечными движениями приводит к обмену энергией между ними. В результате, может нарушиться первоначально равновесное распределение энергии по поперечным степеням свободы и система может вернуться в область реагентов даже после того, как она уже прошла через конфигурацию АК в направлении продуктов Эти процессы учитывает трансмиссионный коэффициент для реакций, в которых х значительно отличается от единицы, теория теряет смысл

Туннельный эффект оценка трансмиссионного множителя в рамках модельных динамических вычислений. При этом предполагается, что с поступательным движением системы вдоль координаты реакции взаимодействуют не все, а лишь некоторые из поперечных степеней свободы. Они и учитываются в квантовом динамическом расчете; остальные степени свободы обрабатываются в рамках равновесной теории. При таких вычислениях автоматически определяются также и поправки на квантовое туннелирование. Туннелирование – прохождение между поверхностями потенциальной энергии

Активированный комплекс

группировка атомов в решающий момент элементарного акта химической реакции. Понятием об А. к. широко пользуются в теории скоростей химических реакций.

Протекание элементарного акта может быть рассмотрено на примере газовой бимолекулярной реакции (См. Бимолекулярные реакции) образования йодистого водорода из водорода и паров иода:

H 2 +I 2 = 2HI (1)

Как показывает квантовомеханическая теория, при сближении молекул H 2 и I 2 на расстояние, сравнимое с молекулярными размерами, они отталкиваются друг от друга с силой, быстро растущей при уменьшении расстояния. Подавляющее большинство столкновений молекул H 2 и I 2 в газовой смеси не приводит к реакции, потому что энергия теплового движения молекул оказывается недостаточной для преодоления отталкивания. У некоторой, весьма малой, доли молекул интенсивность теплового движения случайно много больше средней; этим создаётся возможность настолько тесного сближения молекул H 2 и I 2 , что возникают новые химические связи между атомами Н и I, а существовавшие прежде химические связи Н-Н и I-I разрываются. Две образовавшиеся молекулы HI отталкиваются друг от друга и поэтому расходятся, чем завершается элементарный акт реакции. Переход от расположения связей

2HI = H 2 +I 2 (2)

расположение атомов в А. к. будет таким же, как и для прямой реакции (1), но направления движения атомов в активированных комплексах реакций (1) и (2) взаимно противоположны.

Энергетические соотношения при элементарном акте реакции можно схематически представить с помощью графика, на котором потенциальная энергия реагирующей системы U изображена как функция т. н. реакционной координаты х, описывающей взаимное расположение атомов.

Задавшись некоторым весьма малым интервалом Δх (рис. ) и считая, что конфигурация атомов отвечает А. к., если координата х имеет значение, лежащее в пределах этого интервала, можно ввести понятия - концентрация активированных комплексов прямой реакции в данной реагирующей системе с + и их время жизни τ. За время τ в единице объёма происходит с + актов прямой реакции. Т. к. скорость прямой реакции r + . есть число соответствующих актов реакции в единице объёма в единицу времени, то

Поскольку интервал Δх мал, то и с + и τ пропорциональны Δх , так что их отношение не зависит от значения произвольно выбранной величины Δх. Величины с + и τ вычисляются методами статистической механики, при этом используют ряд упрощающих предположений, из которых главным является допущение, что протекание реакции не нарушает статистически равновесное распределение молекул по состояниям.

Уравнение (3) выражает основную идею теоретической трактовки скоростей реакций на основе концепции А. к. Оно не только позволяет судить о зависимости скорости реакции от концентраций веществ - участников реакции, от температуры и др. факторов, но устанавливает абсолютное значение скорости. Поэтому метод А. к. часто называют теорией абсолютных скоростей реакций. В некоторых сравнительно немногочисленных реакциях перестройка химических связей происходит затрудненно, так что достижение конфигурации А. к. ещё не гарантирует осуществление акта реакции. Чтобы учесть существование таких реакций, называемых неадиабатными, в правую часть равенства (3) вводят добавочный множитель, «коэффициент прохождения» или «трансмиссионный коэффициент»; в случае неадиабатных реакций он много меньше единицы.

Исходные понятия метода А. к. были разъяснены выше на примере гомогенной газовой реакции, но метод применяют и к скоростям реакций в растворах, гетерогенно-каталитических реакций и вообще к вычислению скоростей во всех случаях, когда превращение связано с необходимостью случайного концентрирования энергии теплового движения в количестве, значительно превышающем среднюю энергию молекул при данной температуре.

Сопоставление теории абсолютных скоростей реакций с опытными данными, как и теоретический анализ её предпосылок, показывает, что эта теория, будучи не вполне точной, вместе с тем является удачным приближением, ценным своей простотой.

Лит.: Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г., Теория абсолютных скоростей реакции, пер. с англ., М., 1948.

М. И. Тёмкин.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Активированный комплекс" в других словарях:

В химии то же, что переходное состояние … Большой Энциклопедический словарь

- (хим.), то же, что переходное состояние. * * * АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС, в химии то же, что переходное состояние (см. ПЕРЕХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ) … Энциклопедический словарь

активированный комплекс - aktyvintasis kompleksas statusas T sritis chemija apibrėžtis Nepatvarus, iš reaguojančiųjų medžiagų susidarantis ir skylantis į reakcijos produktus kompleksas. atitikmenys: angl. activated complex rus. активированный комплекс … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

- (хим.), то же, что переходное состояние … Естествознание. Энциклопедический словарь

Теория переходного состояния (активированного комплекса)

В попытках устранить недостатки теории активных столкновений ученые предложили новую теорию химической кинетики. Это сделали практически одновременно в 1935 году, более чем через полвека после открытий Аррениуса, Г.Эйринг (США) с одной стороны, а также М.Поляни и М.Г.Эванс (Великобритания) - с другой. Они предположили, что химическая реакция между началом и завершением претерпевает некое «переходное состояние», как его назвали Эванс и Поляни, при котором образуется неустойчивый «активированный комплекс» (термин Эйринга). Энергия активации как раз и требуется для достижения этого состояния, при котором вероятность успешного завершения реакции весьма велика. Поэтому энергия активации и может быть меньшей, чем энергия разрыва исходных химических связей.

Суть теории переходного состояния (активированного комплекса):

1) частицы реагентов при взаимодействии теряют свою кинетическую энергию, которая превращается в потенциальную, и для того чтобы реакция свершилась, необходимо преодолеть некий барьер потенциальной энергии;
2) разница между потенциальной энергией частиц и упомянутым энергетическим барьером и есть энергия активации;
3) переходное состояние находится в равновесии с реагентами;
4) в тех реакциях, где энергия активации существенно ниже энергии разрыва химических связей, процессы образования новых связей и разрушения старых связей могут полностью или частично совпадать по времени .

Время существования активированного комплекса равно периоду колебания одной молекулы (10 -13 с), поэтому он не может быть обнаружен экспериментально и, соответственно, его нельзя выделить и изучить. Следовательно, доказать истинность теории переходного состояния можно только с помощью расчетов. И для этой цели ученые задействовали самую передовую на тот момент методику, которая тогда переживала бурный расцвет - квантовую химию. Выделилось даже целое направление в квантовой химии по расчетам энергии переходного состояния.

Теория активных столкновений >>
Теория переходного состояния (активированного комплекса)