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xiaowandouer

木虫 (正式写手)

楼主提到的图,我也一直比较迷惑,搞不清楚哪一步到底是决速步,
就此问题我请教了10楼的wangth0921,他(or Miss?)给出了较为详尽的解释,在此表示感谢。
在征得wangth0921的同意后,我把他的回复一并贴出来供大家一起学习:


I:可否告知这个公式keff = Keq * k(2->3)的出处?

Sample Text采用“准平衡假设”,[2] = Keq * [1];
或对[2]采用稳态近似:k(1->2)* [1] = (k(2->1) + k(2->3))*[2],
           由于k(2->1) >> k(2->3),
       所以 k(1->2)* [1] = k(2->1) *[2],
          [2] = [1] * k(1->2)/k(2->1) = [1] * Keq

如果只考虑 1 <--> 2 --> 3,那么反应速率 v = k(2->3)*[2] = Keq*k(2-3)*[1], 表观速率常数keff = Keq * k(2->3)。

I: 谢谢您的解答,这样就明白了。依据稳态近似及阿伦尼乌斯公式,最后推导出keff与G(1)-G(TS3)相关,由此得出跨越TS3一步为决速步。这里的keff只是表观速率常数,而G(1)-G(TS3)也只是表观活化能对吧?如果是比较每一个基元步骤,可以认为1->2这一步为决速步吗?

I: 您好,我还有一点问题不明白,希望得到您的解答。帖子中提到的那张图片,3->4为决速步,算决速步的活化势垒时应该算3->4一步的,还是用G(1)-G(TS3)得到的数值?另外,我手头有些机理研究的文章,其中给的势能面图与帖子中提到的极为相似,但是分析的时候都认为决速步是势垒较高的基元步,这个怎么理解呢?看了稳态近似之后我更迷糊了。

Sample Text按照原帖中的势能图,可以把反应近似为 1 <--> 2 <--> 3 --> 4,最后表观速率常数(单分子反应)为:
k = kB*T/h * exp(-DG#/RT)
DG# = G(TS3) - G(1)
如果有必要,可加入1->2,2->3,和3->4的量子隧道矫正因子。反应过了TS3后,逆向过程就可以忽略了。
此类反应更严格的处理是RRKM结合Master-Equation,太麻烦。

对中间体2和3,逆反应速率远大于前向反应速率,“稳态近似”和“准平衡近似”得到的结果是一样的。

“决速步”这个概念在这里可能比较模糊。

I: 确实比较纠结啊,对于这种一路爬坡的势能图,能量最高的那个TS才是最难跨越的,但是这一步的势垒却不一定是最高的,决速步,决速步。。。。。。。晕了!我现在觉得对于这类反应,以基元步的势垒高低判断决速步的看法是有问题的,可是这种文献比比皆是啊,不能是他们都错了吧?

Sample Text如果每一步基元反应都是DG<0,那么每一步反应基本上不可逆,以基元步的势垒高低判断决速步貌似没什么问题。
对原帖中的反应,中间体2回到1的速率远大于前向到3的速率,这样1->4的总包反应的活化能就表现为TS3的能垒高度。
如果仅看3->4->5的反应,决速步就是3->4。
11楼2012-05-10 17:48:15
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xiaowandouer

木虫 (正式写手)

本来想把wangth0921的名字用蓝色标注一下,方便大家阅读,结果都给整成Sample Text,呼唤版主帮忙给改过来
12楼2012-05-10 17:50:34
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