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nnipp

金虫 (小有名气)

[求助] 两种反应路径,哪一种更有利?

两种反应路径势能面如下图:
(a)反应能垒高,但是反应物有强相互作用,放大量热,以至于过渡态能量(<0.0)低于反应物能量和。
(b)为多步基元反应,每一步反应能垒相对(a)都低,但是势能面最高点比(a)高。

我看到大多文献把反应速控步归为单步反应能垒(TS-MIN)最大的过程,但也有文献把零点以上的部分看做反应能垒,据说也有把势能面上(最高点-最低点)视为反应能垒的。

感觉是(a)更有利,因为反应物之间有强相互作用,所以放热量很大,不知道这部分能量是否可以被利用,因为反应能垒低于释放的热量,所以反应容易进行。胡思乱想,实在是概念不清,请各路大侠轻拍!欢迎讨论,先谢谢大家!

势能图

[ Last edited by nnipp on 2012-7-19 at 23:00 ]
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功不唐捐
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nnipp

金虫 (小有名气)

引用回帖:
7楼: Originally posted by ChemiAndy at 2012-07-20 15:04:18
意义不一样,
TS-min决定最慢的一步的反应速率。
你可以想象,多步反应中有一步很慢,其它都很快,那么反应物分子很快都反应并聚集到这一步前面,等着一个一个通过这个能垒,通过之后,迅速到达产物。这样,一个 ...

谢谢耐心解决我的疑惑,就像10楼所说两种方法都用来做反应能垒的,解释的也是同样的问题,只是计算标准不一样,同时也有8楼的观点存在,也就是以势能面最高点-最低点作为反应能垒。所以我想我的问题在于活化能的本质,即我们推动反应进行需要额外提供的能量究竟是零点以上的部分还是其放热掉入势阱后到过渡态能量的差值。我想防热部分应该是可以为进一步反应所利用,如果是绝热过程是不是以零点为基准计算更加合理。
功不唐捐
14楼2012-07-21 01:32:14
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ChemiAndy

木虫 (正式写手)


★ ★ ★
zhou2009: 金币+3 2012-07-23 15:43:10
你给的图看不懂,不知道你的0点为什么那么高,那些势阱位置的东西是什么,中间体?

问“有两条反应路径,哪一个有利?”包含两种情况:
第一是产物和反应物都相同,但是路径不同,即中间体或过渡态不同;此种情况下,当然是能垒低的路径有利,此所谓动力学有利,即反应按此路径快,大部分分子循此路经到达产物分子态;

第二种情况是反应物即起始态相同,但有不同路径达到不同产物态。此时问哪个有利,实际是问达到平衡后哪个最终产物分布多或浓度大,此所谓热力学有利;这只要看哪个路径放热多,即哪个有利。不同物质分布浓度是依据其自由能的指数次方为权重进行分布的。

第二种情况也存在哪个动力学有利的问题,即哪个路径的能垒低,则沿此路径反应快,若在反应没有完全达到平衡时测量浓度,会看到动力学有利的产物浓度比预计的要高。

其实你的问题十分简单,只是你不太明白什么是动力学,什么是热力学,才会把能垒和反应放热搞混。两者是不同的事情,一个决定路径的快慢,一个决定反应平衡后产率。
2楼2012-07-20 05:56:31
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ChemiAndy

木虫 (正式写手)


★ ★
zhou2009: 金币+2 2012-07-23 15:44:01
“这只要看哪个路径放热多,即哪个有利。”
计算反应路径放热,只需比较产物和反应物的自由能差即可,与其路径、经过几个中间体没有任何关系。因为你考察热力学,则必然假定反应完全平衡后的产率,因此中间产物能量与此没有关系。
3楼2012-07-20 05:59:40
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mlanqiang

木虫之王 (文学泰斗)

蓝博士

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
nnipp: 金币+5, 有帮助, 谢谢 2012-07-20 11:16:01
个人觉得第二个反应可行性更高。
蓝精灵
4楼2012-07-20 06:55:29
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