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nnipp

金虫 (小有名气)

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[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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量子化学和计算化学

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1楼 2012-07-19 22:57:42

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ChemiAndy

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引用回帖:

6楼: Originally posted by nnipp at 2012-07-19 15:10:27
谢谢大侠的耐心解答。还是我没有表达清楚两个图的零点都是气相EA（催化剂基底）+EB(g)的能量。势阱表示E(A+B)的能量，因为分子间有氢键作用，吸附过称为强放热，（a）和（b）的放热量不同是因为吸附态不一样。两条 ...

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，一个多步反应的速率几乎完全取决于最慢这一步的速率。

TS相对于零点的的反应能垒的物理意义我不太清楚，你可以看看文献用它来讨论什么问题。

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7楼2012-07-20 15:04:18

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ChemiAndy

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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。

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2楼2012-07-20 05:56:31

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