反应机理与催化
反应坐标(reaction coordinate)
想象一条徒步路线的高程剖面图——那张从侧面看的图,显示你在沿途每一点的海拔高度,连同它的爬升与下降。横轴并不是你在地图上的位置,而仅仅是你沿这条小路已经走了多远。反应坐标就是化学上对应的东西:一条单一的线,量度一个反应从头到尾进行了多远。
更准确地说,反应坐标是沿着反应能量最低路径量度反应进程的一维度量,它把所有复杂的原子运动——键的伸缩、角度的弯曲、原子的靠近与离去——浓缩成一个数,从左边的反应物一路走到右边的产物。把势能对这条坐标作图,就得到反应进程图或能量图,图上的峰是过渡态,谷是中间体或最终产物。
为什么重要:这张图是化学里最有用的图像之一,它一眼就显示出活化能(爬升的高度)、反应是放出还是吸收能量(产物比反应物低还是高),以及一个机理有几步(有几个峰)。诚实的提醒是:反应坐标是一种抽象:真实的反应是在一个多维的能量地形里游走,把它压缩进一根轴是一种简化,对建立直觉有用,但并非完整的故事。
画一条曲线,从反应物的能量出发,升到一个单独的隆起,再降到比起点更低的产物高度。横向的距离就是反应坐标;那个隆起是过渡态;隆起高出起点的高度就是活化能;从起点到终点的下落则告诉你这个反应放出能量。
一条能量对进程的曲线:峰是过渡态,谷是中间体。
横轴是反应的进程,既不是时间,也不是空间中的距离。一个有两个峰的进程图意味着一个两步机理,中间体就坐在两峰之间的山谷里。
又称
另见