更新时间:2022-08-25 14:22
过渡态是基元反应反应坐标中能量最高的一点所对应的分子构型。处于过渡态的分子也称为活化配合物。
过渡态是基元反应反应坐标中能量最高的一点所对应的分子构型。处于过渡态的分子也称为活化配合物。
过渡状态理论认为,化学反应不只是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成的,而是在碰撞后先要经过一个中间的过渡状态,即首先形成一个活性基团(活化配合物),然后再分解为产物。活化配合物中的价键结构处于原有化学键被削弱、新化学键正在形成的一种过渡状态 ,其势能较高,极不稳定,因此活化配合物一经形成就极易分解。在反应历程中反应物分子必须越过势能垒才能经由活化配合物生成产物。两个分子碰撞前的能量越大,碰撞就越剧烈,分子可以在碰撞中获得足够的势能,从而改组反应物分子的化学键。在碰撞中获得足够能量的反应物分子 ,会形成一种过渡状态,称为活化体,亦称活化络合物。处于此种状态时旧的化学键己经削弱,新的化学键己经形成。活化体的寿命很短,一经生成,就很快向产物分子转化。全过程为:A+BC吸收能量形成A ..B..C ,放出能量生成AB+C。过渡状态理论认为正逆反应在进行过程中,都必须经过同一活化体这样一个过渡状态。过渡状态理论吸取了碰撞理论的合理部分,把活化能的概念提高到化学键的角度来理解。认为不同的物质分子化学键的键能不同,使得各种化学反应过程中改组化学键所需的能量不同 ,因而不同的化学反应具有不同的活化能,这是化学反应速度不同的内在因素。
过渡态是基元反应反应坐标中能量最高的一点所对应的分子构型。处于过渡态的分子也称为活化络合物。理论上,活化络合物是极不稳定的,它向反应物和产物转化的概率相等;
1、绝对的不可逆反应中,在过渡态这一时刻,所有的碰撞分子都会转化为产物。
2、根据量子力学理论,活化络合物布居为零,过渡态是能量最高的一点,任何扰动都会导致它的改变,故无法分离出来,也是无法观测到的。
反应物分子的平均势能与活化配合物的势能之差为正反应的活化能, 生成物分子的平均势能与活化配合物的势能之差为逆反应的活化能。在过渡状态理论中,活化能的实质为反应进行所必须克服的势能垒。由此可见,过渡状态理论中活化能的定义与分子碰撞理论不同,但其含义实质上是一致的。
近十几年来国内各种版本的《无机化学》和《普通化学》教材中,关于化学反应速度的过渡态理论的阐述中,有些提法在教学过程中往往会引起学生的困惑。多数的教材都认为活化络合物的寿命很短,一经生成就很快向产物分子转化。正因为如此 ,多年来经过许多科学家的努力都没有能够将活化体从体系屮分离提取出来。并且都认为反应的速度取决于改组分子结构所需的能量,即取决于活化能。
但是,有个别的教材却提出这样的观点:对于A+BC反应生成AB+C这样的反应,其过程中必须经过势能很高的A..B..C,并认为 A+BC生成A..B..C较快,A..B..C生成AB+C较慢。其间叙述认为活化络合物不稳定,可分解 得到AB和C,亦可分解得到A和 BC。认为 ,反应物质通过过渡状态的速度 ,即活化络合物分解为产物的速度就是该化学反应的速度。
笔者认为上述有些提法是与一般教材不一致的,而且也是自相矛盾的。例如认为活化体是不稳定的,又认为A..B..C生成AB+C分解速度是较慢的;又如认为活化体分解为产物的速度即是化学反应的速度,这种观点似乎与化学反应的速度取决于反应中改组反应物分子结构所需的能量,即取决于活化能的观点不太一致。所以在教学过程屮往往引起学生理解上的困惑。本来化学反应速度的过渡态理论是一个正在探讨的理论,什么样的提法都不能定可否,但是将一些不成熟的论点引入教材,这是造成学生理解上困惑的主要原因。
配位化合物为一类具有特征化学结构的化合物,由中心原子(或离子,统称中心原子)和围绕它的分子或离子(称为配位体/配体)完全或部分通过配位键结合而形成。包含由中心原子或离子与几个配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元。凡是含有配位单元的化合物都称作配位化合物。研究配合物的化学分支称为配位化学。配合物是化合物中较大的一个子类别,广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。它不仅与无机化合物、有机金属化合物相关连,并且与现今化学前沿的原子簇化学、配位催化及分子生物学都有很大的重叠。
错误观点:活化配合物是由反应配位化合物到产物的反应过程中,有由反应配位化合物活化形成中间状态的配位化合物,这种中间状态的配位化合物称为活化配位化合物。
实际上活化配合物与配位化合物是两个完全不同的概念,活化配合物是过渡状态理论中的一个概念,活化配合物中的价键结构处于原有化学键被削弱、新化学键正在形成的一种过渡状态 ,其势能较高,极不稳定,因此活化配合物一经形成就极易分解。而配位化合物是一种稳定存在的共价化合物。