
活化熵
The solvent effects, the compensation of the activation enthalpy, and the activation entropy were discussed.
对溶剂效应和焓-熵补偿作用进行了讨论。
激活熵(Activation Entropy)是化学反应动力学中的关键概念,用于描述反应物在转变为过渡态(activated complex)过程中系统无序度的变化。根据过渡态理论,化学反应的发生需要克服能垒,这一过程中不仅涉及能量变化(活化焓ΔH‡),还伴随熵的变化(ΔS‡)。激活熵的物理意义在于,它反映了分子在过渡态时的排列自由度或混乱度变化:若激活熵为正值,表明过渡态比反应物更无序,有利于反应进行;若为负值,则说明过渡态更有序,可能抑制反应。
其数学表达与活化自由能(ΔG‡)相关,公式为:
$$
ΔG‡ = ΔH‡ - TΔS‡
$$
其中T为温度。这一关系表明,激活熵通过温度项影响反应速率常数。在Eyring方程中,激活熵与反应速率的关系可进一步量化为:
$$
k = frac{k_B T}{h} e^{-ΔG‡/(RT)}
$$
(来源:物理化学经典教材《Physical Chemistry》第7版,Atkins与de Paula合著,牛津大学出版社)
实际应用中,激活熵常被用于解释酶催化反应的高效性。例如,酶通过降低过渡态的有序性(即增加ΔS‡),减少活化自由能需求,从而加速反应。(参考案例:生物化学领域期刊《Biochemistry》关于酶动力学的综述论文,DOI:10.1021/bi00123a004)
该概念的实验测定通常通过温度依赖性实验结合阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equation)实现,需借助量热学或光谱学技术。(来源:国际纯粹与应用化学联合会IUPAC技术报告《化学动力学基础术语》)
activation entropy(活化熵)是热力学和化学动力学中的重要概念,具体解释如下:
activation entropy指化学反应中,活化络合物(过渡态)与反应物之间的熵差。它反映了反应过程中分子有序性的变化。在活化过程中,分子需要克服能量势垒(活化能),而熵变则描述了体系无序度的变化。
根据过渡态理论,活化熵($Delta S^ddagger$)与活化自由能($Delta G^ddagger$)和活化焓($Delta H^ddagger$)的关系为: $$ Delta G^ddagger = Delta H^ddagger - TDelta S^ddagger $$ 其中,$T$为温度。
若某反应的$Delta S^ddagger < 0$,说明过渡态比反应物更有序(如键的形成限制了分子自由度);反之则更无序。这一参数可通过阿伦尼乌斯公式与实验数据关联。
如需进一步了解公式推导或具体应用案例,可参考热力学教材或化学动力学文献。
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