势能剖面英文解释翻译、势能剖面的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 potential energy profile

分词翻译：

势能的英语翻译：

potential energy
【化】 potential energy

剖面的英语翻译：

section plane
【机】 profile; section

专业解析

势能剖面（Potential Energy Profile）是物理化学和分子动力学中的核心概念，用于描述体系（如分子、原子）在特定过程（如化学反应、构象变化）中势能随反应坐标（Reaction Coordinate）的变化关系。其英文对应术语为"Potential Energy Profile"或"Potential Energy Surface"（特指多维情况）。该概念通过能量曲线直观展示反应路径上的能量变化，是理解反应机理、活化能、过渡态等关键参数的基础工具。

核心特征与解释

反应坐标与能量关系
反应坐标是描述反应进程的抽象参数（如键长、键角变化）。势能剖面以该坐标为横轴，体系势能为纵轴，形成连续曲线。曲线上的每个点代表体系在特定构型下的势能值，最小值对应稳定状态（反应物、产物、中间体），最大值对应过渡态（TS）。
活化能与反应路径
反应物与过渡态之间的势能差称为活化能（$Ea$），决定反应速率。剖面中的能垒高度直观反映反应难度。例如，放热反应中产物能级低于反应物，但仍需克服$Ea$（公式：$Delta G^{ddagger} = G{TS} - G{text{反应物}}$）。
微观动态信息
通过分析剖面曲率（如过渡态附近的二阶导数），可推断原子运动频率和隧穿效应。势阱（局部极小值）对应亚稳态中间体，其深度影响中间体寿命。

典型应用领域

化学反应机理：解析亲核取代（SN1/SN2）、周环反应等路径选择；
生物分子构象变化：蛋白质折叠、DNA解旋的能量路径模拟；
材料科学：催化剂表面吸附/解离过程的能垒计算；
光谱分析：结合薛定谔方程求解振动能级。

示意图与数学表达

一维势能剖面可表示为函数 $V(r)$，其中 $r$ 为反应坐标。以双分子反应为例：

$$ V(r) = frac{1}{2} k (r - r0) + Delta E cdot e^{-alpha (r - r{TS})} $$

首项为谐振近似，次项模拟能垒（$Delta E$ 为活化能，$alpha$ 控制能垒宽度）。

来源说明：本文定义综合参考《物理化学》（Atkins, Oxford Press）第10版反应动力学章节、IUPAC术语数据库及《Journal of Chemical Education》能垒可视化研究，确保学术权威性。因平台限制未提供直接链接，建议通过学术引擎检索上述文献。

网络扩展解释

势能剖面是描述系统势能沿某一特定坐标变化的曲线或图形，常见于物理、化学及地质学等领域。以下是详细解释：

1.基本定义

势能剖面（Energy Profile）是势能面（Potential Energy Surface, PES）在单一坐标方向上的截面表现。例如，在化学反应中，它展示反应物到生成物过程中势能随反应坐标（如原子间距）的变化，直观反映能垒和反应路径。

2.核心特点

能量与坐标关系：以势能为纵轴，某一关键参数（如键长、反应进程）为横轴，形成二维曲线。
能垒与活化能：曲线中的峰值对应过渡态，其高度（Eb）为势能垒，与实验活化能相关。

3.应用领域

化学动力学：分析反应机理，如通过势能剖面判断反应是否需克服活化能（如提到的Morse势能曲线）。
地质学：用于地震剖面分析，通过应变位能转换拓宽信号频谱。
分子模拟：研究分子构型变化时的能量路径。

4.示例说明

以化学反应A + BC → AB + C为例，势能剖面沿反应坐标（R-T-P虚线）展示能量变化：

反应物（A+BC）和生成物（AB+C）处于能量低谷，过渡态位于能量峰值处。
能垒Eb决定反应速率，零点能差E0影响实际活化能。

5.相关公式

势能剖面可通过势能函数表示，如莫尔斯势（Morse Potential）：
$$ V(r) = D_e left[1 - e^{-a(r-r_e)}right]
$$
其中，$D_e$为解离能，$r_e$为平衡键长，$a$为常数。

势能剖面通过简化多维势能面为单一坐标的曲线，为分析能量变化提供了直观工具，广泛应用于化学反应、地质形变等领域。如需进一步了解势能面构建或具体案例，可参考、6等来源。