
【化】 transition state theory; TST
过渡态理论(Transition State Theory,TST)是化学动力学中描述基元反应过程的核心理论,其核心思想是:反应物分子需经过一个高能量的活化络合物(activated complex)状态才能转化为产物,该瞬态结构称为过渡态(transition state)。该理论由Henry Eyring和Meredith Evans等人于1935年提出,建立了反应速率与分子微观结构之间的定量关系。
活化能(Activation Energy, $E_a$)
反应物到达过渡态所需的最小能量阈值,计算公式为:
$$ k = frac{k_B T}{h} cdot frac{Q^ddagger}{Q_A Q_B} cdot e^{-E_a/(RT)} $$
其中$Q$为分子配分函数,$k_B$为玻尔兹曼常数(来源:IUPAC术语库)。
反应坐标(Reaction Coordinate)
描述反应进程中原子位置变化的虚拟路径,过渡态对应势能面的鞍点(来源:《物理化学》第十版)。
微观可逆性(Microscopic Reversibility)
正逆反应共享同一过渡态,该原理被广泛用于催化机理研究(来源:美国化学会期刊)。
TST通过量子力学与统计热力学方法,成功预测了气相和小分子溶液反应的速率常数。但其假设“过渡态一旦形成必然转化为产物”在隧穿效应显著(如低温氢转移反应)或溶剂效应复杂的体系中存在偏差(来源:Nature Reviews Chemistry)。
过渡态理论是化学反应动力学的核心理论之一,主要解释反应物到产物的转化机制。以下为详细解释:
过渡态理论由埃林(Eyring)、埃文斯(Evans)和波兰尼(Polanyi)于1935年提出,基于统计热力学和量子力学。其核心观点是:
理论引入活化Gibbs自由能变(Δ‡G)、活化焓(Δ‡H)和活化熵(Δ‡S)等参数,描述过渡态形成的能量变化。
如需更完整的公式推导或实验案例,(势能面模型)、(活化熵计算示例)等来源。
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