活化吉布斯自由能英文解释翻译、活化吉布斯自由能的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Gibbs free energy of activation

分词翻译：

活化的英语翻译：

【化】 activation
【医】 activate; activation

吉布斯自由能的英语翻译：

【化】 free enthalpy; free enthalpy,Gibbs function; Gibbs free energy
Gibbs free energy,Gibbs function

专业解析

在化学动力学领域，活化吉布斯自由能（Activation Gibbs Free Energy）是一个核心概念，它描述了化学反应发生所需克服的最小能量势垒。以下是其详细解释：

一、术语定义与汉英对照

活化 (Activation)：指反应物分子转变为活化络合物（过渡态）的过程。
吉布斯自由能 (Gibbs Free Energy)：热力学函数，符号为 ( G )，定义为 ( G = H - TS )（( H ) 为焓，( T ) 为温度，( S ) 为熵）。它衡量系统在恒温恒压下做非体积功的能力。
活化吉布斯自由能 (Activation Gibbs Free Energy)：符号常记为 ( Delta G^ddagger ) 或 ( Delta^ddagger G )。指标准状态下，反应物转变为过渡态时吉布斯自由能的变化值，单位为 kJ/mol。其数学表达式为： [ Delta G^ddagger = Delta H^ddagger - TDelta S^ddagger ] 其中 ( Delta H^ddagger ) 为活化焓，( Delta S^ddagger ) 为活化熵。

二、物理意义与作用

( Delta G^ddagger ) 是反应速率的关键决定因素。根据过渡态理论（Transition State Theory, TST），反应速率常数 ( k ) 与 ( Delta G^ddagger ) 的关系由下式给出： [ k = frac{k_B T}{h} e^{-Delta G^ddagger / RT} ]

( k_B )：玻尔兹曼常数
( h )：普朗克常数
( R )：气体常数
( T )：绝对温度

该公式表明：( Delta G^ddagger ) 越大，反应速率 ( k ) 越小。它直观地代表了反应必须越过的“能垒”高度。降低 ( Delta G^ddagger )（如通过催化剂）能显著加速反应。

三、与活化能的关系

( Delta G^ddagger ) 与阿伦尼乌斯活化能 ( E_a ) 密切相关，但不等同。( E_a ) 主要反映温度对速率的影响，而 ( Delta G^ddagger ) 包含了熵变 ( Delta S^ddagger ) 的贡献，提供了更全面的热力学视角。在近似处理中，( E_a approx Delta H^ddagger + RT )（对液相反应）。

四、应用领域

理解 ( Delta G^ddagger ) 对于设计催化剂、优化反应条件、研究酶动力学及药物作用机制至关重要。催化剂的核心作用正是通过稳定过渡态来降低 ( Delta G^ddagger )，从而加速反应。

权威参考文献

国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC)：对吉布斯自由能及活化参数的定义提供了标准参考。
美国国家标准与技术研究院 (NIST)：其化学动力学数据库包含过渡态理论及 ( Delta G^ddagger ) 计算的详细说明。
《物理化学》教材 (Atkins, de Paula)：经典教材深入阐释了活化吉布斯自由能在反应动力学中的理论基础与应用。

网络扩展解释

活化吉布斯自由能（Activation Gibbs Free Energy）是化学反应动力学中的关键概念，用于描述反应物转化为产物所需克服的能量壁垒。以下是综合多个来源的详细解释：

1.基本定义

活化吉布斯自由能（记作ΔG‡）是指反应物从初始状态过渡到过渡态（即活化络合物）所需的吉布斯自由能变化。它是反应动力学中能垒高低的量化指标，决定了反应速率的大小。公式可表示为： $$ ΔG‡ = G{text{过渡态}} - G{text{反应物}} $$

2.物理意义

能量壁垒：ΔG‡越高，反应速率越慢，因为需要更多能量才能跨越能垒。例如，普通化学键断裂需要约7 kcal/mol的能量，而酶可通过降低ΔG‡加速反应（如生物体内的代谢过程）。
与活化能的关系：传统活化能（Ea）是经验参数，而ΔG‡基于热力学理论，两者均反映能垒，但ΔG‡考虑了熵和温度的影响。

3.应用场景

反应方向判断：若总吉布斯自由能变ΔG < 0，反应自发进行；但即使ΔG < 0，若ΔG‡过高，反应仍可能极慢（需催化剂或加热）。
酶催化机制：酶通过降低ΔG‡（如稳定过渡态）加速反应，而非改变总ΔG。

4.公式扩展

吉布斯自由能的基础公式为： $$ G = H - TS $$ 其微分形式为： $$ dG = -S dT + V dp + μ dn $$ 在等温等压条件下，ΔG直接关联体系对外做功能力。

活化吉布斯自由能是理解化学反应速率的核心参数，体现了热力学与动力学的联系。如需更深入的理论推导或实验案例，可参考热力学教材或化学动力学研究文献。