
【化】 free energy of activation
【化】 activation
【医】 activate; activation
【计】 free energy
【化】 free energy; work function
活化自由能(Activation Free Energy)是化学动力学中的核心概念,指反应物转变为过渡态(活化络合物)时所需的吉布斯自由能变化值(ΔG‡)。该值决定了化学反应的速率,是能垒高度的热力学表征。以下是详细解释:
活化自由能(ΔG‡)是反应物与过渡态之间的自由能差,单位为kJ/mol。根据过渡态理论: $$ k = frac{k_B T}{h} e^{-Delta G^{ddagger}/RT} $$ 其中k为反应速率常数,kB为玻尔兹曼常数,h为普朗克常数。ΔG‡越高,反应速率越慢。
《英汉化学化工词汇》(科学出版社)定义其为“反应物形成活化络合物时标准自由能的变化值”。
活化自由能包含焓与熵的贡献: $$ Delta G^{ddagger} = Delta H^{ddagger} - TDelta S^{ddagger} $$
例如酶催化中,ΔS‡的降低可显著减小ΔG‡。
Activation Energy Definition(需替换为有效链接)
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活化自由能是化学反应中用于描述反应物分子达到活化态所需自由能变化的重要概念。以下是详细解释:
基本定义 活化自由能指在一定温度下,1摩尔反应物分子从初态转变为活化态所需的最低自由能。这属于吉布斯自由能或亥姆霍兹自由能的范畴,具体取决于反应条件(如恒压或恒容)。
热力学意义 根据自由能的定义,该能量衡量了系统在特定热力学过程中可对外输出的「有用能量」。在反应中,活化自由能相当于克服能垒所需的能量阈值,决定了反应速率。
与活化能的关系 活化能通常用自由能形式表述(单位为J/mol),因此「活化自由能」可视为活化能的另一种表达,强调其热力学属性。两者的核心差异在于:活化能侧重能量势垒高度,而活化自由能包含熵变因素。
生物化学中的应用 在酶催化等生化反应中,由于压力-体积功(pV)可忽略,吉布斯自由能变化(ΔG)常被简化为活化自由能的计算主体,此时公式可表示为: $$ ΔG^‡ = ΔH^‡ - TΔS^‡ $$ 其中ΔH^‡为活化焓,TΔS^‡为温度与活化熵的乘积。
提示:该概念需区别于成语「活化能」,后者属于文学比喻,与科学术语无关。
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