艾林方程式英文解释翻译、艾林方程式的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【机】 Eyring equation
分词翻译:
艾的英语翻译:
moxa
【医】 Artemisia vulgaris L.; moxa
林的英语翻译:
circles; forest; woods
方程式的英语翻译:
equation
【化】 equation
【医】 equation
专业解析
艾林方程式(Eyring equation),又称艾林方程或埃林方程,是化学动力学中基于过渡态理论(Transition State Theory, TST)描述化学反应速率常数(k)与热力学参数之间关系的核心方程。它由物理化学家亨利·艾林(Henry Eyring)于1935年提出,是阿伦尼乌斯方程更深入的理论发展。
1. 方程式的表述与含义
艾林方程式的基本形式为:
$$
k = frac{k_B T}{h} e^{-frac{Delta G^{ddagger}}{RT}}
$$
其中:
- k:化学反应速率常数。
- k_B:玻尔兹曼常数(Boltzmann constant)。
- T:绝对温度(开尔文,K)。
- h:普朗克常数(Planck constant)。
- R:气体常数。
- $Delta G^{ddagger}$:反应的吉布斯自由能变(活化吉布斯自由能),即反应物形成过渡态时吉布斯自由能的变化量(单位:J/mol 或 kJ/mol)。
- $e^{-frac{Delta G^{ddagger}}{RT}}$:玻尔兹曼因子,表示在温度 T 下,反应物分子具有足够能量克服能垒(即达到过渡态)的概率。
核心物理意义: 该方程表明,反应速率常数k 主要取决于两个因素:
- 频率因子 ($frac{k_B T}{h}$):代表反应体系尝试跨越能垒的基本频率,具有频率的量纲(s⁻¹)。它描述了反应坐标上过渡态构型分解为产物的速率上限。
- 活化能垒 ($e^{-frac{Delta G^{ddagger}}{RT}}$):代表克服活化能垒($Delta G^{ddagger}$)的难易程度。$Delta G^{ddagger}$ 越小(能垒越低),指数项越大,反应速率越快。
2. 与阿伦尼乌斯方程的联系与区别
- 联系: 艾林方程式在形式上与阿伦尼乌斯方程 ($k = A e^{-E_a / RT}$) 相似。活化能 $E_a$ 与 $Delta H^{ddagger}$(活化焓)相关,指前因子 A 与 $Delta S^{ddagger}$(活化熵)相关。
- 区别: 阿伦尼乌斯方程是经验公式,参数 $E_a$ 和 $A$ 需通过实验测定。艾林方程式则基于过渡态理论,从分子层面解释了反应过程,赋予了 $A$ 因子明确的物理意义(与 $Delta S^{ddagger}$ 相关),并将速率常数与热力学函数 $Delta G^{ddagger}$(进而 $Delta H^{ddagger}$ 和 $Delta S^{ddagger}$)直接联系起来。
3. 活化参数的意义
艾林方程式常被扩展为包含活化焓 ($Delta H^{ddagger}$) 和活化熵 ($Delta S^{ddagger}$) 的形式:
$$
k = frac{k_B T}{h} e^{frac{Delta S^{ddagger}}{R}} e^{-frac{Delta H^{ddagger}}{RT}}
$$
- $Delta H^{ddagger}$ (活化焓): 主要反映断裂或形成化学键所需的能量,通常与阿伦尼乌斯活化能 $E_a$ 近似相等($E_a approx Delta H^{ddagger} + RT$)。正值表示吸热过程。
- $Delta S^{ddagger}$ (活化熵): 反映反应物形成过渡态时有序度的变化。负值表示过渡态比反应物更有序(如双分子反应中两个分子结合成一个过渡态),正值表示过渡态更无序(如单分子解离反应)。指前因子 $A$ 的大小主要受 $Delta S^{ddagger}$ 影响。
4. 应用场景
艾林方程式广泛应用于:
- 计算化学反应的速率常数。
- 通过测量不同温度下的速率常数,求算反应的 $Delta G^{ddagger}$、$Delta H^{ddagger}$ 和 $Delta S^{ddagger}$,从而深入理解反应机理(如判断是协同过程还是分步过程,过渡态的结构是紧密还是松散)。
- 预测反应速率随温度的变化。
- 在酶催化动力学(Michaelis-Menten 方程的推导基础之一)、溶液反应、气相反应等领域均有重要应用。
5. 重要性
艾林方程式是连接宏观反应动力学与微观分子过程的桥梁。它超越了阿伦尼乌斯方程的纯经验性,从统计力学和量子力学原理出发,为理解化学反应如何发生以及速率受哪些因素影响提供了深刻的理论基础。
参考来源:
- 艾林原著论文: Eyring, H. (1935). The Activated Complex in Chemical Reactions. The Journal of Chemical Physics, 3(2), 107–115. (奠定过渡态理论和艾林方程基础的开创性论文)
- 经典物理化学教材: Atkins, P., & de Paula, J. Physical Chemistry (第11版或更新版). Oxford University Press. (权威教材,对过渡态理论和艾林方程有系统阐述)
- 化学动力学专著: Laidler, K. J. Chemical Kinetics (第3版). HarperCollins. (动力学领域的经典著作,深入讲解艾林方程及其应用)
- IUPAC定义: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Gold Book - Transition State Theory. (提供标准术语和定义)
网络扩展解释
"艾林方程式"的英文对应词为"Eyring equation"。该术语在不同领域有不同含义:
-
基础定义
方程式(equation)指代数学中的等式或化学反应的表达式,如-4所述。数学方程式需满足等式两边未知数的解,化学方程式则需遵循质量守恒定律。
-
艾林方程式的特殊含义
根据名称推测(需进一步专业资料验证),可能指化学动力学中的艾林方程(Eyring equation),用于计算化学反应速率与温度的关系,其公式为:
$$
k = frac{k_B T}{h} e^{-frac{Delta G^ddagger}{RT}}
$$
其中$k$为反应速率常数,$Delta G^ddagger$为活化自由能。该方程结合了过渡态理论,常用于描述反应机理。
由于搜索结果中缺乏直接对应的详细解释,建议通过化学动力学专业文献或权威词典(如海词词典)进一步确认具体定义与应用场景。
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