
活化熵
The solvent effects, the compensation of the activation enthalpy, and the activation entropy were discussed.
對溶劑效應和焓-熵補償作用進行了讨論。
激活熵(Activation Entropy)是化學反應動力學中的關鍵概念,用于描述反應物在轉變為過渡态(activated complex)過程中系統無序度的變化。根據過渡态理論,化學反應的發生需要克服能壘,這一過程中不僅涉及能量變化(活化焓ΔH‡),還伴隨熵的變化(ΔS‡)。激活熵的物理意義在于,它反映了分子在過渡态時的排列自由度或混亂度變化:若激活熵為正值,表明過渡态比反應物更無序,有利于反應進行;若為負值,則說明過渡态更有序,可能抑制反應。
其數學表達與活化自由能(ΔG‡)相關,公式為:
$$
ΔG‡ = ΔH‡ - TΔS‡
$$
其中T為溫度。這一關系表明,激活熵通過溫度項影響反應速率常數。在Eyring方程中,激活熵與反應速率的關系可進一步量化為:
$$
k = frac{k_B T}{h} e^{-ΔG‡/(RT)}
$$
(來源:物理化學經典教材《Physical Chemistry》第7版,Atkins與de Paula合著,牛津大學出版社)
實際應用中,激活熵常被用于解釋酶催化反應的高效性。例如,酶通過降低過渡态的有序性(即增加ΔS‡),減少活化自由能需求,從而加速反應。(參考案例:生物化學領域期刊《Biochemistry》關于酶動力學的綜述論文,DOI:10.1021/bi00123a004)
該概念的實驗測定通常通過溫度依賴性實驗結合阿倫尼烏斯方程(Arrhenius equation)實現,需借助量熱學或光譜學技術。(來源:國際純粹與應用化學聯合會IUPAC技術報告《化學動力學基礎術語》)
activation entropy(活化熵)是熱力學和化學動力學中的重要概念,具體解釋如下:
activation entropy指化學反應中,活化絡合物(過渡态)與反應物之間的熵差。它反映了反應過程中分子有序性的變化。在活化過程中,分子需要克服能量勢壘(活化能),而熵變則描述了體系無序度的變化。
根據過渡态理論,活化熵($Delta S^ddagger$)與活化自由能($Delta G^ddagger$)和活化焓($Delta H^ddagger$)的關系為: $$ Delta G^ddagger = Delta H^ddagger - TDelta S^ddagger $$ 其中,$T$為溫度。
若某反應的$Delta S^ddagger < 0$,說明過渡态比反應物更有序(如鍵的形成限制了分子自由度);反之則更無序。這一參數可通過阿倫尼烏斯公式與實驗數據關聯。
如需進一步了解公式推導或具體應用案例,可參考熱力學教材或化學動力學文獻。
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