活化吉布斯自由能英文解釋翻譯、活化吉布斯自由能的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Gibbs free energy of activation

分詞翻譯：

活化的英語翻譯：

【化】 activation
【醫】 activate; activation

吉布斯自由能的英語翻譯：

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

專業解析

在化學動力學領域，活化吉布斯自由能（Activation Gibbs Free Energy）是一個核心概念，它描述了化學反應發生所需克服的最小能量勢壘。以下是其詳細解釋：

一、術語定義與漢英對照

活化 (Activation)：指反應物分子轉變為活化絡合物（過渡态）的過程。
吉布斯自由能 (Gibbs Free Energy)：熱力學函數，符號為 ( G )，定義為 ( G = H - TS )（( H ) 為焓，( T ) 為溫度，( S ) 為熵）。它衡量系統在恒溫恒壓下做非體積功的能力。
活化吉布斯自由能 (Activation Gibbs Free Energy)：符號常記為 ( Delta G^ddagger ) 或 ( Delta^ddagger G )。指标準狀态下，反應物轉變為過渡态時吉布斯自由能的變化值，單位為 kJ/mol。其數學表達式為： [ Delta G^ddagger = Delta H^ddagger - TDelta S^ddagger ] 其中 ( Delta H^ddagger ) 為活化焓，( Delta S^ddagger ) 為活化熵。

二、物理意義與作用

( Delta G^ddagger ) 是反應速率的關鍵決定因素。根據過渡态理論（Transition State Theory, TST），反應速率常數 ( k ) 與 ( Delta G^ddagger ) 的關系由下式給出： [ k = frac{k_B T}{h} e^{-Delta G^ddagger / RT} ]

( k_B )：玻爾茲曼常數
( h )：普朗克常數
( R )：氣體常數
( T )：絕對溫度

該公式表明：( Delta G^ddagger ) 越大，反應速率 ( k ) 越小。它直觀地代表了反應必須越過的“能壘”高度。降低 ( Delta G^ddagger )（如通過催化劑）能顯著加速反應。

三、與活化能的關系

( Delta G^ddagger ) 與阿倫尼烏斯活化能 ( E_a ) 密切相關，但不等同。( E_a ) 主要反映溫度對速率的影響，而 ( Delta G^ddagger ) 包含了熵變 ( Delta S^ddagger ) 的貢獻，提供了更全面的熱力學視角。在近似處理中，( E_a approx Delta H^ddagger + RT )（對液相反應）。

四、應用領域

理解 ( Delta G^ddagger ) 對于設計催化劑、優化反應條件、研究酶動力學及藥物作用機制至關重要。催化劑的核心作用正是通過穩定過渡态來降低 ( Delta G^ddagger )，從而加速反應。

權威參考文獻

國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC)：對吉布斯自由能及活化參數的定義提供了标準參考。
美國國家标準與技術研究院 (NIST)：其化學動力學數據庫包含過渡态理論及 ( Delta G^ddagger ) 計算的詳細說明。
《物理化學》教材 (Atkins, de Paula)：經典教材深入闡釋了活化吉布斯自由能在反應動力學中的理論基礎與應用。

網絡擴展解釋

活化吉布斯自由能（Activation Gibbs Free Energy）是化學反應動力學中的關鍵概念，用于描述反應物轉化為産物所需克服的能量壁壘。以下是綜合多個來源的詳細解釋：

1.基本定義

活化吉布斯自由能（記作ΔG‡）是指反應物從初始狀态過渡到過渡态（即活化絡合物）所需的吉布斯自由能變化。它是反應動力學中能壘高低的量化指标，決定了反應速率的大小。公式可表示為： $$ ΔG‡ = G{text{過渡态}} - G{text{反應物}} $$

2.物理意義

能量壁壘：ΔG‡越高，反應速率越慢，因為需要更多能量才能跨越能壘。例如，普通化學鍵斷裂需要約7 kcal/mol的能量，而酶可通過降低ΔG‡加速反應（如生物體内的代謝過程）。
與活化能的關系：傳統活化能（Ea）是經驗參數，而ΔG‡基于熱力學理論，兩者均反映能壘，但ΔG‡考慮了熵和溫度的影響。

3.應用場景

反應方向判斷：若總吉布斯自由能變ΔG < 0，反應自發進行；但即使ΔG < 0，若ΔG‡過高，反應仍可能極慢（需催化劑或加熱）。
酶催化機制：酶通過降低ΔG‡（如穩定過渡态）加速反應，而非改變總ΔG。

4.公式擴展

吉布斯自由能的基礎公式為： $$ G = H - TS $$ 其微分形式為： $$ dG = -S dT + V dp + μ dn $$ 在等溫等壓條件下，ΔG直接關聯體系對外做功能力。

活化吉布斯自由能是理解化學反應速率的核心參數，體現了熱力學與動力學的聯繫。如需更深入的理論推導或實驗案例，可參考熱力學教材或化學動力學研究文獻。