
【化】 free energy of activation
【化】 activation
【醫】 activate; activation
【計】 free energy
【化】 free energy; work function
活化自由能(Activation Free Energy)是化學動力學中的核心概念,指反應物轉變為過渡态(活化絡合物)時所需的吉布斯自由能變化值(ΔG‡)。該值決定了化學反應的速率,是能壘高度的熱力學表征。以下是詳細解釋:
活化自由能(ΔG‡)是反應物與過渡态之間的自由能差,單位為kJ/mol。根據過渡态理論: $$ k = frac{k_B T}{h} e^{-Delta G^{ddagger}/RT} $$ 其中k為反應速率常數,kB為玻爾茲曼常數,h為普朗克常數。ΔG‡越高,反應速率越慢。
《英漢化學化工詞彙》(科學出版社)定義其為“反應物形成活化絡合物時标準自由能的變化值”。
活化自由能包含焓與熵的貢獻: $$ Delta G^{ddagger} = Delta H^{ddagger} - TDelta S^{ddagger} $$
例如酶催化中,ΔS‡的降低可顯著減小ΔG‡。
Activation Energy Definition(需替換為有效鍊接)
注:因未搜索到可驗證鍊接,此處僅标注來源名稱。實際引用時建議替換為可公開訪問的權威文獻鍊接。
活化自由能是化學反應中用于描述反應物分子達到活化态所需自由能變化的重要概念。以下是詳細解釋:
基本定義 活化自由能指在一定溫度下,1摩爾反應物分子從初态轉變為活化态所需的最低自由能。這屬于吉布斯自由能或亥姆霍茲自由能的範疇,具體取決于反應條件(如恒壓或恒容)。
熱力學意義 根據自由能的定義,該能量衡量了系統在特定熱力學過程中可對外輸出的「有用能量」。在反應中,活化自由能相當于克服能壘所需的能量阈值,決定了反應速率。
與活化能的關系 活化能通常用自由能形式表述(單位為J/mol),因此「活化自由能」可視為活化能的另一種表達,強調其熱力學屬性。兩者的核心差異在于:活化能側重能量勢壘高度,而活化自由能包含熵變因素。
生物化學中的應用 在酶催化等生化反應中,由于壓力-體積功(pV)可忽略,吉布斯自由能變化(ΔG)常被簡化為活化自由能的計算主體,此時公式可表示為: $$ ΔG^‡ = ΔH^‡ - TΔS^‡ $$ 其中ΔH^‡為活化焓,TΔS^‡為溫度與活化熵的乘積。
提示:該概念需區别于成語「活化能」,後者屬于文學比喻,與科學術語無關。
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