Энергия активаций

У меня есть 3 вопроса.

  1. Когда 2 реагента сталкиваются и начинается реакция, их электронные облака отталкивают их, так? Однако если столкновение произошло с достаточной силой и правильной ориентацией, реагенты продолжают приближаться друг к другу, несмотря на растущее отталкивание. Так почему так происходит? Почему они всегда отталкиваются, а тут из за какой-то силы они притягиваются несмотря на то, что им это не выгодно?
  2. Как dG(энергия активаций) определяет скорость реакции при данной температуре? Типо это разве не просто энергия которую нужно дать этим молекулам, чтобы они перешли в переходное состояние? Тогда причём тут скорость.
  3. 3)Как только переходное состояние достигнуто, реакция может либо продолжать давать продукт карбокаций( реакция этилена с HBr), либо вернутся к реагентам. А какой смысл возвращаться к реагентам? Они вроде как некую энергию поглотили, чтобы перейти в переходное состояние и теперь вместо того, чтобы что-то образовать, они просто возвращаются в исходное состояние и высвобождают столько же энергии, сколько и поглотили для перехода.

Для ответа первого вопроса, ты должен изучить немного теории о молекулярных орбиталях, электроны проводят большинство своего времени между двумя ядрами, будучи негативно заряженными, электроны оказывают силу притяжение, следовательно держит их вместе, это называют связывающая орбиталь (in-phase interaction). А размещение электронной орбитальной за фазой МО работает против связывание, соответственно отталкивают друг-друга, это называют разрыхляющая орбиталь (out-of-phase interaction)

2 симпатии

Можешь тут наглядно посмотреть

2 симпатии

скажу то, как я понял, ведь сам недавно читал, надеюсь подправят если не прав в моментах:
2. Ну во-первых, ты написал энергию гиббса реакции, что не совсем является правильным, ведь ты имел в виду - разницу между изначальными реагентами, и продуктами, а нужно было DG++, это пик по энергии в данном шагу реакции, самое высокоэнергетическое состояние соединения, или наверное будет точнее реагентов, когда начинаются те или иные процессы(по типу начало присоединения, начало отсоединения и прочие). И вот есть какой-нибудь график(сейчас возьму первый попавшийся в книжке):
image
И если убрать одну из линий, давайте розовую, то вовсе не будет иметь смысла выражение, как: “реакция идёт медленно в этом шагу” или наоборот “реакция протекает быстро в этом шаге”. Так как скорость, как и стабильность понятия относительные, нельзя сказать что какая-то реакция быстрая не относительно чего-то, просто бессмыслица какая-то.
И вот у нас есть два DG++, они оба разных энергий, и если дать реагентам энергии каждого переходного состояния отдельно, то быстрее будет идти реакция, где энергия требуется ме’ньшая, разве не логично? И таким образом реакция идет быстрее с ниже DG++ определяя реакцию побыстрее, но точную скорость, V, она насколько мне известно не дает. Это можно сравнить с булыжником, и нам надо чтобы он скатился с холма: так с какого холма(DG++) же булыжник(реагенты) быстрее скатится(прореагируют) до устойчивой поверхности(продукты), с того холма до которого надо поднимать на высоту в 5 км, или с холма, на который надо поднимать на высоту в 500 метров?
Вот иллюстрация сравнения от меня:


Ну и последний вопрос на проверку: А как уровни должны быть расположены относительно друг друга энергетически(то есть по оси y) в эндергонической и экзоргонической реакциях?

3 симпатии

Хотите сказать, что когда говорят «Определяет скорость реакции» они имею ввиду, что чем больше dG^++, тем вероятно дольше будет протекать реакция, а чем меньше dG^++, тем быстрее она будет протекать?

Вопрос на проверку, я его немного не понял, типо в exergonic реакциях, энергия продуктов ниже чем энергия реагентов, а в endergonic энергия продуктов выше чем энергия реагентов, вы это спрашивали?

Немного не понял(

  1. По уравнению Аррениуса можно понять, что зависимость скорости реакции от энергии активации обратная(т.к степень отрицательная)
1 симпатия
  1. Некоторые реакции идут в одну сторону, некоторые в обратную, а есть реакции идущие в обе стороны. Скорее всего это зависит от условий, при определенных условиях реакция обратима, а при определенных необратима
1 симпатия

Может потому что всё спонтанно? Молекула не выбирает же). Она сможет пойти и назад, и вперёд. Некоторая часть превращается в реагенты, а другая часть в продукты. Эти реагенты снова могут прореагировать и некоторая часть снова превратиться в продукты. И так до равновесия.

2 симпатии

Я бы не стал воспринимать химическую реакцию как реальное “столкновение” двух молекул на огромной скорости (как бильярдных шаров). Наверное такое описание может быть релевантным в газовой фазе, но вряд ли реакции в растворах происходят только после того как одна молекула со всей дури вмажется в другую.

Я рассматриваю химическую реакцию так: есть две молекулы, которые могут сблизиться до каких-то критических пределов. Если термальная энергия молекул ниже определенного порога (определяемого помимо всего прочего энергией кулоновского отталкивания), они просто расходятся обратно. Если же их энергии достаточно чтобы преодолеть силы отталкивания, они остаются сближенными и вступают в химическую реакцию.

Т.е. это не так, что столкнулись две молекулы и каким-то чудом преодолели барьер энергии активации. Они уже должны обладать энергией выше, чем та самая энергия активации

\Delta G^\ddag $\Delta G^\ddag$

Уравнение Аррениуса выводится в рамках теории активных столкновений. Глобальная идея там в том, что скорость реакции определяется кол-вом молекул, которые способны вступать в реакцию. Как можно определить это кол-во? Возьмем общую концентрацию и помножим на некую “долю” (что есть константа скорости).

Из чего складывается эта доля? Во-первых, чем больше молекулы, тем больше у них площадь поверхности и тем более вероятно, что они смогут при совместном движении столкнуться с кем-то еще.

Во-вторых, надо учесть долю молекул, которые обладают энергией выше, чем \Delta G^\ddag. Из распределения Больцмана эта доля как раз определяется как e^{\frac{-\Delta G^\ddag}{RT}}. Собственно отсюда и берется энергия.

Молекулы не особо задаются вопросом смысла. Им главное пойти вниз по энергии, а из переходного состояния при движении в обе стороны энергия будет понижаться.

Не обязательно, см. мои рассуждения выше.

можно, почему нет. Абсолютная скорость выраженная в количестве молекул вступающих в реакцию в секунду, вполне реально.

Стабильность не обязана быть относительной, но то что мы пользуемся относительными инструментами типа \Delta H, \Delta G обусловлено тем, что нам очень сложно посчитать внутреннюю энергию молекулы (ибо H=U+pV), или по крайней мере потенциальный бенефис от того, что мы ее посчитаем не особо велик, ибо нужные выводы можно сделать и с помощью относительных значений.

нет, см. мой ответ выше.

3 симпатии