2010年10月8日 星期五

動力學:反應路徑 Kinetics:The Reaction Pathway

有機化學啟迪171

1.      當我們透過提高溫度增加熱能,或是用其他方法添加能量到系統中,反應速率就會加快。對一個非常大的反應系統,反應速率,也會隨著反應物的濃度增加,而加快。動力理論是為了解釋這些現象而誕生的。

2.      解釋「溫度(能量)」如何影響反應的知識是,「過渡狀態理論transition state theory」;另一個影響反應速率的因素,「反應物的濃度」,稍後將會解釋。

3.      要解釋實驗觀察到的現象,必須清楚反應物變成產物的過程:「分子處理the molecular process」。

4.      一個化學反應,可能經過一個步驟就從反應物變成產物,這種反應稱為「協同反應/立即式反應 concerted reaction」,也可能經歷一連串的步驟才完成,過程中形成1個或1個以上的錯合物

5.      物質的特性在反應過程中逐一呈現,合成這些物質的容易度會決定反應進行的速率。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. WhitesellOrganic Chemistry

 

徐弘毅:

1.      為什麼「提高溫度增加熱能,或是用其他方法添加能量到系統中,反應速率就會加快」?

2.      因為系統中的粒子動能增加,移動速率會加快,這會造成碰撞頻率增加,更快達到有效碰撞;也可以說,粒子的動能增加,彼此碰撞力量變強,因為打斷化學鍵或形成新化學鍵的能力變強,所以很快地就瓦解原本的反應物,形成新的產物。

3.      為什麼「對一個非常大的反應系統,反應速率,也會隨著反應物的濃度增加,而加快」?

4.      濃度增加代表每單位體積的粒子數量變多,碰撞的頻率也會提高,這也會比較快達成有效碰撞,讓反應物更快形成產物。這就好像廣場上的人變得很多,彼此人擠人,小偷要偷我們的包包,得手變得比較容易。

5.      討論「溫度」與「濃度」如何影響反應速率的知識,稱為動力學。解釋溫度如何影響反應的知識,過渡狀態理論transition state theory」。

6.      為什麼「要解釋實驗觀察到的現象,必須清楚反應物變成產物的過程:分子處理the molecular process」?

7.      實驗看到的是現象,這些現象是由組成物質的分子造成的,分子本身具有動能,分子由原子與原子間的化學鍵組成。分子到底是用什麼方法,從原本的樣子變成另一個樣子?「過渡狀態理論」就是為了解釋它們的運動變化過程。

8.      依據分子運動變化的過程,需要經歷幾個步驟,可分為「協同反應」與多步驟反應。

9.      經過一個步驟就從反應物變成產物,稱為「協同反應/立即式反應 concerted reaction」;經歷一連串的步驟才完成,過程中形成1個或1個以上的錯合物

10.  只有一個步驟的「協同反應」,依據反應過程的能量變化可分為三種:1.吸收能量吸熱反應2.釋放能量散熱反應3.吸收的能量等於釋放的能量熱中性反應

11.  經歷一連串多步驟的反應,過渡狀態可能包含好幾次能量高高低低的變化,不過,也不會脫離這三種能量變化範圍:吸熱反應、散熱反應、熱中性反應

12.  合成這些物質的容易度會決定反應進行的速率。反應的容易度其實包含著許多因素,活化能大小、中間產物穩定度、過渡狀態會朝反應物的方向變化還是產物的方向移動……。這些都是過渡理論討論的範圍。

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