過渡狀態 The transition State

有機化學啟迪172

1.      假如「反應物」經過一個步驟就直接變成「產物」，這樣的「反應能量剖面圖reaction profile」，連接「反應物」與「產物」之間的能量線是一個流暢的圓弧（像彩虹橫跨在二個化合物之間）。這就是「協同反應 concerted reaction」（或稱立即式反應），如下圖：

 

 

2.      「協同反應」中，連接反應物與產物圓弧線最高點，是這個反應的過渡狀態。「過渡狀態」是參與反應的化合物，在反應過程中的「最高能量」狀態。過渡狀態是能量最大值，它非常不穩定，出現的時間非常短暫。

3.      「反應物」要達到「過渡狀態」所需要的最小能量，稱為活化能activation energy，簡Eact。

4.      「活化能」是自由能，由焓和熵組成。不過，「活化能」通常十分接近「活化焓 enthalpy of activation（ΔH_f^‡）」。反應物進入「過渡狀態」時，熵改變幅度通常很小。

5.      「反應物」轉變為「產物」的過程中，必須提供足夠能量才能跨越能量門檻起化學反應。一個反應的「活化能」愈高，就愈難達到過渡狀態，反應速率也愈慢，必須跨越能量的門檻稱為「活化能障壁 activation energy barrier」，這個名字意義跟活化能差不多。

6.      在熱中性反應，正反應ΔH_f^‡和逆反應ΔH_r^‡的活化能是一樣的。散熱反應，正反應的活化能比逆反應低。同樣地，吸熱反應是逆反應的活化能比正反應低。

7.      對散熱反應與熱中性反應而言，反應的焓變化（ΔH°）與活化能之間沒有什麼必然的關連。但是吸熱反應的「活化能」至少必須跟「焓變化」一樣。吸熱反應的活化能有「最小能量」值，但是熱中性與散熱反應則沒有這樣的規則。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》