过渡态理论-ppt课件.ppt
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1、12.2 过渡态理论势能面由过渡态理论计算反应速率常数1PPT课件过渡态理论(transition state theory) 过渡态理论是1935年由Eyring,Evans和Polany 等人在统计热力学和量子力学的基础上提出来的。 他们认为由反应物分子变成生成物分子,中间一定要经过一个过渡态,而形成这个过渡态必须吸取一定的活化能,这个过渡态就称为活化络合物,所以又称为活化络合物理论。 用该理论,只要知道分子的振动频率、质量、核间距等基本物性,就能计算反应的速率常数,所以又称为绝对反应速率理论。2PPT课件势能面 莫尔斯(Morse)公式是对双原子分子最常用的计算势能Ep的经验公式:pe0
2、0( )exp 2 ()2exp()E rDa rra rr 式中r0是分子中双原子分子间的平衡核间距,De是势能曲线的井深,a为与分子结构有关的常数 该理论认为反应物分子间相互作用的势能是分子间相对位置的函数 ppEEr3PPT课件当rr0时有引力,即化学键力 时的能级为振动基态能级0 AB双原子分子根据该公式画出的势能曲线如图所示。当rr0时,有斥力 D0 是为把基态分子解离为孤立原子所需的能量,它的值可从光谱数据得到。E0 称为零点能4PPT课件双原子分子的莫尔斯势能曲线双原子分子的莫尔斯势能曲线pE0r0eD0E0D0r5PPT课件以三原子反应为例: 当A原子与双原子分子BC反应时,首
3、先形成三原子分子的活化络合物,该络合物的势能是3个内坐标的函数PPABBCCA(,) EErrr 这要用四维图表示PPABBCABC (,)EErr或CBACBACBA 6PPT课件三原子分子的核间距ABrACrABCBCr7PPT课件以三原子反应为例: 现在令ABC=180,即A与BC发生共线碰撞,活化络合物为线型分子 即 EP=EP(rAB,rBC),就可用三维图表示ABCABrBCr180随着核间距rAB和rBC的变化,势能也随之变化 这些不同点在空间构成高低不平的曲面,称为势能面。CBACBACBA 8PPT课件势能面BCrABrpEO OA+BCAB+CA+B+CDRP T9PPT课
4、件R点 随着C原子的离去,势能沿着TP线下降 D点 是反应物BC分子的基态。随着A原子的靠近,势能沿着RT 线升高,到达T点形成活化络合物。P点是生成物AB分子的稳态 是完全离解为A,B,C原子时的势能 OEP一侧是原子间的相斥能,很高。10PPT课件马鞍点 (saddle point) 在势能面上,活化络合物所处的位置T点称为马鞍点 该点势能与反应物和生成物所处的稳定态能量R点和P点相比是最高点,但与坐标原点一侧和D点的势能相比又是最低点 如把势能面比作马鞍的话,则马鞍点处在马鞍的中心从反应物到生成物必须越过一个能垒11PPT课件0EbEA+BCAB+CABC反应坐标势能势能剖面图 反应坐标
5、是一个连续变化的参数,其每一个值都对应于沿反应系统中各原子的相对位置。 以势能为纵坐标,反应坐标为横坐标,画出的图可以表示反应过程中系统势能的变化反应坐标 (reaction coordinate) 在势能面上,反应沿着RTTP的虚线进行,反应进程不同,各原子间相对位置也不同,系统的能量也不同。这是一条能量最低的途径。12PPT课件0EbEA+BCAB+CABC反应坐标势能势能剖面图 沿势能面上R-T-P虚线切剖面图,把R-T-P曲线作横坐标,这就是反应坐标。以势能作纵坐标,标出反应进程中每一点的势能,就得到势能面的剖面图。 从反应物A+BC到生成物走的是能量最低通道,但必须越过势能垒 Eb
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