18.15: Механізми та діаграми потенційної енергії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19307

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Для деяких американські гірки є втіленням хвилювання, а для інших це пристрій тортур, якого слід уникати будь-якою ціною (а деякі люди знаходяться між ними). Для американських гірок кроком, що обмежує швидкість, є підйом на вершину на початку їзди, де автомобілі повільно тягнуться до піку їзди. Цей пік повинен бути найвищим, оскільки потенційної енергії в цій точці повинно бути достатньо, щоб змусити американські гірки рухатися через менші піки без зупинки.

Діаграми потенційної енергії

Діаграма потенційної енергії може проілюструвати механізм реакції, показуючи кожен елементарний етап реакції з виразною енергією активації (див. Малюнок нижче).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Діаграма потенційної енергії показує пік енергії активації для кожного з елементарних етапів реакції. Долина між собою являє собою проміжний для реакції. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

Реакція, діаграма потенційної енергії якої показана на малюнку, є двоступеневою реакцією. Енергія активації для кожного кроку позначається\(E_{a1}\) і\(E_{a2}\). Кожен елементарний крок має свій активований комплекс, позначений\(AC_1\) і\(AC_2\). Зверніть увагу, що на загальну зміну ентальпії реакції\(\left( \Delta H \right)\) не впливають окремі етапи, так як вона залежить тільки від початкового і кінцевого станів.

В даному прикладі кроком, що обмежує швидкість в реакції, є першим кроком, що призводить до утворення активованого комплексу\(AC_1\). Енергія активації вища для цього кроку, ніж для другого кроку, який має значно меншу енергію активації. Якби крок, що обмежує швидкість, був другим кроком, пік, позначений,\(AC_2\) був би вищим піком, ніж\(AC_1\) і\(E_{a2}\) був би більшим\(E_{a1}\). Такий же підхід може бути прийнятий для діаграми потенційної енергії з більш ніж двома піками.