Динамика реакций - это область физической химии , изучающая, почему происходят химические реакции, как предсказать их поведение и как ими управлять. Это тесно связано с химической кинетикой , но связано с отдельными химическими событиями на атомных масштабах длины и в течение очень коротких периодов времени. [1] Он рассматривает межфазную кинетику между молекулами реагента и продукта в определенных квантовых состояниях , а также то, как энергия распределяется между поступательными, колебательными , вращательными и электронными модами. [2]
Экспериментальные методы динамики реакций исследуют химическую физику, связанную со столкновениями молекул. Они включают эксперименты с перекрестным молекулярным пучком и инфракрасной хемилюминесценцией , оба отмечены Нобелевской премией по химии 1986 года, присужденной Дадли Хершбаху , Юану Т. Ли и Джону К. Полани «за их вклад в динамику химических элементарных процессов» [3].В методе скрещенных пучков, используемом Хершбахом и Ли, узкие пучки молекул реагентов в выбранных квантовых состояниях могут реагировать, чтобы определить вероятность реакции как функцию таких переменных, как поступательная, колебательная и вращательная энергия молекул реагента и их угол подхода. В отличие от этого метод Поланьи измеряет колебательную энергию продуктов путем обнаружения инфракрасной хемилюминесценции, испускаемой колебательно-возбужденными молекулами, в некоторых случаях для реагентов в определенных энергетических состояниях. [2]
Спектроскопическое наблюдение динамики реакции в кратчайших временных масштабах известно как фемтохимия , поскольку типичные исследуемые времена составляют порядка 1 фемтосекунды = 10 -15 с. Этот предмет был отмечен присуждением Нобелевской премии по химии 1999 г. Ахмеду Зеваилу .
Кроме того, теоретические исследования динамики реакции включают вычисление поверхности потенциальной энергии реакции как функции положения ядер, а затем вычисление траектории точки на этой поверхности, представляющей состояние системы. Может быть применена поправка, чтобы включить эффект квантового туннелирования через барьер энергии активации, особенно для движения атомов водорода. [2]
Рекомендации
- ^ Левин, Рафаэль (2005). Динамика молекулярных реакций . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. xi. ISBN 0-521-84276-X.
- ^ a b c Laidler, KJ Chemical Kinetics (3-е изд., Harper & Row, 1987), глава 12 ISBN 0-06-043862-2
- ^ «Нобелевская премия по химии 1986 года» . Nobelprize.org . Проверено 6 октября 2008 .
дальнейшее чтение
Steinfeld JI, Francisco JS и Hase WL Химическая кинетика и динамика (2-е изд., Prentice-Hall 1999), главы 6-13 ISBN 0-13-737123-3