Потенциальной энергии диаграммы

Поверхности потенциальной энергии. Диаграммы потенциальной энергии схематично представлены на рис. 1 для некоторых общих экзотермических схем и на рис. 2 — для эндотермических процессов. Символы А, В и С могут обозначать одну частицу или несколько частиц В — активированные частицы продуктов реакции. На рис. 1, а показан случай, когда В не вступает ни в какие другие реакции, кроме обратной. Примерами этого являются процессы [c.64]

Здесь А й В обозначают возбужденные молекулы А и В с критической энергией Е. При этом А является любой формой активных частиц, которые могут возникнуть при активации молекул А при дезактивации возбужденных частиц А могут образоваться только молекулы А. Возбужденные молекулы В определяются аналогично . Эту схему можно представить в виде диаграммы потенциальной энергии, как показано на рис. XI. 1, где приведено сечение поверхности потенциальной энергии, соответствующее минимальным величинам 17 для различных величин Ь. Все состояния слева от о являются состояниями А или А, правее — В или В. Как следует из рис. XI.1, реакция эндотермична, так как минимум энергии для В располагается выше, чем минимум энергии для А. Разность этих двух энергий соответствует тепловому эффекту реакции А . [c.204]

S внутренних степеней свободы и общую энергию Е gs E — Е ) — общее число квантованных состояний той же самой молекулы, в которой энергия Е локализована в некоторой совокупности нормальных координат, таких, что если она сосредоточится там, то молекула разложится в результате одного колебания, и v — средняя скорость, с которой энергия переходит от одной нормальной координаты к другой. В терминах диаграммы потенциальной энергии (см. рис. Х.4) .,( ) представляет общее число возможных состояний, ограниченных гиперповерхностью энергии Е, в то время как gs E — Е ) представляет собой общее число состояний внутри той же самой гиперповерхности, которые удовлетворяют условию, что в надлежащих координатах имеется энергия, по крайней мере равная Е. В таком случае общая скорость реакции дается умножением к(Е) на вероятность Р Е) нахождения молекулы с общей энергией Е и суммированием по всем энергиям Е Е [c.220]

Приближенные квантово-химические расчеты показывают, что при рассмотренном сближении атома 2 с молекулой ХУ затрачивается наименьшая энергия. Чтобы проследить за изменением потенциальной энергии системы из трех атомов в процессе реакции, построим диаграмму в декартовой системе координат, откладывая по оси абсцисс расстояние (гх-у) между атомами X и У, а по оси ординат — расстояние (гу-г) между атомами У и 2, при условии, что валентный угол активного комплекса Х — У — 2 фиксирован и равен 180° С (рис. V, 1) . На рассматриваемой диаграмме величина энергии откладывается по оси, перпендикулярной плоскости чертежа, аналогично тому, как на топографических картах -изображается рельеф местности. Сплошными линиями отмечены уровни равной энергии, выраженной в килокалориях. За изменением потенциальной энергии можно проследить по изоэнергетическим линиям на поверхности энергии, спроектированным на плоскости гх г—гг-г- [c.139]

Когда атом 2 находится далеко от молекулы ХУ (верхний левый угол диаграммы), потенциальная энергия системы из трех атомов в основном зависит от межатомного расстояния Гх-у и эта зависимость может быть описана кривой потенциальной энергии двухатомной молекулы ХУ, показанной в верхней части диаграммы. По мере сближения атомов 2 и У начинает [c.140]

В состоянии, соответствующем этой точке, молекулы ХУ или У2 отдельно уже не существуют. В момент прохождения максимума потенциальной энергии система из трех атомов представляет нечто целое, по своим свойствам похожее на нестойкую трехатомную молекулу. Это состояние получило название активного комплекса, или переходного состояния. При дальнейшем сближении атомов 2 и У связь 2—У усиливается, атом X отделяется от атома У, потенциальная энергия системы начинает убывать, и наконец, система переходит в конечное состояние — образуется устойчивая молекула У2, потенциальная энергия которой изображена кривой, показанной на диаграмме справа, и свободный атом X. [c.141]

Рис. XVI.6. Диаграмма потенциальной энергии системы из трех атомов

Очевидно, приведенная диаграмма детализирует энергетическую картину активных столкновений, о которых говорилось в главе IV. Разность между потенциальной энергией начальных продуктов и потенциальной энергией на вершине барьера и является энергией активации, т. е. той энергией, которой должны обладать молекулы исходных веществ, чтобы преодолеть потенциальный барьер и перейти в конечные продукты реакции. [c.141]

Рис. 53. Энергетическая диаграмма уровней полной потенциальной энергии электроиов в растворе.

Таким образом, при сравнении реакций данной серии с участием соединений и Му) становится очевидным, что соответствующие диаграммы потенциальной энергии отличаются только взаимным расположением кривой отталкивания и притяжения (см. рис. 19.1, кривые 1 и 3). Следовательно, различия в энергии активации реакций (18.1) объясняются различиями в относительных энергиях локализации, причем между этими величинами может быть установлена линейная связь вида [c.171]

Изменение расстояний между атомами, происходящее в ходе химической реакции, сопровождается изменением потенциальной энергии системы реагирующих частиц. Расчет энергии, а затем и построение энергетической диаграммы осуществляется с использованием законов квантовой механики. В теории активного комплекса рассматривается лишь так называемое адиабатическое протекание реакции (не путать с понятием адиабатического процесса ), когда ядра атомов движутся гораздо медленнее электронов и это движение не сопровождается электронными переходами. Несмотря на то что учитывается лишь движение ядер, квантово-механический расчет энергии реагирующих частиц математически очень сложен и даже приближенно может быть осуществлен лишь для относительно простых молекул. Для построения энергетических диаграмм могут быть использованы спектроскопические и другие экспериментальные данные. [c.287]

Рис. XI.6. Диаграмма потенциальной энергии в системе из трех атомов

Величину энергии, соответствующую данным г в и г с, следовало бы наносить на третьей оси, перпендикулярной плоскости первых двух. При этом получилась бы пространственная диаграмма. Если же соединить, как это сделано на рис. XVI.6, линиями точки с одинаковой энергией, то диаграмма даст представление о поверхности потенциальной энергии системы и будет подобна топографической карте. [c.335]

Рис. 45, Энергетическая диаграмма контакта двух металлов а — начальный потенциальный барьер до установления контактной разности потенциалов б — распределение контактной разности потенциалов между соприкасающимися металлами в—образование общего уровня полной потенциальной энергии электронов при равновесии.

По мере сближения атома С с молекулой АВ связь А — С усиливается, а А — В ослабляется. На некотором расстоянии возникает активированный комплекс А...В...С, который представляет собой неустойчивое образование распадаясь, он дает А и ВС. Изменение потенциальной энергии системы из трех атомов в процессе взаимодействия С с АВ охарактеризуем с помощью диаграммы на примере процесса [c.150]

Рис. XIII. 4. Диаграмма поверхности потенциальной энергии для трех атомов А, В я С.

Торсионный г/гол, град Рис. 4.3. Диаграмма потенциальной энергии конформаций этана. [c.177]

На рис. 4 помещена диаграмма возможных энергетических уровнен молекул в какой-либо системе. Через — . п min обозначен уровень минимальной полной потенциальной энергии. Переведем мысленно одну молекулу с — п. п min на более высокий уровень E Для этого необходимо затратить работу, равную увеличению полной потенциальной энергии. Такой процесс сопровождается поглощением тепла [c.36]

По оси ординат отложено значение полной потенциальной энергии, а По оси абсцисс длина. Чем выше расположен данный уровень на диаграмме, тем больше величина соответствующей ему энергии —Еп п (т. е. меньше величина ). Параллельное расположение уровней валентной зоны и зоны проводимости по отношению к оси абсцисс указывает на постоянство энергий —Е и —Е по всей длине выбранного участка кристалла. В дальнейшем мы увидим, что вблизи поверхности кристалла возможно искривление уровней полной потенциальной энергии (—Е , —Е и др.), соответствующее возникновению двойного электрического слоя и скачка контактной разности потенциалов. [c.77]

Значение = О, когда атомы удалены друг от друга на большое расстояние. Кривые потенциальной энергии для двухатомных молекул развернуты на 90 относительно диаграммы и лежат в плоскости чертежа. [c.737]

Энергия системы из трех атомов зависит от двух расстояний Гав и Гвс- Она может быть представлена пространственной диаграммой, на которой по двум горизонтальным осям отложены Глв и г вс, а на вертикальной — энергия Е. Если же соединить линиями точки с одинаковыми Е, т. е. лежащие на одной высоте, то получится поверхность потенциальной энергии, подобная топографической карте (рис. XI. 6). [c.242]

Таким образом, точка, отвечающая наиболее вероятному состоянию системы (соответствующей наиболее устойчивой конфигурации), все время проходит по некоторой энергетической долине, переходя через перевал, соответствующий существованию активного комплекса. АВС, и по другой долине снова приходит к конечному состоянию. Профиль этого пути показан на рис. 1-4 и имеет вид пунктирной кривой (см. контурную диаграмму этого же рпсунка). Атом и молекула способны приближаться друг к другу против действия сил отталкивания, что обусловливает повыщение потенциальной энергии системы за счет затрат других видов энергии и в первую очередь кинетической. Наивысшая точка между долинами, лежащая выше долины, соответствующей соединению i45, отвечает энергтг активации реакции АВ+С- А+ВС. Все другие возможные варианты маршрута между долинами требуют более высокой энергии, чем описанный. [c.48]

Простейшая физическая модель реакции в растворах изложена в монографии Бенсона [1]. Эту модель, базирующуюся на представлениях Берналла, характеризуют три параметра — диаметр твердой сферы, аппроксимирующей реагирующие молекулы I — расстояние между центрами молекул, когда потенциальная энергия их взаимодействия может приближенно приравниваться к энергии взаимодействия на бесконечном удалении Пд — последнее значение энергии. При таком приближении диаграмма потенциальной энергии, представленная на рис. 2.5, имеет вид прямоугольной потенциальной ямы. При этом в качестве первого приближения принимается, что молекулы находятся в состоянии столкновения, когда потенциальная энергия их взаимодействия V кТ, а расстояние между ними I 1,7/ав1 где /дв — ближайшее расстояние между центрами реагирующих молекул. При такой модели скорость химического взаимодействия, кроме энергетического параметра Е (энергии активации), будеч определяться частотой столкновения молекул реагентов 2 и временем в, в течение которого молекулы удерживаются на расстоянии влияния силы взаимодействия, равной 1,7 ав. [c.31]

Из предшествуюшего обсуждения ясно, что кривые потенциальной энергии (или, лучше, сечения многомерной суперповерхности потенциальной энергии) невозможно построить для с южных многоатомных молекул. На рис. 3.5 показана альтернативная диаграмма для молекулы нафталина. Эта диаграмма представляет собой модификацию диаграммы, предложенной Яблонским, и часто называется диаграммой Яблонского. При ее построении не делается попыток представления формы и размеров молекулы, и указанные для каждого состояния колебательные уровни не всегда соответствуют действительной нумерации и", и и их расположению. В то же время энергии основных колебательных состояний каждого электронного уровня указаны верно, если имеются соответствующие эксперимеп- [c.59]

Ковалентная связь. На рис. 22 представлено образование связывающей и разрыхляющей МО молекулы Нг из АО, а также диаграмма плотности вероятности (плотности электронного облака). В нижней части рис. 22, а и б приведены условные контурные диаграммы электронной плотности, напоминающие топографические карты. В пространстве между ядрами значения ф5 и ф5р выше, чем были бы они для изолированной атомной орбитали. Соответственно выше здесь и плотность электронного облака. Это означает, что для молекулярной орбитали вероятность пребывания электрона в межъядерной области велика. Отрицательный заряд между ядрами притягивает к себе положительные заряды обоих ядер и в то же время экранирует их друг от друга, уменьшая их взаимное отталкивание. В результате наблюдается значительное понижение энергии электрона в поле двух ядер молекулы по сравнению с энергией электрона в атоме. Общее понижение энергии —результат преобладающего понижения потенциальной энергии электрона. Поэтому система из двух ядер и электрона оказывается более устойчивой, чем система разъединенных ядер, иными словами, вследствие понижения потенциальной энергии электрона возникает химическая связь. Характерной ее особенностью является коллективизирозание электрона всеми (здесь двумя) ядрами молекулы. Такая связь называется ковалентной. В основе хими- [c.69]

В течение реакции изменяются расстояния между А—В и В — С и соответственно этому изменяется потенциальная энергия системы. Указанные изменения могут быть представлены трехмерной диа1рам-мой, на двух координатных осях которой наносят расстояния А — В и В-—С между атомами, а отвечающую нм энергию откладывают на третьей координате. Для более сложных случаев требуется многомерная диаграмма. Трехмерную диаграмму молшо заменить плоской, если на горизонтальную плоскость, ограниченную координатами А — В и В — С, нанести линии равной энергии, которые представляют собой проекции сечения энергетической кривой плоскостями, перпендикулярными к оси энергии. Такое построение называется энергетической картой. [c.340]

Рис. XVIII.II. Диаграмма потенциальной энергии при разряде иона водорода на двух разных металлах

Рис. 4.4. Диаграмма потенциальной энергии конформаций систем УСНа—СН2У

На примере реакции бромистого этила с этилатом натрия изложите сущность механизма S 2. Какова геометрия переходного состояния Приведите диаграмму изменения потенциальной энергии. Укажите факторы, благоприятствующие протеканию реакций по ЭТ0Л1У механизму. [c.41]

Сказанное имеет отношение к электронной компоненте вероятности отдельных типов безызлучательных переходов. Экспериментальные наблюдения (о некоторых из них речь пойдет в дальнейшем) показывают, что вероятность переноса связана обратной зависимостью с разностью энергий двух состояний для данного типа электронного перехода. Этот результат может быть поясней с помощью принципа Франка — Кондона для безызлучательных переходов, обсуждавшегося для случая излс/-чательных переходов в разд. 2.7. Согласно этому принципу, ядра в молекуле неподвижны в течение всего электронного перехода, т. е. переходы вертикальны на энергетической диаграмме (см. рис. 2.3, а и б). При внутримолекулярных безызлучательных переходах сумма электронной и колебательной энергий должна оставаться постоянной в отличие от излучательного перехода, когда рождение фотона приводит к возникновению или изменению разности энергий начального и конечного состояний. Таким образом, в безызлучательном случае переход горизонтальный в той же мере, что и вертикальный , поэтому он ограничивается очень малой областью на энергетической кривой или поверхности. Перекрывание в этой области колебательных вероятностных функций для начального и конечного состояний будет определять эффективность переноса энергии при определенной фиксированной вероятности электронного перехода. На рис. 4.7 представлены три возможных случая данные кривые могут рассматриваться как кривые потенциальной энергии для двухатомной молекулы или как линии- пересечения энергетических поверхностей для более сложных молекул. На рис. 4.7, а показаны два состояния, X и У, сходной геометрии, но обладающие сильно различающейся энергией. Нижний колебательный уровень = 0 в состоянии X имеет то же значение энергии, что и верхний уровень V" в V. Вследствие характерного распределения колебательных вероятностных функций их перекрывание мало. На рис. 4.7,6 представлен случай, когда и разность энергий двух состояний, и разность квантовых чисел V и V" существенно меньше, что приводит к большему перекрыванию колебательных вероятностных функций. Таким образом, эффективность пересечения будет возрастать по мере того, как т. е. заселение уровня вблизи v" = Q благоприятст- [c.102]

На примере реакции туоет-бутилхлорида с водой изложите сущность механизма 5 ,1. Приведите диаграмму изменения потенциальной энергии. Что означают имеющиеся на кривой экстремумы Укажите факторы, благоприятствующие реализации S vl-механизма. [c.42]

При сульфировании бензола моногидратом (100%H2SO4) наблюд<1ется кинетический изотопный эффект, а при бромировании в присутствии железа этот эффект отсутствует. Сравните механизмы этих двух реакций. Отметьте сходство и различие. Приведите диаграммы изменения потенциальной энергии этих реакций. [c.142]

При построении поверхности потенциальной энергии системы х...у...2 пользуются трехмерной системой координат. На оси абсцисс откладываются значения расстояний Гху, на оси ординат Гуг. По ОСИ, перпендикулярной плоскости Гху—Гуг (оси аппликат), откладывается значение потенциальной энергии Охуг,. вычисленное одним из перечисленных выше способом, например, по методу ЛЭП (см. ответы 9—11). Вследствие определенных трудностей изображения объемных диаграмм в тексте обычно приводят плоскостные диаграммы, представляющие проекции потенциальной энергии системы на плоскость Гху—Гуг. На рис. 5 приведен пример подобной диаграммы. Сплошными линиями отмечены уровни равной энергии — изоэнергетические кривые, которые в силу своего свойстза не могут пересекаться. [c.137]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология