المركب المنشط

في الكيمياء ، يُمثل المُركب المُنشط مجموعة من البنى الوسيطة في التفاعل الكيميائي أثناء تكسر الروابط وتكوينها. وهو عبارة عن ترتيب للذرات في منطقة عشوائية بالقرب من نقطة السرج على سطح طاقة الوضع . [ 1 ] لا تُمثل هذه المنطقة حالة مُحددة، بل نطاقًا من التكوينات غير المستقرة التي تمر بها مجموعة الذرات بين المتفاعلات والنواتج في التفاعل. تتميز المُركبات المُنشطة بخصائص جزئية للمتفاعلات والنواتج ، مما قد يؤثر بشكل كبير على سلوكها في التفاعلات الكيميائية. [ 2 ]
يُستخدم مصطلحا "المركب المنشط" و" الحالة الانتقالية" غالبًا بشكلٍ متبادل، لكنهما يُمثلان مفهومين مختلفين. [ 3 ] تُشير الحالة الانتقالية إلى أعلى طاقة كامنة للذرات أثناء التفاعل، بينما يُشير "المركب المنشط" إلى مجموعة من التكوينات القريبة من الحالة الانتقالية. في إحداثيات التفاعل ، تُمثل الحالة الانتقالية التكوين عند أعلى نقطة في المخطط، بينما يُمكن أن يُشير "المركب المنشط" إلى أي نقطة قريبة من هذه النقطة.
تدرس نظرية الحالة الانتقالية (المعروفة أيضًا بنظرية المركب المنشط) حركية التفاعلات التي تمر عبر حالة وسيطة محددة ذات طاقة جيبس القياسية للتنشيط ΔG ° ‡ . [ 4 ] تمثل الحالة الانتقالية، التي يُرمز لها برمز الخنجر المزدوج ، التكوين الدقيق للذرات الذي له احتمال متساوٍ لتكوين المتفاعلات أو النواتج في التفاعل المحدد. [ 5 ]
طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء تفاعل كيميائي وتكوين المركب النشط. [ 6 ] تُمثل هذه الطاقة عتبةً يجب على جزيئات المواد المتفاعلة تجاوزها للتغلب على حاجز الطاقة والتحول إلى المركب النشط. تمتص التفاعلات الماصة للحرارة الطاقة من المحيط، بينما تُطلق التفاعلات الطاردة للحرارة الطاقة. تحدث بعض التفاعلات تلقائيًا، بينما يتطلب البعض الآخر مدخلات طاقة خارجية. يمكن تمثيل التفاعل بيانيًا باستخدام مخطط إحداثيات التفاعل لإظهار طاقة التنشيط والطاقة الكامنة خلال مسار التفاعل.
تمت مناقشة المركبات المنشطة لأول مرة في نظرية حالة الانتقال (وتسمى أيضًا نظرية المركب المنشط)، والتي تم تطويرها لأول مرة بواسطة إيرينغ وإيفانز وبولاني في عام 1935. [ 7 ]
معدل التفاعل
نظرية الحالة الانتقالية
تُفسر نظرية الحالة الانتقالية ديناميكيات التفاعلات. وتستند هذه النظرية إلى فكرة وجود توازن بين المُركب المُنشط وجزيئات المواد المتفاعلة. وتتضمن النظرية مفاهيم من نظرية التصادم ، التي تنص على أنه لحدوث التفاعل، يجب أن تتصادم جزيئات المواد المتفاعلة بأقل طاقة ممكنة وبتوجيه صحيح. تتحول المواد المتفاعلة أولًا إلى المُركب المُنشط قبل أن تتفكك إلى النواتج. [ 6 ] ومن خصائص المُركب المُنشط والمواد المتفاعلة، يُحسب ثابت سرعة التفاعل.
حيث K هو ثابت الاتزان ، و kB هو ثابت بولتزمان ، وT هي درجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، و h هو ثابت بلانك . [ 8 ] تستند نظرية الحالة الانتقالية إلى الميكانيكا الكلاسيكية ، إذ تفترض أنه مع تقدم التفاعل، لن تعود الجزيئات أبدًا إلى الحالة الانتقالية. [ 9 ]
التناظر
قد يؤدي وجود مُركّب مُنشّط ذي تناظر عالٍ إلى تقليل دقة معادلات معدل التفاعل. [ 10 ] قد ينشأ الخطأ من إدخال أرقام التناظر في دوال التوزيع الدوراني للمتفاعلات والمُركّبات المُنشّطة. ولتقليل الأخطاء، يُمكن حذف أرقام التناظر بضرب معادلة معدل التفاعل بمعامل إحصائي.
حيث العامل الإحصائييمثل عدد المركبات المنشطة المتكافئة التي يمكن تكوينها، و Q هي دوال التوزيع من أرقام التناظر التي تم حذفها. [ 10 ]
المركب المنشط هو مجموعة من الجزيئات تتشكل ثم تنفجر على طول إحداثية داخلية طبيعية محددة. تمتلك الجزيئات العادية ثلاث درجات حرية انتقالية ، وخصائصها مشابهة لخصائص المركبات المنشطة. مع ذلك، تمتلك المركبات المنشطة درجة حرية انتقالية إضافية مرتبطة باقترابها من حاجز الطاقة، وتجاوزه، ثم تفككها. [ 8 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " المركب النشط ". doi : 10.1351/goldbook.A00092
- ↑ بيتر أتكينز وخوليو دي باولا، الكيمياء الفيزيائية (الطبعة الثامنة، دبليو إتش فريمان 2006)، ص 809، رقم ISBN 0-7167-8759-8
- ↑ تونون، إيناكي؛ ويليامز، إيان هـ. (2019)، "حالة الانتقال والمفاهيم ذات الصلة" ، التقدم في الكيمياء العضوية الفيزيائية ، المجلد 53، إلسيفير، الصفحات 29-68 ، doi : 10.1016/bs.apoc.2019.09.001 ، ISBN 978-0-08-102900-8
- ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " نظرية الحالة الانتقالية ". doi : 10.1351/goldbook.T06470
- ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " الحالة الانتقالية ". doi : 10.1351/goldbook.T06468
- 1 2 أوبادياي، سانتوش ك. (2006). الحركية الكيميائية وديناميكيات التفاعل . دوردريخت: سبرينغر هولندا. doi : 10.1007/978-1-4020-4547-9 . ISBN 978-1-4020-4546-2.
- ↑ إيرينغ، هنري (1935). "المركب المنشط في التفاعلات الكيميائية" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 3 (2): 107-115 . Bibcode : 1935JChPh...3..107E . doi : 10.1063/1.1749604 . ISSN 0021-9606 .
- 1 2 إيرينغ، هنري. (1935). "المركب المنشط والمعدل المطلق للتفاعلات الكيميائية" . المراجعات الكيميائية . 17 (1): 65-77 . doi : 10.1021/cr60056a006 . ISSN 0009-2665 .
- ↑ بيتشوكاس، ب. (1981). "نظرية الحالة الانتقالية". المراجعة السنوية للكيمياء الفيزيائية . 32 (1): 159-177 . رمز Bibcode : 1981ARPC...32..159P . doi : 10.1146/annurev.pc.32.100181.001111 . ISSN 0066-426X .
- 1 2 موريل، جيه إن؛ لايدلر، كيه جيه (1968). "تناظرات المركبات المنشطة" . معاملات جمعية فاراداي . 64 : 371-377 . doi : 10.1039/TF9686400371 . ISSN 0014-7672 .
- الحركية الكيميائية
- آليات التفاعل
