2.11 : Enerji Diyagramları, Geçiş Durumları ve Ürünler

Energy diagrams are used to represent the change in energy for the molecules involved in a chemical reaction.

The free energy is measured along the y-axis, and the reaction coordinate is plotted on the x-axis.

The reaction coordinate indicates the progress of the conversion of reactants to products. Peaks on the energy diagram represent the transition states, whereas the valleys represent the reactive intermediates.

As the reaction progresses, the reactants pass through an unstable state of maximum free energy, called the activated complex, or the transition state. They last for less than one picosecond and cannot be isolated. The reactant’s ability to achieve a given transition state depends on the value of the activation energy.

The double dagger symbol is used to describe transition states. If the transition state is easy to achieve, the associated delta-G double-dagger is small, and the reaction is fast. Contrarily, if the transition state is difficult to achieve, the associated delta-G double-dagger is large, and the reaction rate is slow.

According to Hammond's postulate, in a single-step exothermic process, the structure of the transition state closely resembles that of the reactants, as the transition state is closer in energy to the reactants than to the products.

Meanwhile, in a single-step endothermic process, the structure of the transition state closely resembles that of the products, as the transition state is closer in energy to the products than to the reactants.

A reactive intermediate corresponds to an energy minimum between two transition states. Highly reactive intermediates are difficult to isolate and have a short lifespan, while those with lower energies have longer lifetimes.

The most common reactive intermediates in organic chemistry involve carbon radicals or carbon centers without four bonds. For example, carbocations act as electron acceptors and carbanions act as electron donors.

Serbest enerji diyagramları veya reaksiyon koordinat diyagramları, bir kimyasal reaksiyon sırasında meydana gelen enerji değişikliklerini gösteren grafiklerdir. Yatay eksende temsil edilen reaksiyon koordinatı, reaksiyonun yapısal olarak ne kadar ilerlediğini gösterir. X ekseni boyunca reaktanlara yakın konumlar reaktanlara benzeyen yapılara sahipken, ürünlere yakın konumlar ürünlere benzer. Enerji diyagramındaki tepe noktaları, ölçülebilir ömürlere sahip kararlı yapıları temsil ederken, grafikteki diğer noktalar izole edilemeyen kararsız yapıları temsil eder.

Bu yüksek enerjili kararsız yapıya, geçiş durumu veya aktif kompleks adı verilir. Bu yüksek enerjili süreçte bağlar aynı anda kırılma ve/veya oluşma sürecindedir. Yapı o kadar gergindir ki yeni, daha az gergin yapılara geçiş yapmaktadır.

George Hammond, geçiş durumunun doğasını reaksiyon diyagramındaki konumuyla ilişkilendiren bir ilke formüle etti. Hammond Postülası, bir geçiş durumunun, yapısal ve enerjisel olarak reaksiyon diyagramında kendisine en yakın türe benzer olacağını belirtir. Ekzotermik reaksiyon durumunda, geçiş durumu reaktan türlerine benzer, endotermik reaksiyon durumunda ise geçiş durumu ürünlere benzer. Çok adımlı bir reaksiyonda her adımın bir geçiş durumu ve buna karşılık gelen aktivasyon enerjisi vardır. Bu tür reaksiyonların geçiş durumları, enerji diyagramlarında yerel minimumlar olarak temsil edilen reaktif ara ürünlerle noktalanmıştır.

Reaktif ara ürünler bağların kırılması sonucu oluşan ürünleridir ve uzun süre izole edilemezler. Organik kimyada en yaygın reaktif ara ürünlerden bazıları karbon iyonları veya radikallerdir. Karbokasyonlar elektrofillerdir ve karbanyonlar nükleofillerdir. Karbon radikallerinin yalnızca yedi değerlik elektronu vardır ve elektron eksikliği olduğu düşünülebilir; ancak genel olarak nükleofilik elektron çiftlerine bağlanmazlar, dolayısıyla kimyaları geleneksel elektrofillerinkinden benzersiz farklılıklar gösterir. Radikal ara ürünlere genellikle serbest radikaller denir.

Etiketler

Energy Diagrams Reaction Coordinate Diagrams Chemical Reaction Reactants Products Stable Structures Unstable Structures Transition State Activated Complex George Hammond Hammond Postulate Exothermic Reaction Endothermic Reaction Multi step Reaction Activation Energy

2.11 : Enerji Diyagramları, Geçiş Durumları ve Ürünler

Etiketler

PLAYLIST