نظرية تحول الحالة

نظرية تحول الحالة



يسير التفاعل من اليسار إلى اليمين عن طريق تكوين مركب انتقالي مثار ، ومنها تنتج نواتج التفاعل إلى اليسار .
نظرية تحول الحالة في الكيمياء (بالإنجليزية: Transition state theory)
هي نظرية تفسر معدل التفاعل في تفاعل كيميائي بسيط . وتفترض النظرية نشأة توازن كيميائي بين المواد الداخلة في التفاعل و حالات انتقالية مثارة للجزيئات . ^[1]
وتستخدم النظرية أساسا لفهم كيفية سير تفاعل كيميائي. ولكنها لم تكن ناجحة كل النجاح لحساب ثابت معدل التفاعل ، حيث أن حساب ثابت معدل التفاعل يحتاج معرفة دقيقة لأسطح الجهد الكيميائي أو "أسطح الكمون الكيميائي ". ^[2] ورغما عن ذلك فتنجح النظرية لحساب إنتالبي التنشيط (Δ^‡H^⦵), وحساب أنتروبيا التنشيط (Δ^‡S^⦵), وكذلك حساب طاقة جيبس للتنشيط (Δ^‡G^⦵) لتفاعل معين في حالة تعيين ثابت المعدل التفاعل له مسبقا بطريقة عملية.
يتبين من الشكل أن الطاقة الكلية للمواد الداخلة في التفاعل تحتاج إلى طاقة إضافية منشطة وقدرها هنا (Δ^‡G^⦵) لكي تتفاعل . وعند حصولها إلى تلك الطاقة المنشطة تنتج مكونات وسطية مثارة (لأنها تحتوي على الطاقة المنشطة وتصبح فوق الجبل) ، ثم تنزلق إلى أسفل مكونة نواتج التفاعل . من الملاحظ أن الطاقة الداخلية للمواد الداخلة في التفاعل أكبر من الطاقة الداخلية للمواد الناتجة من التفاعل ، ولكنها تحتاج إلى إثارة بالمقدار (Δ^‡G^⦵) لكي تعبر جبل طاقة الوضع الحائل بين المواد الداخلة والمواد الناتجة من التفاعل.

استنباطها

نستنبطها بافتراص أحد التفاعلات حيث تتفاعل المادتان و لإنتاج المادة . وكما وصفنا من قبل يتكون أولا المركب الانتقالي المثار الذي يفقد الإثارة ويتحول إلى الناتج P .

وتسير سرعة التفاعل ونعرفها بأنها سرعة تكوين الناتج الناتج P ، طبقا للعلاقة :

و يُعرف تركيز المركب الانتقالي المثار عن طريق ثابت معدل التفاعل لحالة توازن المواد الداخلة في التفاعل ، حيث أن

واستبداله بتركيزي A و B .

هذه المعادلة تعطينا معدل ة تكوين الناتج P مع الزمن t ، ويمكننا اختصارها إلى الصيغة:

ونحصل على ثابت معدل التفاعل  :

ونحصل على ثابت معدل التفاعل المثار على الصورة :

ويلزم تعيين المعامل الانتقالي عمليا وإضافته إلى المعادلة.
نجد تلك المعادلة في الصيغة التالية في كتب كثيرة :

حيث ، و الفرق بين طاقة درجة الصفر للمواد الداخلة في التفاعل وطاقة المركب الانتقالي المثار .

تبلغ قيمة عند درجة حرارة T = 300 كلفن نحو وهي تسمى معامل التردد ، وهي تعادل تقريبا معدل أصتدام الجزيئات في السائل.