Ενεργοποιημένο Σύμπλεγμα

Ένα ενεργοποιημένο σύμπλοκο μπορεί να οριστεί ως ένα μεσαίο στάδιο που σχηματίζεται λόγω της αλλαγής ενός αντιδραστηρίου σε τελικό προϊόν. Τα ενεργοποιημένα σύμπλοκα είναι μια σύνθεση που οδηγεί στην υψηλότερη ενεργειακή σύνδεση κατά μήκος της διαδρομής της αντίδρασης. Ένα ενεργοποιημένο σύμπλεγμα συνήθως συγχέεται με μια μεταβατική κατάσταση. Ωστόσο, είναι διαφορετικό από τη μεταβατική κατάσταση. Η μεταβατική κατάσταση αντιπροσωπεύει την υψηλότερη δυναμική ενεργειακή διαμόρφωση των ατόμων σε μια αντίδραση μόνο. Αντίθετα, τα ενεργοποιημένα σύμπλοκα είναι το εύρος των διαμορφώσεων κοντά στην κατάσταση μετάβασης που περνούν τα άτομα κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού από προϊόντα σε αντιδρώντα.

Ενεργοποιημένη σύνθετη έννοια

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα μιας κανονικής χημικής αντίδρασης μεταξύ δύο αντιδραστηρίων, Χ και Υ, που δημιουργεί δύο προϊόντα, το Α και το Β. Αυτά τα δύο αντιδρώντα πρέπει υποχρεωτικά να συγκρούονται και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για την κατασκευή των προϊόντων. Η αυξημένη συγκέντρωση των αντιδρώντων, η αύξηση της θερμοκρασίας ή η προσθήκη καταλύτη είναι πολλοί παράγοντες που ενισχύουν τις πιθανότητες τα αντιδρώντα Χ και Υ να συναντηθούν μεταξύ τους. Οποιαδήποτε αντίδραση με ενεργοποιημένα σύμπλοκα, τα αντιδρώντα Χ και Υ σχηματίζουν σύμπλοκο Χ-Υ. Η επαρκής ενέργεια είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση για να σχηματιστεί το σύμπλεγμα. Το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα είναι προσωρινό και ασταθές επειδή η ενέργεια είναι πιο αυξημένη από τα προϊόντα ή τα αντιδρώντα. Ένα ενεργοποιημένο σύμπλοκο διασπάται σε αντιδρώντα αν δεν υπάρχει αρκετή ενέργεια ώστε το σύμπλοκο να οδηγήσει σε προϊόντα. Τα προϊόντα σχηματίζονται μόνο εάν υπάρχει επαρκής διαθέσιμη ενέργεια.

Κατάσταση μετάβασης και ενεργοποιημένο σύμπλεγμα

Το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα και η κατάσταση μετάβασης είναι οι δύο όροι που χρησιμοποιούνται συνήθως εναλλακτικά, αλλά είναι πολύ διαφορετικοί. Η πιο αυξημένη δυναμική ενέργεια του ατόμου που υπάρχει σε οποιαδήποτε χημική αντίδραση είναι αυτή που ονομάζουμε μεταβατική κατάσταση. Οι διάφορες διαμορφώσεις των ατόμων που σχηματίζει μέσω των αντιδρώντων σε προϊόντα είναι ένα ενεργοποιημένο σύμπλοκο. Με απλά λόγια, μια μεταβατική κατάσταση μπορεί να είναι η μοριακή διαμόρφωση στο ύψος του ενεργειακού διαγράμματος της δεδομένης αντίδρασης. Αντίθετα, ένα ενεργοποιημένο σύμπλεγμα μπορεί να εμφανιστεί οπουδήποτε κοντά στην κατάσταση μετάβασης.

Η κύρια διαφορά παραμένει ότι το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα είναι όλα τα πιθανά ενδιάμεσα και η κατάσταση μετάβασης είναι ενδιάμεση με την υψηλότερη δυναμική ενέργεια.

Θεωρία του ενεργοποιημένου συμπλέγματος

Η θεωρία του ενεργοποιημένου συμπλέγματος είναι επίσης γνωστή ως η θεωρία του απόλυτου ρυθμού αντίδρασης. Υπάρχει μια ενδιάμεση διαμόρφωση όπου υπάρχει μια μέγιστη τιμή δυναμικής ενέργειας στο μονοπάτι της αντίδρασης μεταξύ της αρχικής διάταξης και της τελικής διάταξης των μορίων και των ατόμων. Αυτή η διαμόρφωση αντιστοιχεί στη μέγιστη τιμή που είναι γνωστή ως το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα. η κατάσταση εν τω μεταξύ είναι γνωστή ως κατάσταση μετάβασης.

Σε αυτή τη θεωρία, το ενεργοποιημένο σύμπλοκο θεωρείται ότι έχει δημιουργηθεί σε κατάσταση ισορροπίας με τα μόρια και τα άτομα στα αρχικά στάδια, επομένως μπορούν να προσδιοριστούν η θερμοδυναμική και οι στατιστικές του ιδιότητες. Ο αριθμός των ενεργοποιημένων συμπλεγμάτων που σχηματίζονται και η συχνότητα με την οποία τείνουν να πηγαίνουν στο τελικό στάδιο καθορίζει τον ρυθμό με τον οποίο επιτυγχάνεται το τελικό στάδιο.

Παράδειγμα ενεργοποιημένων μιγαδικών αντιδράσεων

Ας εξετάσουμε τις χημικές αντιδράσεις. Σε αυτή τη χημική αντίδραση, τα Χ και Υ είναι αντιδρώντα, το Χ-Υ είναι ένα ενεργοποιημένο σύμπλοκο, τα Α και Β είναι προϊόντα.

X + Y ⇄ X − Y → A + B

Τα μόρια του αντιδρώντος πρέπει να συγκρούονται για να διεξαχθεί η αντίδραση. Η παρουσία ενός καταλύτη, η συγκέντρωση του αντιδρώντος, η διαστολή στη θερμοκρασία διευκολύνουν τις συγκρούσεις μεταξύ των μορίων. Όλες οι συγκρούσεις δεν προκαλούν χημικές αντιδράσεις. Μόλις το αντιδραστήριο φτάσει σε ενεργειακά επίπεδα, εντάσσεται στο στάδιο μετάβασης και δημιουργεί ενεργοποιημένα σύμπλοκα.

Η ενέργεια που παράγεται από αυτό το ενεργοποιημένο σύμπλεγμα θα είναι μεγαλύτερη από τα προϊόντα ή τα αντιδρώντα. Αλλά εάν η ενέργεια δεν είναι αρκετή για να διατηρήσει την παρούσα χημική αντίδραση, τότε τα ενεργοποιημένα σύμπλοκα θα μπορούσαν να αναμορφώσουν τα αντιδρώντα σε μια αντίδραση που λαμβάνει χώρα προς τα πίσω.

Συμπέρασμα 

Η συλλογή των ενδιάμεσων μορφών στις χημικές αντιδράσεις συνεχίζεται ενώ οι δεσμοί σπάνε και δημιουργούνται νέοι δεσμοί. Αντιπροσωπεύει όχι μόνο μια καθορισμένη κατάσταση, αλλά μια σειρά από παροδικές διαμορφώσεις από τις οποίες διέρχεται μια ομάδα ατόμων μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων.

Μεταξύ των αρχικών διατάξεων και των τελικών διατάξεων των μορίων ή των ατόμων στο μονοπάτι της αντίδρασης, υπάρχει μια ενδιάμεση διαμόρφωση με μέγιστη τιμή σε δυναμική ενέργεια. Αυτή η διαμόρφωση που απεικονίζει τη μέγιστη τιμή είναι ενεργοποιημένη σύνθετη και η κατάσταση είναι γνωστή ως κατάσταση μετάβασης.