Динамика реакции

Динамика реакций - это область в рамках физической химии, изучающая, почему происходят химические реакции, как прогнозировать их поведение и как контролировать их. Это тесно связано с химической кинетикой, но связано с отдельными химическими событиями на атомных масштабах длины и в течение очень коротких периодов времени. Он учитывает межфазную кинетику между молекулами реагента и продукта в определенных квантовых состояниях, а также то, как энергия распределяется между поступательным, колебательным, вращательным и электронным. режимы.

Экспериментальные методы динамики реакций исследуют химическую физику, связанную со столкновениями молекул. Они включают эксперименты с перекрестным молекулярным пучком и инфракрасной хемилюминесценцией, оба отмечены Нобелевской премией по химии 1986 , присужденной Дадли Хершбаху, Юань Т. Ли и Джон К. Поланьи «за их вклад в динамику элементарных химических процессов». В методе скрещенных пучков, используемом Хершбахом и Ли, узкие пучки молекул реагентов в выбранным квантовым состояниям позволяют реагировать, чтобы определить вероятность реакции как функцию таких переменных, как поступательная, колебательная и вращательная энергия молекул реагентов и их угол приближения. Напротив, метод Поланьи измеряет колебательную энергию продуктов путем обнаружения инфракрасной хемилюминесценции, испускаемой колебательно возбужденными молекулами, в некоторых случаях для реагентов в определенных энергетических состояниях.

Спектроскопическое наблюдение динамики реакции в кратчайшие временные масштабы известная как фемтохимия, поскольку типичное исследуемое время составляет порядка 1 фемтосекунды = 10 с. Эта тема была отмечена присуждением Нобелевской премии по химии 1999 г. Ахмеду Зеваилу.

. Кроме того, теоретические исследования динамики реакции включают расчет поверхности потенциальной энергии для реакции как функции положений ядер, а затем вычислить траекторию точки на этой поверхности, представляющей состояние системы. Можно внести поправку, чтобы учесть эффект квантового туннелирования через барьер энергии активации, особенно для движения атомов водорода.

Стейнфельд Дж., Франциско Дж. С. и Hase W.L. Химическая кинетика и динамика (2-е изд., Прентис-Холл, 1999), главы 6-13 ISBN 0-13-737123-3