2.10: 键解离能和活化能

键能是均裂断裂键所需的能量。 这些值通常以 kcal/mol 或 kJ/mol 为单位表示，在针对特定键给出时称为键解离能，而在针对许多化合物的某种类型的键时称为平均键能。 首先，单键的键解离能弱于双键，而双键的键解离能又弱于三键。 其次，氢与碳、氮和氧之间形成的键相对较强。 最后，除碳和氢外，同一元素原子之间的单键相对较弱。 有机化合物之间的反应涉及键的形成和断裂。 因此，键的强度及其抗断裂性是有机化学中的基本概念。

键断裂的反应在转化为产物之前会经历高能过渡态。 为了达到这种过渡态，反应物分子必须以合适的方向取向，并提供一定的阈值能量。 活化能 ΔG^‡ 是提供给反应物以将其提升至过渡态的能量。 总的来说，为了发生反应，反应分子必须碰撞或以其他方式相互作用。 反应物-过渡态跃迁所需的活化能由碰撞粒子的动能提供。 最后，碰撞分子必须以特定方向碰撞，从而使碰撞的影响最大化。

共价键的断裂与系统与其周围环境之间的能量交换 delta-H 有关。

当共价键通过均解裂解断裂时，它们会产生两个不带电的自由基，每个自由基都带有一个不成对的电子。

沿均解裂解断裂键所需的能量称为键解离能，BDE 或 D。在单大气压下测得的 BDE 用 delta-H nnothing 表示。

在化学反应过程中，反应物在形成产物之前会经历高能转。反应物和产物之间的这种能垒称为活化能，用符号 E_a 或 delta-G 双匕首表示。

活化能表示为过渡态的自由能与反应物之间的差值。由于反应物的能量低于过渡态，因此活化能的值始终为正。

如果反应物之间的碰撞没有穿过活化能屏障，它们就不会相互反应形成产物。成功碰撞的次数取决于活化能达到一定阈值的反应物分子的数量。

活化能的大小控制反应速率。较大的值会导致缓慢的反应，而较小的值会导致更快的反应，因为大量反应物分子具有产生反应所需的阈值能量。

有时，使用催化剂来降低活化能并加快反应速率。

例如，酵母用作酿造啤酒的催化剂，通过糖发酵产生乙醇而制成。虽然该过程在热力学上是有利的，但它具有很大的活化能。

在混合物中加入酵母会降低活化能，并且该过程以更快的速度进行，这在工业上是经济的。