2.10
共价键的断裂伴随着系统与其环境之间的能量交换,即ΔH。
当共价键通过均裂断裂时,会生成两个不带电荷的自由基,每个自由基都含有一个未成对电子。
沿均裂断裂一个化学键所需的能量称为键解离能,简称 BDE 或 D。在 1 个大气压下测得的 BDE 用 Δ-H° 表示。
在化学反应过程中,反应物需经过一个高能过渡态,然后才能生成产物。反应物与产物之间的这一能量壁垒称为活化能,用符号 Ea 或 delta-G 双剑符号表示。
活化能表示为过渡态与反应物自由能之间的差值。由于反应物的能量低于过渡态,活化能的值始终为正。
如果反应物之间的碰撞未越过活化能垒,则它们不会相互反应生成产物。有效碰撞的次数取决于具有特定活化能阈值的反应物分子的数量。
活化能的大小控制着反应速率。活化能数值较大时,反应较慢;而数值较小时,反应较快,因为有大量反应物分子具备发生反应所需的阈值能量。
有时会使用催化剂来降低活化能,从而加快反应速率。
例如,酵母可作为催化剂用于酿造啤酒,该过程通过糖类发酵生成乙醇。尽管该过程在热力学上是有利的,但其活化能较高。
向混合物中添加酵母可降低活化能,从而使反应以更快的速率进行,这在工业上具有经济性。