Trạng thái chuyển tiếp

[khanh]

cho em hỏi sự khác nhau giữa trạng thái chuyển tiếp và tiểu fân trung gian

[ngoctukhtn]

cho em hỏi sự khác nhau giữa trạng thái chuyển tiếp và tiểu fân trung gian
trạng thái chuyển tiếp thực chất không tồn tại, chỉ là tưởng tượng của chúng ta về cách mà phản ứng đã diễn ra (cơ chế). trạng thái trung gian thì có thể cô lập được. hai loại này cũng khác nhau về mặt năng lượng. TTCT thì nằm ở đỉnh (cực đại) của giản đồ biểu diễn E theo tiến trình phản ứng còn TTTG thì nằm ở cực tiểu của giản đồ. Từ đó cũng thấy đc là trang thái trung gian thì bền còn trang thái chuyển tiếp thi không

[Dinh Tien Dung]

Nhờ anh nói kĩ hơn và cho ví dụ được không ạ, em mới chỉ hiểu qua qua thôi ạ.

[Mikhail_Kalashnikov]

http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/en/ch/12/oc/substitution/sn_2/uebergangszustand/berg_tal.gif
Vớ được cái hình này hay hay post lên :biggrin:
Trong hình trên ttct là đỉnh núi, còn tiểu phân trung gian là thung lũng, nó có NL cao hơn chất ban đầu và SP nhưng thấp hơn ttct
Năng lượng để đưa sản phẩm lên trạng thái ct, tức là nl từ chân lên đỉnh chính là năng lượng hoạt hóa, khi tạo thành tiểu phân trung gian, nó có 2 sự lựa chọn: vượt qua đỉnh 1 để tạo chất bd hay qua đỉnh 2 để thành sp, tùy theo tương quan độ cao giữa đỉnh 1 và 2 nhiều hay ít mà ta biết bước nào sẽ quyết định tốc độ (hình trên mô tả phản ứng 2 giai đoạn)
Đối với các phản ứng pericyclic trong hữu cơ, ko có tiểu phân trung gian, CBD phải vượt qua đỉnh núi và tuột xuống dốc, ko còn trạm nghỉ ở thung lũng nữa :dantoc (
Đang từ hóa học nói về thể thao mạo hiểm cho nó dễ hiểu, hehe :biggrin:

[scorpio1988]

Làm cách nào để mình vẽ được cái giản đồ năng lượng này?

[thuydung]

trạng thái chuyển tiếp thực chất không tồn tại, chỉ là tưởng tượng của chúng ta về cách mà phản ứng đã diễn ra (cơ chế).
Trạng thái CT phải có thật chứ. Phải có ít nhất một con đường biến đổi "thật" từ tác chất sang sản phẩm. TTCT xảy ra quá nhanh nên người ta khó xác định được. Chú ngoctu chịu khó đọc bài này trên Science về xác định TTCT sẽ thấy họ làm thí nghiệm như thế nào:
SCIENCE VOL 319 28 MARCH 2008, James Cahoon....

[perylene]

http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/en/ch/12/oc/substitution/sn_2/uebergangszustand/berg_tal.gif
Trong hình trên ttct là đỉnh núi, còn tiểu phân trung gian là thung lũng, nó có NL cao hơn chất ban đầu và SP nhưng thấp hơn ttct
Năng lượng để đưa sản phẩm lên trạng thái ct, tức là nl từ chân lên đỉnh chính là năng lượng hoạt hóa, khi tạo thành tiểu phân trung gian, nó có 2 sự lựa chọn: vượt qua đỉnh 1 để tạo chất bd hay qua đỉnh 2 để thành sp, tùy theo tương quan độ cao giữa đỉnh 1 và 2 nhiều hay ít mà ta biết bước nào sẽ quyết định tốc độ (hình trên mô tả phản ứng 2 giai đoạn)
Đối với các phản ứng pericyclic trong hữu cơ, ko có tiểu phân trung gian, CBD phải vượt qua đỉnh núi và tuột xuống dốc, ko còn trạm nghỉ ở thung lũng nữa :dantoc (


Trong hình vẽ, trạng thái chuyển tiếp (transition state) sẽ không nằm ở đỉnh núi (dù là đỉnh 1 hay đỉnh 2) mà nằm ở điểm giữa (điểm yên ngựa). Còn vị trí của các chất tham gia và sản phẩm được biểu diễn bằng điểm ở vùng năng lượng thấp (low energy region). Vì điểm biểu diễn sản phẩm nằm ở phía bên kia núi nên mũi tên cũng được vẽ rất có ý nghĩa: phần bên này thì đậm và rõ nét, phần mũi tên bên kia mờ hơn.
Giả sử như trong điều kiện này, để chất tham gia chuyển hóa thành sản phẩm thì chúng bắt buộc phải vượt qua "dãy núi' này. Nhìn tổng thể thì con đường dễ nhất (ít hao tốn năng lượng nhất) để vượt qua dãy núi là đi qua phần lõm giữa hai đỉnh núi (còn gọi là hẻm núi?). Trong hình vẽ này, không biểu diễn tiểu phân trung gian.

Như vậy, mũi tên màu đỏ biểu diễn đường đi của phản ứng.

Nếu chỉ biểu diễn phản ứng theo mũi tên màu đỏ này thì sẽ được hình sau:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/en/ch/12/oc/substitution/sn_2/uebergangszustand/reaktionskoordinate.gif

Nói chung, phản ứng hóa học sẽ diễn ra theo con đường thuận lợi nhất về mặt năng lượng (ít tiêu tốn năng lượng nhất).
Cũng như người đi đường, nếu phải vượt qua núi thì sẽ chọn nơi nào thấp hơn để trèo, đỡ tốn sức hơn:cuoimim (.

Khi so sánh với các điểm thuộc 2 đỉnh núi thì phần hẻm núi có độ cao nhỏ hơn, nhưng nếu so sánh với các điểm thuộc vùng chân núi thì nó lại có độ cao lớn hơn. Chính vì thế mà trong hình vẽ này, trạng thái chuyển tiếp có năng lượng cao hơn.

Trạng thái chuyển tiếp có thực hay không? Vì đây là trạng thái mà tại đó liên kết cũ chưa hoàn toàn được phá vỡ, còn liên kết mới chưa hoàn toàn được tạo thành nên năng lượng khác lớn và nó rất kém bền, thời gian sống (lifetime) rất nhỏ. Trước đây, bằng các phương pháp thông thường, người ta không phát hiện được cấu trúc của chúng. Hiện nay, nhiều phương pháp hiện đại, cho phép đo được sự thay đổi của vật chất trong thời gian siêu nhanh (cỡ pico giây -ps và thậm chí là femto giây - fs), cho phép tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc và thay đổi của vật chất trong quá trình phản ứng. Tuy nhiên, tất cả vẫn đang ở phía trước! Cho đến nay, những nghiên cứu về trạng thái chuyển tiếp còn rất giới hạn.

Bạn có thể xem lại ở đây:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/en/ch/12/oc/vlu_organik/substitution/sn_2/sn_2.vlu/Page/vsc/en/ch/12/oc/substitution/sn_2/uebergangszustand/uebergangszustand_sn2.vscml.html

[perylene]

Làm cách nào để mình vẽ được cái giản đồ năng lượng này?

Thực tế, hình dãy núi ở trên mô phỏng một khái niệm trong hóa học - bề mặt thế năng (potential energy surface).

Về mặt lý thuyết, có thể biểu diễn được bề mặt thế năng trong không gian n chiều (n-1 chiều biểu diễn vị trí của hệ hóa học, còn chiều thứ n, sẽ biểu diễn năng lượng tổng cộng của hệ). Để làm được điều này, ta cần tính toán năng lượng của hệ tại mỗi vị trí trong không gian. Nhưng thực tế, việc tính toán vô cùng phức tạp.

Dưới đây là một hình biểu diễn bề mặt thế năng của một hệ hóa học:
http://cst-www.nrl.navy.mil/ResearchAreas/SurfacesAndInterfaces/figure.gif

Năng lượng của hệ được biểu diễn bằng màu sắc (phân bố từ đỏ, cam --> chàm, tím), trong đó màu đỏ sẽ tương ứng với giá trị năng lượng thấp nhất.

Nếu hứng thú, hãy theo học ngành: Hóa học tính toán (Computational Chemistry)

Hóa học rất thú vì và đầy màu sắc! Chúc bạn vui!

[PQBuu2007]

nhưng mấy chỗ màu đỏ có chắc là cực tiểu năng lượng đâu pác nhờ? :chabit (