Reaktionsdynamik

Reaktionsdynamik är ett fält inom fysikalisk kemi , som studerar varför kemiska reaktioner uppstår, hur man förutsäger deras beteende och hur man kontrollerar dem. Det är nära besläktat med kemisk kinetik , men är oroad över individuella kemiska händelser på atomära längdskalor och över mycket korta tidsperioder. Den överväger tillstånd-till-tillstånd-kinetik mellan reaktant- och produktmolekyler i specifika kvanttillstånd , och hur energi fördelas mellan translationell, vibration , rotations- och elektroniska lägen.

Experimentella metoder för reaktionsdynamik undersöker den kemiska fysik som är förknippad med molekylära kollisioner. De inkluderar med korsade molekylstrålar och infraröd kemiluminescens , båda erkända av 1986 års Nobelpris i kemi som tilldelades Dudley Herschbach , Yuan T. Lee och John C. Polanyi " för deras bidrag rörande dynamiken i kemiska elementära processer". strålemetoden som används av Herschbach och Lee, tillåts smala strålar av reaktantmolekyler i utvalda kvanttillstånd att reagera för att bestämma reaktionssannolikheten som en funktion av sådana variabler som translations-, vibrations- och rotationsenergin hos reaktantmolekylerna och deras vinkel på närma sig. Däremot mäter metoden för Polanyi produkternas vibrationsenergi genom att detektera den infraröda kemiluminescensen som emitteras av vibrationsexciterade molekyler, i vissa fall för reaktanter i definierade energitillstånd.

Spektroskopisk observation av reaktionsdynamik på de kortaste tidsskalorna kallas femtokemi , eftersom de typiska tiderna som studeras är i storleksordningen 1 femto sekund = 10 ⁻¹⁵ s. Detta ämne har uppmärksammats av tilldelningen av 1999 års Nobelpris i kemi till Ahmed Zewail .

Dessutom involverar teoretiska studier av reaktionsdynamik att beräkna den potentiella energiytan för en reaktion som en funktion av nukleära positioner, och sedan beräkna banan för en punkt på denna yta som representerar systemets tillstånd. En korrigering kan tillämpas för att inkludera effekten av kvanttunnel genom aktiveringsenergibarriären , speciellt för väteatomers rörelse.

Vidare läsning

  Steinfeld JI, Francisco JS och Hase WL Chemical Kinetics and Dynamics (2nd ed., Prentice-Hall 1999) kap.6-13 ISBN 0-13-737123-3