Динамика реакции — это область физической химии , изучающая, почему происходят химические реакции, как предсказывать их поведение и как ими управлять. Она тесно связана с химической кинетикой , но занимается отдельными химическими событиями в масштабах атомных длин и в течение очень коротких промежутков времени. [1] Она рассматривает кинетику перехода от состояния к состоянию между молекулами реагента и продукта в определенных квантовых состояниях , а также распределение энергии между поступательными, колебательными , вращательными и электронными модами. [2]
Экспериментальные методы динамики реакции исследуют химическую физику, связанную с молекулярными столкновениями. Они включают эксперименты с перекрестным молекулярным пучком и инфракрасной хемилюминесценцией , оба отмечены Нобелевской премией по химии 1986 года, присужденной Дадли Хершбаху , Юаню Т. Ли и Джону К. Полани «за вклад в изучение динамики химических элементарных процессов», [3] В методе перекрестного пучка, используемом Хершбахом и Ли, узкие пучки молекул реагентов в выбранных квантовых состояниях позволяют реагировать, чтобы определить вероятность реакции как функцию таких переменных, как поступательная, колебательная и вращательная энергия молекул реагентов и их угол подхода. Напротив, метод Полани измеряет колебательную энергию продуктов путем обнаружения инфракрасной хемилюминесценции, испускаемой колебательно возбужденными молекулами, в некоторых случаях для реагентов в определенных энергетических состояниях. [2]
Спектроскопическое наблюдение динамики реакции в кратчайших временных масштабах известно как фемтохимия , поскольку типичные изучаемые времена составляют порядка 1 фемтосекунды = 10−15 с . Эта тема была отмечена присуждением Нобелевской премии по химии 1999 года Ахмеду Зевайлу .
Кроме того, теоретические исследования динамики реакции включают расчет потенциальной поверхности энергии для реакции как функции ядерных положений, а затем расчет траектории точки на этой поверхности, представляющей состояние системы. Поправка может быть применена для включения эффекта квантового туннелирования через барьер энергии активации , особенно для движения атомов водорода. [2]
Steinfeld JI, Francisco JS и Hase WL Химическая кинетика и динамика (2-е изд., Prentice-Hall 1999) главы 6-13 ISBN 0-13-737123-3