نظرية تحول الحالة

نظرية تحول الحالة في الكيمياء  هي نظرية تفسر معدل التفاعل في تفاعل كيميائي بسيط . وتفترض النظرية نشأة توازن كيميائي بين المواد الداخلة في التفاعل و حالات انتقالية مثارة للجزيئات .   

وتستخدم النظرية أساسا لفهم كيفية سير تفاعل كيميائي. ولكنها لم تكن ناجحة كل النجاح  لحساب ثابت معدل التفاعل ، حيث أن حساب ثابت معدل التفاعل يحتاج معرفة دقيقة لأسطح الجهد الكيميائي أو «أسطح الكمون الكيميائي».

ورغما عن ذلك فتنجح النظرية لحساب إنتالبي التنشيط 
(Δ‡H⦵), وحساب أنتروبيا التنشيط  (Δ‡S⦵), وكذلك حساب طاقة جيبس للتنشيط (Δ‡G⦵) لتفاعل معين في حالة تعيين ثابت المعدل التفاعل له مسبقا بطريقة عملية.

يتبين من الشكل أن الطاقة الكلية للمواد الداخلة في التفاعل تحتاج إلى طاقة إضافية منشطة وقدرها هنا (Δ‡G⦵) لكي  تتفاعل . وعند حصولها إلى تلك الطاقة المنشطة تنتج مكونات وسطية مثارة (لأنها تحتوي على الطاقة المنشطة وتصبح فوق الجبل)  ، ثم تنزلق إلى أسفل مكونة نواتج التفاعل . من الملاحظ أن الطاقة الداخلية للمواد الداخلة في التفاعل أكبر من الطاقة الداخلية للمواد الناتجة من التفاعل ، ولكنها تحتاج إلى إثارة بالمقدار  (Δ‡G⦵)  لكي تعبر جبل طاقة الوضع الحائل بين  المواد الداخلة والمواد الناتجة من التفاعل.

استنباطها 

نستنبطها بافتراص أحد التفاعلات حيث تتفاعل المادتان   و     لإنتاج المادة    . وكما وصفنا من قبل يتكون أولا المركب الانتقالي المثار    الذي يفقد الإثارة ويتحول إلى الناتج  P .

وتسير سرعة التفاعل ونعرفها بأنها سرعة تكوين الناتج الناتج  P  ، طبقا للعلاقة :

و يُعرف  تركيز المركب الانتقالي المثار  
 عن طريق ثابت معدل التفاعل لحالة توازن المواد الداخلة في التفاعل ، حيث أن

واستبداله  بتركيزي A و B .

هذه المعادلة تعطينا معدل ة تكوين الناتج P مع الزمن t ، ويمكننا اختصارها إلى الصيغة:

ونحصل على ثابت معدل التفاعل  :

ونحصل على ثابت معدل التفاعل المثار  على الصورة :

ويلزم تعيين المعامل الانتقالي     عمليا وإضافته إلى المعادلة.

نجد تلك المعادلة في الصيغة التالية في كتب كثيرة :

حيث   ،  و    الفرق بين طاقة درجة الصفر للمواد الداخلة في التفاعل وطاقة المركب الانتقالي المثار .

 
تبلغ قيمة 
 عند درجة حرارة  T = 300 كلفن  نحو 
وهي تسمى معامل التردد ، وهي تعادل تقريبا معدل أصتدام الجزيئات في السائل.

اقرأ أيضا 
تفاعل كيميائي
تفاعل ناشر للحرارة
تفاعل يمتص الحرارة
تفاعل الثرميت
تفاعل أكسدة-اختزال
اختزال
معادلة أرينيوس
تفاعل نووي
قفزة كمومية

المراجع

حركية كيميائية
نظريات كيميائية