Un malentendido sobre el perfil de energía de reacciones con catalizador involucrado

Question

Todos somos conscientes de la importancia de los catalizadores en bio-química. Para una alta escuela de aprendices como yo, catalizadores ,y por lo tanto, las enzimas desempeñan un puente de papel que se conectan de la escuela secundaria de la bio a la química de la secundaria.
Sin embargo, me tienes desconcertado acerca de la común dos perfiles de energía dibujado por un anónimo reacción con una presencia de un catalizador. La pregunta puede parecer rudimentario, estoy de acuerdo, pero las posibles respuestas a mi pregunta eran demasiado técnico para mí entender.
Uno de los E. perfiles tenía varias curvas en la vía para la E, y el otro sólo tiene una curva en el camino donde el catalizador debe haber afectado.
Mi conjetura es que el 1º de E. perfil es acerca de un cambio neto en el Correo_una pero la 2 se muestra la realidad cuando una reacción exotérmica que se produce.
Ahora, aquí están las preguntas:

• ¿Por qué son dos de los E. perfiles diferentes? Por favor, si usted está enseñando termo-química para un niño pequeño!
• ¿Por qué esas curvas se producen en el último E. perfil y hay una manera de saber cuántas de esas curvas se producen en presencia de un catalizador? Créditos de la imagen: chemwiki.ucdavis.edu (página aquí) y wiki (página aquí).

Answer 1

El gráfico superior es sólo la forma más simple de visualizar el efecto de un catalizador en una reacción de $\ce{S -> P}$:

La energía de activación se reduce.

La energía de activación para la reacción en esa dirección es la diferencia de las energías de que el material de partida $S$, y en un estado de transición $TS^\#$.

Dado que es la misma de partida marterial en la presencia o ausencia del catalizador, la energía del estado de transición es diferente.

Puede el mismo estado de transición tiene dos diferentes energías sólo mediante el mando a distancia mágico de la acción de un catalizador situado en algún lugar? Probablemente no!

Es mucho más plausible que - en ausencia y en presencia de un catalizador - dos completamente diferentes (diferentes en estructura y diferentes en energía), la transición de los estados involucrados.

Exactamente en esta situación se describe en el segundo gráfico!

El catalizador "reacciona" con el material de partida, ya sea mediante la formación de un enlace covalente, enlace de hidrógeno, etc. y así se abre una reacción diferente canal con diferentes productos intermedios y un estado de transición no se encuentra en la no-reacción catalizada.

En la final, el mismo producto $P$ está formado y el catalizador se regenera, pero esto no significa que el catalizador no estaba muy involucrado en la reacción pasando.

Answer 2

Una reacción que implica más de un paso elemental tiene uno o más intermediarios que están siendo formados que, a su vez, significa que hay más de una barrera de energía para superar. En otras palabras, no es más que un estado de transición tendido en la vía de la reacción. Como es intuitiva que empujar a través de una barrera de energía o pasar a través de un estado de transición pico implicaría la energía más alta, queda claro que sería la etapa más lenta en un camino de reacción. Sin embargo, cuando más de una barrera, es ser cruzado, es importante reconocer la barrera más alta que va a determinar la velocidad de la reacción. Este paso de la reacción, cuya tasa se determina la velocidad global de la reacción es conocida como determinante de la velocidad de paso o paso limitante. La altura de la barrera de energía siempre se mide en relación a la energía de los reactivos o material de partida. Diferentes posibilidades se han mostrado en la figura 6

Desde el enlace que te dio en el perfil de consumo de energía encontré esto. Básicamente, no hay "cambio neto" en $E_{a}$ . En el primer gráfico en cuestión de la curva que está en la parte superior es la que representa la forma en que transcurre la reacción sin catalizador y la de abajo es la de la reacción con catalizador. En el segundo gráfico hay 4 reacciones intermedias/estados de transición antes de que el producto está formado. Por lo tanto, tiene 4 picos de diferente energía de activación como se muestra.

Un catalizador básicamente ofrece rutas alternativas para una reacción mediante la formación de la "transición/metaestable/estado intermedio en una energía menor que el original de la reacción. Usted va a estudiar más tarde que esto tiene que ver con básicos de la teoría de la Colisión y de dinámica molecular.

En los gráficos dado un catalizador puede hacer que el R->P a través de una sola ruta donde sólo una transición que ocurre (como en el gráfico 1) o 4(o incluso más) de transición de estados (como en el gráfico 2) . Para un conjunto de condiciones(P,T,V, etc) supongo que el número de estos picos será único. También es posible que para un determinado catalizador y reactivos el número de picos / estados intermedios es constante.

Espero que esto ayude . Para más aclaración comentario .Saludos