در اینجا یک سوال بسیار مطرح می شود: حالت گذار چیست?

آ وضعیت گذار یک پیکربندی بسیار کوتاه مدت از اتم ها در حداکثر انرژی محلی در نمودار واکنش-انرژی (معروف به مختصات واکنش) است.

• یک حالت گذار دارد اوراق قرضه جزئی، فوق العاده عمر کوتاه (در فمتوثانیه اندازه گیری می شود)، و نمی توان جدا کرد

نکته: حالت گذار را با حالت میانی اشتباه نگیرید. یک حد واسط یک گونه در یک انرژی است کمترین در مختصات واکنش، و (در تئوری) قابل جداسازی است. کربوکاتیون ها و رادیکال های آزاد نمونه هایی از واسطه ها هستند.

---

حالت گذار = نقطه حداکثر درد

در مجموعه هری پاتر، ریموس لوپین زمانی که ماه کامل شد به شکل گرگ نما تغییر کرد. اما او فقط با کوبیدن انگشتانش از انسان به گرگینه تبدیل نشد: دندان‌های نیش و موها باید رشد می‌کردند، ستون فقرات جمع می‌شد، دست‌ها شبیه پنجه می‌شدند و ناخن‌ها به صورت چنگال دراز می‌شدند. اگر فیلم ها را دیدید، تبدیل شدن از انسان به گرگ نما چندان سرگرم کننده به نظر نمی رسید! شما می توانید تصور کنید که میزانی که ریموس از تبدیل شدن به یک گرگینه دوست نداشت، متناسب با درد بود. آن نقطه از حداکثر درد – جایی که لوپین نیمه انسان، نیمه گرگینه است – بسیار شبیه یک حالت گذار است.

مانند دردناک ترین بخش تبدیل شدن از یک انسان به یک گرگینه، یک حالت گذار در حال است محلی حداکثر انرژی: این دارد اوراق قرضه جزئی و نمی توان به عنوان یک مولکول جداگانه جدا کرد.

بیایید سعی کنیم معنی آن را نشان دهیم.

حالت گذار در واکنش SN2

تحت شرایط خاص، وقتی یک آلکیل هالید اولیه را می گیرید و یک نوکلئوفیل خوب به آن اضافه می کنید، در نهایت یک پیوند کربن-هسته دوست جدید تشکیل می دهید و پیوند کربن- هالید را می شکنید. این یک واکنش جایگزینی است، زیرا ما یک گروه عملکردی را با گروه دیگر مبادله می کنیم. در اینجا یک مثال وجود دارد: واکنش بین NaOH و CH₃برادر

شما ممکن است این را به عنوان یک S تشخیص دهید_ن2 واکنش (جایگزینی هسته دوست، دو مولکولی). سعی کنید تصور کنید که چگونه این اتفاق می افتد. شما در حال شکستن پیوند C-halide هستید و در عین حال یک پیوند جدید کربن-هسته دوست تشکیل می دهید. از آنجایی که شما نمی توانید یک کربن پایدار با 5 پیوند کامل داشته باشید (آن 10 الکترون خواهد داشت و بنابراین قانون هشت را نقض می کند) در اینجا باید وجود داشته باشد. یک نقطه جایی که شما اوراق قرضه جزئی دارید.

[Imagine runners in a relay race. There is a brief moment in each race where one runner is passing the baton to the other, where neither has complete possession of the baton (electrons, in our analogy) but it is shared between the two. That’s the analogy here.]

با ترسیم واکنش، کمی شبیه این به نظر می رسد (از Nu به عنوان جایگزینی برای OH(–) و M به عنوان جایگزین Na(+) برای کلی تر کردن آن استفاده می شود). این وضعیت گذار است. باز هم نکته این است بالاترین انرژی (بی ثبات ترین)، زیرا شما دو پیوند جزئی در حداکثر (ضعیف ترین) طول آنها دارید. علاوه بر این، هندسه از حالت ایده آل (چهار وجهی) به هندسه ای با فعل و انفعالات فضایی بیشتر (دو هرمی مثلثی) رسیده است.

از آنجایی که این یک وضعیت بسیار دردناک و ناخوشایند برای هر دو مولکول درگیر است، طول عمر حالت گذار است. فوق العاده کوتاه – به ترتیب فمتوثانیه – و به سرعت به محصول شل می شود.

ما برای این نقطه “حداکثر درد” نامی داریم: تفاوت بین انرژی ماده اولیه و حالت گذار (نقطه “حداکثر درد”) “انرژی فعال سازی” نامیده می شود.

بنابراین با ارائه نموداری برای پیشرفت یک واکنش، می توانید با کم کردن انرژی حالت گذار از انرژی محصول، انرژی فعال سازی را دریابید.

این نمودار واکنش نشان می دهد CH₃سینه بند) با یک هسته دوست (Nu) که از a عبور می کند حالت گذار (B) برای تولید محصول، CH₃Nu (C) [in addition to Br(–), not shown]

• انرژی فعال سازی E از TS خواهد بود (ب) منهای E ماده اولیه (آ).
• به چیز دیگری برای این واکنش توجه کنید: محصول (CH₃Nu) انرژی کمتری نسبت به ماده اولیه (CH₃برادر). ما می‌توانیم با کم کردن انرژی محصول از انرژی ماده اولیه، انرژی کلی فرآیند را بفهمیم:انرژی حاصل از واکنش = انرژی محصول (سی) منهای انرژی ماده اولیه (آ).
• شما حتی می توانید انرژی فعال سازی را برای آن مشخص کنید معکوس واکنش: این انرژی حالت گذار خواهد بود (ب) منهای انرژی محصول (سی) در این صورت انرژی فعال سازی از محصول بالاتر خواهد بود سی از نظر ترمودینامیکی پایدارتر است:
• انرژی فعال سازی برای واکنش معکوس = انرژی حالت گذار (ب) – انرژی محصول (سی).

نکات کلیدی که باید در اینجا به خاطر بسپارید:

1) شما نمی توانید یک حالت گذار را جدا کنید – دارای اوراق قرضه جزئی است

2) شما می توانید انرژی یک واکنش را محاسبه کنید (به صورت کیفی) با بررسی الف نمودار انرژی واکنش.