Was ist der Übergangszustand?
Hallo...
Ich habe in Chemie die Aufgabe bekommen den Übergangszustand anhand eines Energiediagrammes zu erklären.Allerdings verstehe ich selbst nicht ganz was der Übergangszustand darstellt.
Kann mir da eventuell jemand weiterhelfen?
Danke im voraus:)
3 Antworten
Moin,
in einer chemischen Reaktion wird irgendwann ein Stadium erreicht, in dem die Reaktionsteilnehmer eine höhere Energiestufe einnehmen, als am Anfang. Die Ursache ist darin zu sehen, dass energieaufwändig Bindungswinkel verdreht, Bindungslängen verändert, aromatische Zustände kurzfristig aufgegeben oder Bindungen selbst gelöst oder geknüpft werden müssen.
Der Zustand, in dem die Energiestufe ihr Maximum erreicht, bezeichnet man als Übergangszustand.
Wird diese Energiebarriere überwunden, reagieren die Reaktionsteilnehmer spontan weiter (zum Produkt oder den Produkten), weil von da an alle Zustände wieder energieärmer sind.
Die zum Erreichen des Übergangszustands nötige Energiezufuhr bezeichnet man übrigens als Aktivierungsenergie.
Und die Energiestufe, die nach dem Überwinden des Übergangszustands am Ende erreicht wird, entscheidet darüber, ob die Gesamtreaktion endotherm (die Produkte haben zusammen eine höhere Energiestufe als die Edukte) oder exotherm (die Produkte haben zusammen eine niedrigere Energiestufe als die Edukte) ist.
LG von der Waterkant
Also Übergangszustand ist halt ein Begriff aus der Chemie. Im Laufe einer chemischen Reaktion wird immer ein Stadium höherer Energie durchlaufen. Zum Beispiel müssen zunächst energieaufwändig Bindungswinkel verdreht und Bindungslängen verkürzt oder verlängert werden. Der Zustand maximaler Energie wird Übergangszustand genannt. Ist diese Energiebarriere überwunden, reagiert das Molekül spontan weiter zum Produkt. Übergangszustände sind deshalb von extrem kurzer Dauer und nicht isolierbar. Die für die Reaktion benötigte Energie zum Erreichen des Übergangszustands wird als Aktivierungsenergie bezeichnet. Gemäß der Theorie des Übergangszustandes bestimmt der Übergangszustand die Geschwindigkeitskonstante einer Reaktion.
Theoretisch-chemisch betrachtet entspricht eine Reaktion einer „Wanderung“ auf dem „Gebirge“ der potentiellen Energie der Kerne (die sich durch verschiedene Methoden, wie Hartree-Fock, MP2, Coupled-Cluster oder DFT über eine näherungsweise Lösung der Schrödingergleichung berechnen lässt), wobei jeder Anordnung der Atome im Molekül eine bestimmte Energie zugeordnet wird, die sog. Potentialenergiehyperfläche also von 3n-kartesischen Koordinaten für n Atome im Molekül abhängt. Am Übergangszustand ist diese Energie auf dem Reaktionsweg maximal, global gesehen jedoch ist es ein Maximum in nur einer Dimension (die dem Reaktionsweg entspricht), in allen anderen Dimensionen weist der Übergangszustand dennoch ein Minimum auf (man kann ihn also als „Pass“ im besagten Gebirge auffassen). Mathematisch formuliert ist der Übergangszustand ein Sattelpunkt erster Ordnung auf der Potentialenergiehyperfläche, das heißt, der Gradientenvektor verschwindet und die Hessematrix weist einen negativen Eintrag auf (das entspricht einer imaginären Schwingungsfrequenz in harmonischer Näherung).
Liebe Grüße
Der Übergangszustand ist ein Zwischenzustand, der nicht stabil ist und nach beiden Seiten "herunterfallen" kann.
Stell dir einen Suppenteller vor, in dem ein paar Murmeln liegen und der etwas höher gehalten wird. Wenn du den Teller in Ruhe lässt, bleiben die Murmeln darin. Wenn du ihm Energie zuführst (ihn schüttelst), bewegen sich die Murmeln hin und her und klettern auch etwas den Rand hinauf. Wenn du heftig genug schüttelst, können die Kugeln den oberen Rand des Tellers erreichen und von dort aus auch auf den Boden fallen.
Energetisch entspricht das Schütteln der Wärmeenergie und die Murmel auf dem Tellerrand dem Zwischenzustand.
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In der Chemie wäre ein einfaches Beispiel, wenn man Ammoniak, NH3, in Wasser, H2O, löst.
Dabei geht ein Wasserstoff-Ion ("Proton") vom Wasser zum Ammoniak hinüber. Sowohl die Nähe zum Sauerstoff des Wassers als auch die Nähe zum Stickstoff des Ammoniaks ist energetisch eine Mulde. Zwischendurch befindet sich das Wasserstoff-Ion in der Mitte zwischen Sauerstoff und Stickstoff, wo es sich aber ziemlich ungern aufhält. Ähnlich wie eine Eisenkugel zwischen zwei Magneten.