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反応動力学は物理化学の一分野であり、化学反応が起こる理由、その挙動を予測する方法、そして反応を制御する方法を研究する。反応動力学は化学反応速度論と密接に関連しているが、原子長スケールで非常に短い時間内に起こる個々の化学反応に関係している。[1]反応物と生成物の分子が特定の量子状態にある状態間の反応速度論と、並進、振動、回転、電子モード間でエネルギーがどのように分配されるかを考察する。 [2]
反応ダイナミクスの実験的手法は、分子衝突に関連する化学物理を調査する。これには交差分子ビーム実験と赤外線化学発光実験があり、どちらも 1986 年のノーベル化学賞をダドリー・ハーシュバッハ、ユアン・T・リー、ジョン・C・ポラニーに「化学素過程のダイナミクスに関する貢献」に対して授与された。[3]ハーシュバッハとリーが使用した交差ビーム法では、選択された量子状態にある反応分子の狭いビームを反応させ、反応分子の並進、振動、回転エネルギーや接近角度などの変数の関数として反応確率を決定する。対照的に、ポラニーの方法は、振動励起分子が放出する赤外線化学発光を検出することで、生成物の振動エネルギーを測定する。一部のケースでは、定義されたエネルギー状態にある反応物について測定する。[2]
最も短い時間スケールでの反応ダイナミクスの分光学的観察は、研究される典型的な時間が 1フェムト秒 = 10 −15秒のオーダーであることから、フェムト化学として知られています。この主題は、1999 年のノーベル化学賞が アハメド・ゼワイルに授与されたことで認められました。
さらに、反応ダイナミクスの理論的研究では、反応のポテンシャルエネルギー面を原子核の位置の関数として計算し、次にシステムの状態を表すこの面上の点の軌道を計算します。特に水素原子の動きについては、活性化エネルギー障壁を通過する量子トンネル効果を含めるように補正を適用することができます。 [2]
参考文献
- ^ レヴァイン、ラファエル(2005)。分子反応動力学。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。p. xi. ISBN 0-521-84276-X。
- ^ abc Laidler, KJ 化学反応速度論（第3版、Harper & Row 1987）、第12章 ISBN 0-06-043862-2
- ^ 「1986年ノーベル化学賞」Nobelprize.org 2008年10月6日閲覧。
さらに読む
Steinfeld JI、Francisco JS、Hase WL化学反応速度論と動力学（第 2 版、Prentice-Hall 1999）第 6-13 章 ISBN 0-13-737123-3