نسخة الفيديو النصية
تصف هذه المعادلة الكيميائية تفاعل جزيئات أول أكسيد الكربون مع غاز ثاني أكسيد النيتروجين. يتفاعل غاز CO زائد غاز NO2 لينتج غاز CO2 زائد غاز NO. يحدث التفاعل عندما تتحد جزيئات أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد النيتروجين وتكون مركبًا معقدًا في الحالة الانتقالية. هذه المعلومات موضحة في التمثيل البياني الآتي. ما الرمز الذي يمثل الطاقة الكامنة للمركب المعقد في الحالة الانتقالية؟
أولًا: على الرغم من أنه قد يبدو أن لدينا الكثير من المعطيات في هذا السؤال، فعلينا أن نصب تركيزنا على معرفة أي رمز في مخطط الطاقة يمثل طاقة المركب المعقد في الحالة الانتقالية لهذا التفاعل. ولتحديد هذا الرمز، علينا فهم المعطيات التي يقدمها مخطط الطاقة.
يوضح منحنى التفاعل أو مخطط الطاقة تغيرات مستويات الطاقة أثناء خطوات التفاعل الكيميائي المختلفة. لاحظ أن المحور 𝑥 يمثل تقدم التفاعل، بدءًا من المتفاعلات الموجودة على الجانب الأيسر، التي يمثلها الحرف الكبير R، إلى النواتج الموجودة على الجانب الأيمن، التي يمثلها الحرف الكبير P. أما المحور 𝑦، فهو يوضح مستوى أو كمية الطاقة المصاحبة لأجزاء مختلفة من التفاعل الكيميائي؛ حيث تزداد الطاقة كلما اتجهنا إلى أعلى المحور 𝑦، وتنخفض كلما اتجهنا إلى أسفل المحور 𝑦.
بالرجوع إلى التفاعل الكيميائي الموضح، يمثل مخطط الطاقة هذا التغيرات في الطاقة على طول مسار تفاعل المتفاعلات، أي أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد النيتروجين؛ حيث تتصادم المتفاعلات وتتفاعل بعضها مع بعض مكونة نواتج جديدة، وهي ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد النيتروجين. بالإضافة إلى توضيح طاقة المتفاعلات والنواتج في التفاعل الكيميائي، يوضح منحنى الطاقة أيضًا طاقة المركب المعقد المنشط، الذي يشار إليه أيضًا بالمركب المعقد في الحالة الانتقالية.
يعرف المركب المعقد المنشط أو المركب المعقد في الحالة الانتقالية بأنه بنية كيميائية عالية الطاقة؛ حيث تتكسر الروابط الكيميائية في المتفاعلات، وتتكون روابط جديدة. وبشكل أكثر تحديدًا، فإن المركب المعقد في الحالة الانتقالية يتكون عند مستوى الطاقة القصوى أو يمثل أعلى طاقة نتيجة عدم استقرار توزيع الذرات، وهو ما يفسر تكسر الروابط في المتفاعلات، وفي الوقت نفسه تتكون روابط جديدة لتكوين النواتج. ويمكننا أن نرسم ذلك باستخدام خطوط متقطعة للإشارة إلى الروابط التي تتكسر والروابط التي تتكون. وبمجرد أن يتكون المركب المعقد في الحالة الانتقالية عالي الطاقة، لا بد أن يعقبه انخفاض في الطاقة نظرًا لتكسر الروابط في المتفاعلات وتكون روابط جديدة لتكوين نواتج التفاعل الكيميائي.
بالنظر إلى مخطط الطاقة المعطى، لا بد أن تظهر طاقة المركب المعقد في الحالة الانتقالية بين طاقة المتفاعلات وطاقة النواتج على طول مسار التفاعل، وتمثل أعلى نقطة للطاقة مقارنة بطاقة كل من المتفاعلات والنواتج. وسنلاحظ أن الرموز A، B، D، E جميعها تمثل طاقة أقل من الرمز C؛ لأن الرمزين A، B مرتبطان بطاقة المتفاعلات، والرمزين D، E مرتبطان بطاقة النواتج. ويتوافق مستوى الطاقة العالي للرمز C مع وصف المركب المعقد في الحالة الانتقالية، وهو ما يجعل الرمز C الإجابة الصحيحة.
إذن، ما الرمز الذي يمثل الطاقة الكامنة للمركب المعقد في الحالة الانتقالية؟ الإجابة الصحيحة هي الرمز C.
