一直以来高中老师根据能垒图判断基元反应,通常都是中间产物1(IM1)--过渡态(TS)--中间产物2(IM2)才算一个基元反应,而且吸附、脱附过程(无论物理吸附还是化学吸附)都不算基元反应。但实际上大学里的很多基元反应处理跟中学老师的理解并不一样。比如按照中学老师的理解,过渡态能量要高于初始中间产物,也就是一个“上坡+下坡”才算一个基元反应。比如请看下图:
《2023年湖北省高考化学真题》
但实际上很多能垒图像可能会出现多个连续下坡或上坡,比如看下列例题:
《2023年河北省高考化学真题》
那么这些连续下坡或上坡是否属于“基元反应”呢?实际情况非常复杂。因为有些基元反应没有过渡态,也就没有能垒,那就会出现连续下坡或连续上坡的能垒图。请看下列资料:
《全氟异丁腈分解反应机理》(源自:哈尔滨理工大学学报)作者:陈志国;张辉;逯阳
《氯酸钾热分解反应机理的量子化学研究》源自:北京化工大学学报(自然科学版)作者:张凤;汪佩兰
《大气中含氮自由基反应的理论研究》 潘亚茹,唐沂珍著
《化学与化工技术 科技学术论文集 2005》 李淑兰主编
《椅式(5,5)单壁碳纳米管内码硝基甲烧热解反应的理论研究》源自:含能材料 作者:王罗新 吴忠波 度新林 邹汉涛 许 杰 易长海 徐卫林
《CO在含Pt化合物插入反应机理研究》源自:滨州学院学报 作者:范 伟,毕思玮
通过上述资料,我们知道很多基元反应没有过渡态,也就没有能垒。吸热的、无能垒基元反应就会连续上坡;放热的、无能垒基元反应就会连续下坡。
总结:根据反应坐标图(能垒图)分析基元反应的数量,目前中学教师一般都认为必须“上坡+下坡”中间经过过渡态才算一个基元反应。吸附过程,无论是物理吸附还是化学吸附均不认为是基元反应。但大学里其实并非如此,有些基元反应没有能垒只有上坡或只有下坡。另外大学里的吸附过程(化学吸附)一般都会认为属于基元反应。当然,本文旨在给一些老师进行科学的解读。很多出题的老师并不认可,他们攥着行刑的刀把子,想怎么干就怎么干,老子不管大学的事,一句“中学阶段”就可以胡作非为。