Cammino di reazione

cammino di reazione

Insieme degli stati successivi che attraversa un sistema chimico reagente nel corso della trasformazione che conduce ai prodotti della reazione. L’espressione ‘cammino di reazione’ (reaction path o pathway) viene usata in due accezioni tra loro collegate ma distinte. In senso ampio, essa indica il meccanismo con cui una reazione procede, ossia la serie degli eventi chimici (stadi) che si susseguono e che nell’insieme determinano la trasformazione dei reagenti in prodotti, passando attraverso composti intermedi (i prodotti di ciascuno stadio). L’espressione è più frequentemente usata in senso stretto nell’ambito della teoria dello stato di transizione, in relazione a un singolo evento reattivo elementare che avviene su scala microscopica per indicare l’insieme delle configurazioni geometriche e vibrazionali in cui passa il sistema durante la trasformazione, attraversando lo stato di complesso attivato (massimo di energia). Nell’approccio quantistico, l’evoluzione del sistema reagente si può considerare come lo spostamento del sistema sulla cosiddetta superficie di energia potenziale, che rappresenta l’energia elettronica del sistema in funzione delle coordinate nucleari, ossia della geometria molecolare. Considerando per es., la semplice reazione di scambio

AB + C → A +BC

si può immaginare qualitativamente che essa proceda attraverso il graduale avvicinamento della molecola AB e dell’atomo C, l’insorgere di una interazione di tipo fisico e poi di tipo chimico (perturbazione degli orbitali delle due specie), con il progressivo indebolimento del legame A–B e la graduale formazione di quello B–C, e infine l’allontanamento della molecola BC dall’atomo A. In particolare, il cammino di reazione di maggiore interesse tra i vari possibili è quello di minima energia, che permette il passaggio dai reagenti ai prodotti mediante l’attraversamento della più bassa barriera energetica possibile. Questo cammino corrisponde all’attraversamento di un punto di sella sulla superficie di energia potenziale. La traiettoria curvilinea corrispondente alla proiezione del cammino sul piano delle coordinate viene indicata come coordinata di reazione e costituisce il parametro migliore per descrivere l’evoluzione del sistema; per tale ragione, essa viene frequentemente utilizzata per rappresentare in due dimensioni i profili di reazione che evidenziano l’energia di attivazione del processo. Per processi chimici semplici, la coordinata di reazione può essere fornita da una coordinata generalizzata del sistema che esprime una combinazione di distanze e/o angoli di legame.

→ Dinamica molecolare; Sistemi reagenti complessi