En química , un complejo activado representa una colección de estructuras intermedias en una reacción química cuando se rompen y se forman enlaces . El complejo activado es una disposición de átomos en una región arbitraria cerca del punto de silla de una superficie de energía potencial . [1] La región no representa un estado definido, sino un rango de configuraciones inestables por las que pasa una colección de átomos entre los reactivos y los productos de una reacción. Los complejos activados tienen un carácter parcial de reactivo y producto, lo que puede afectar significativamente su comportamiento en las reacciones químicas. [2]
Los términos complejo activado y estado de transición se utilizan a menudo indistintamente, pero representan conceptos diferentes. [3] Los estados de transición solo representan la configuración de energía potencial más alta de los átomos durante la reacción, mientras que el complejo activado se refiere a un rango de configuraciones cerca del estado de transición. En una coordenada de reacción , el estado de transición es la configuración en el máximo del diagrama mientras que el complejo activado puede referirse a cualquier punto cerca del máximo.
La teoría del estado de transición (también conocida como teoría del complejo activado) estudia la cinética de las reacciones que pasan por un estado intermedio definido con energía de activación de Gibbs estándar Δ G ° ‡ . [4] El estado de transición, representado por el símbolo de doble daga, representa la configuración exacta de átomos que tiene la misma probabilidad de formar los reactivos o productos de la reacción dada. [5]
La energía de activación es la cantidad mínima de energía necesaria para iniciar una reacción química y formar el complejo activado. [6] La energía actúa como un umbral que las moléculas reactivas deben superar para superar la barrera energética y pasar al complejo activado. Las reacciones endotérmicas absorben energía del entorno, mientras que las reacciones exotérmicas liberan energía. Algunas reacciones ocurren espontáneamente, mientras que otras necesitan un aporte de energía externa. La reacción se puede visualizar utilizando un diagrama de coordenadas de reacción para mostrar la energía de activación y la energía potencial a lo largo de la reacción.
Los complejos activados se discutieron por primera vez en la teoría del estado de transición (también llamada teoría del complejo activado), que fue desarrollada por primera vez por Eyring , Evans y Polanyi en 1935. [7]
La teoría del estado de transición explica la dinámica de reacción de las reacciones. La teoría se basa en la idea de que existe un equilibrio entre el complejo activado y las moléculas reactivas. La teoría incorpora conceptos de la teoría de colisiones , que establece que para que se produzca una reacción, las moléculas reactivas deben colisionar con una energía mínima y una orientación correcta. Los reactivos se transforman primero en el complejo activado antes de descomponerse en los productos. [6] A partir de las propiedades del complejo activado y los reactivos, la constante de velocidad de reacción es donde K es la constante de equilibrio , es la constante de Boltzmann , T es la temperatura termodinámica y h es la constante de Planck . [8] La teoría del estado de transición se basa en la mecánica clásica, ya que supone que a medida que avanza la reacción, las moléculas nunca volverán al estado de transición. [9]
Un complejo activado con alta simetría puede reducir la precisión de las expresiones de velocidad. [10] Pueden surgir errores al introducir números de simetría en las funciones de partición rotacional para los reactivos y complejos activados. Para reducir errores, los números de simetría se pueden omitir multiplicando la expresión de velocidad por un factor estadístico: donde el factor estadístico es el número de complejos activados equivalentes que se pueden formar y Q son las funciones de partición de los números de simetría que se han omitido. [10]
El complejo activado es una colección de moléculas que se forma y luego explota a lo largo de una coordenada normal interna particular. Las moléculas ordinarias tienen tres grados de libertad de traducción y sus propiedades son similares a las de los complejos activados. Sin embargo, los complejos activados tienen un grado adicional de traducción asociado con su aproximación a la barrera energética, cruzándola y luego disociándose. [8]
