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势能面：极小点、鞍点与反应路径
探索一个由鞍点连接两个阱的计算式势能面，沿最低能量路径并与过渡态理论的活化能联系起来。
目标
在二维势能面上标出反应物、产物和过渡态区域，并描出它们之间的最低能量路径。
仪器与试剂
以可旋转三维地形呈现的模型双坐标势能面（异构化 A → B）。
步骤
- 旋转势能面，直到看清两个阱（物种 A 和 B）及其间的山脊。
- 找到中央的鞍点：沿反应路径方向是极大值，横向方向是极小值。
- 沿虚线从 A 阱越过鞍点到 B 阱，估计相对每个阱的势垒高度。
- 把视角侧倾，即可把地形化为熟悉的 1D 反应剖面：A – 势垒 – B。
观察要点
- 两个阱深度相同：反应为热中性，但路径仍须翻越鞍点。
- 鞍点横向平缓、沿路径方向陡峭——一阶鞍点（一个虚频）的特征。
- 偏离虚线路径在两侧都升高能量——最低能量路径是慢反应实际偏好的路线。
讲解
势能面给出电子能量随核坐标的变化（Born–Oppenheimer 近似）。极小点对应稳定分子；一阶鞍点对应过渡态。过渡态理论把势垒高度转化为速率常数 ，因此势垒每升高 1 kJ·mol⁻¹，反应速率就指数下降。自由能方法在有限温度下计入熵后重新计算该面。
相关化学家
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