Nowoczesna chemia – jak się to zmieniało…

Głównym sposobem, aby uzyskać informacje na temat mechanizmów reakcji chemicznych jest kinetyki chemicznej, czyli pomiary szybkości reakcji w funkcji stężenia reagentów, jak i jej zależność od temperatury, ciśnienia i środowiska reakcji. Ważne prace w tej dziedzinie była już wykonana w 1880 roku przez dwóch pierwszych laureatów, van’t Hoff i Arrheniusa, który pokazał, że nie jest wystarczająco dla cząsteczki zderzają się do reakcji, aby mieć miejsce.

Tylko cząsteczki, z wystarczającą energią kinetyczną uderzenia się w rzeczywistości, reagują i uzyskane równanie Arrheniusa 1889 pozwala na obliczenie tej energii aktywacji w zależności od temperatury na szybkość reakcji. Wraz z pojawieniem się mechaniki kwantowej w 1920 roku (patrz punkt 3.4), Eyring rozwinął swoją teorię stanu przejściowego w 1935 roku i to pokazało, że entropia aktywacji jest również ważna.

W 1956 roku Sir Cyril Hinshelwood of Oxford i Nikołaj Nikołajewicz Siemionow z Moskwy wspólnie nagrodę Nobla w dziedzinie nowoczesna chemia „dla swoich badań do mechanizmu reakcji chemicznych”. Wśród głównych wkładów Hinshelwood za jego szczegółowe wyjaśnienie mechanizmu reakcji między tlenem i wodorem można wymienić, natomiast wyróżnienie Siemionow był na studia reakcji tzw łańcucha.

Limit badających szybkości reakcji jest od prędkości, z jaką może zostać wszczęte reakcji. Jeśli odbywa się to przez szybkie mieszanie reagentów, termin wynosi około jednej tysięcznej drugiej (milisekundy). W 1950 roku Manfred Eigen z Göttingen opracowane metody chemiczne, które umożliwiają pomiary relaksacyjne w czasach tak krótki, jak tysięcznej lub milionowej milisekundy (mikrosekundy lub nanosekund). Sposoby te obejmują zakłócania równowagi przez nagłe zmiany temperatury lub ciśnienia, a następnie przejście do nowej równowagi. Innym sposobem na uruchomienie niektórych reakcji szybko jest lampa fotolizy, czyli o krótkich błysków światła, metoda opracowana przez Ronalda GW Norrish w Cambridge i George Porter (Pan Porter od 1990) w Londynie. Eigena otrzymał połowę i Porter wspólne Norrisha i drugą połowę nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1967 roku do mili- pikosekundowych skale czasu dał ważne informacje na temat reakcji chemicznych. Jednak dopiero można było wygenerować femtosekundowego impulsy laserowe (10-15 s), że możliwe stało się ujawnić, gdy wiązania chemiczne są złamane i formowane. Ahmed Zewail (ur.1946 w Egipcie) w California Institute of Technology otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1999 roku dla jego rozwoju „femtochemii”, a zwłaszcza za to, że pierwszy eksperymentalnie wykazać stan przejściowy, w trakcie reakcji chemicznej. Jego eksperymenty związane z powrotem do 1889, kiedy Arrheniusa (Nagroda Nobla 1903) podjął istotną przewidywania, że musi istnieć pośrednie (stany przejściowe) w transformacji od substratów do produktów. Henry Taube ze Stanford University otrzymał Nagrodę Nobla jako nowoczesna chemia w 1983 „za pracę nad mechanizmem reakcji transferu elektronów, zwłaszcza w kompleksach metali”. Nawet jeśli praca Taube było na reakcjach nieorganicznych, transfer elektronów jest ważne w wielu procesach katalitycznych stosowanych w przemyśle, jak również w układach biologicznych, na przykład w oddychanie i fotosynteza.Najnowszy nagroda za pracę w kinetyki chemicznej, że Dudley R. Herschbach na Uniwersytecie Harvarda, Yuan Lee w Berkeley i John C. Polanyi z Toronto w 1986 roku Herschbach i jego student Lee wprowadziła obowiązek stosowania strumieni cząsteczek o dobrze zdefiniowany kierunek i energia wiązki molekularnej. Przez skrzyżowanie dwóch takich belek mogą badać szczegóły reakcji pomiędzy cząsteczkami w bardzo krótkim czasie. Inną ważną metodą badać takie szczegóły reakcji jest nowoczesna chemia iluminescencji podczerwieni, wprowadzony przez Polanyi.Emisja promieniowania podczerwonego od produktów reakcji dostarcza informacji na temat dystrybucji energii w cząsteczkach.