室温で超えられる活性化エネルギー

質問

室温で超えられる活性化エネルギー
有機化学を勉強していて気になったのですが、室温下では化学反応、異性化などでどれくらいの活性化エネルギーを超えられるのでしょうか？
例えばエタンのC-C結合の回転で、ねじれ形配座から重なり形配座を経由して、またねじれ形配座になるとき、活性化障壁（重なり形のときのエネルギー）は2.9kcal/mol=12kJ/molです。有機化学の教科書(ボルハルトショアー現代有機化学4版上巻)によるとこれくらいは室温で簡単に超えられるので常に回転しているようなことが書かれていました。シクロヘキサンのフリッピング(活性化障壁は10.8kcal/mol=45kJ/mol)についても同様のことが書かれていました。
どうやってこのような判断をするのでしょうか。
アレニウスの式に活性化エネルギーEと温度Tを代入して係数Aを文献で調べて、反応速度定数kを求めて、常識的に反応が進んでいると言えるかどうかで判断しているのでしょうか？
もしそうとしたらkがどれくらいのときに反応していると言えるのでしょうか？

ここまで読んで下さりありがとうございます。質問文に勘違いなど含まれているかもしれませんが、ご回答お願いします。

回答No.1

swisszh · ベストアンサー

1) あなたの質問（エタンのC-Cの回転運動, Cyclohehaneの異性体）等は、室温では、色々なモダンな機器（FT-ＮＭＲ、FT-IR,.....)でも見分けがつきません。というのは、そのような、分子内の動きは著しくはやく　（ミクロ秒より短くナノ秒くらいかも）、ですから、活性化エネルギーが、非常にちいさいのです。　２）これらの物質をどんどん温度を下げていくと、ＲＴがさがります。エタンの構造異性体が、見分けられます。それに　Cyclohexaneの構造異性体も、その温度は非常に低温で、文献をしらべればわかりますが、いずれのデータも色々な溶媒をしようしているので、分子内そのものの動きだけではないかも。　３）　FT-NMR だとそれぞれの異性体が、ごく低温で、検出され、Ahrenius Plot で活性化エネルギーがみつかるでしょう。　常温では分子内運動（回転、Flipping）ははやすぎて、異性体の検出不可です。　４）FT-IR の各ピークは分子運動によるので、これも、温度をどんどんさげてゆけば
異性体の検出可能ですが、いずれも、いい機器、熟練者が必要で、そうかんたんではありません。
５）多分、教科書の参考文献をみたら、詳しくわかるでしょうが？　　GOOD LUCK

お礼

詳しいご回答ありがとうございます。温度を下げていって分光機器で見分けることにより異性化を観測するんですね。勉強になりました。

回答No.2

noname#160321

＃１に適切なお答えがありますが、ご質問にある温度と障壁の関係を実際の分子で測定する研究は１９７０-８０年代に盛んに行なわれ、ＩＲやＮＭＲの波形解析から求める手法が確立されています。
必要に応じてChemical Abstractなどを参照の上お探し下さい。

お礼

doc_sundayさん、ご回答ありがとうございます。