Понятие о теории активных соударений

Для того чтобы произошла химическая реакция, необходимо, чтобы частицы столкнулись. Скорость реакции пропорциональна общему числу двойных столкновений в единицу времени в единице объема

w=qz_общ,

где q – коэффициент пропорциональности.

В теории соударений используются следующие допущения:

1. Частицы бесструктурны – это шары с радиусом r;

2. В момент соударения молекулы ведут себя как упругие шары. Т.е. суммарная энергия молекул до и после соударения остается постоянной, но может перераспределяться между молекулами.

3. Реагируют только молекулы, которые обладают энергией активации.

4. Число двойных активных столкновений определяется соотношением:

,

где z_общ – общее число столкновений,

z_акт – число активных столкновений,

- доля активных столкновений, равная множителю Больцмана . Он тем меньше, чем больше энергия активации.

5. Процесс превращения исходных веществ в продукты происходит мгновенно в момент соударения активных молекул.

6. Скорость реакции А+В=С определяется выражением

,

где Р – стерический фактор.

Он определяется опытным путем из соотношения опытной и теоретической скорости. Р<1.

Роль стерического фактора:

Стерический фактор характеризует вероятность реакции между молекулами, энергия которых и учитывает необходимость определенной ориентации реакционноспособных молекул в момент столкновения.

Сравнивая два выражения для скорости реакции, получаем уравнение:

,

совпадающее с уравнением Аррениуса

,

откуда предэкспоненциальный множитель А=Рz₀.

Общее число всех двойных соударений в секунду в единице объема равно:

,

z₀

где: М_А и М_В – молярные массы веществ А и В,

d_эф.- эффективный диаметр столкновений, равный в общем случае r_A+r_B;

при межмолекулярном отталкивании d_эф< r_A+r_B;

при межмолекулярном притяжении d_эф> r_A+r_B.

По теории соударений можно рассчитать константу скорости реакции k, зная размеры и молекулярные массы частиц.

Недостатки теории активных соударений.

1) бесструктурность частиц – они рассматриваются как шары

2) элементарный акт рассматривается как мгновенный, в действительности это сложный процесс перераспределения связей, требующий определенного времени.

Теория активных соударений объясняет много разнообразных факторов, но не объясняет влияния на скорость реакции растворителя, давления, добавок инертных газов, не позволяет сделать теоретическую оценку стерического фактора.

Поиск по сайту: