Поняття енергії активації

Більш точно залежність константи швидкості реакції від температури описується рівнянням Арреніуса:

,

Якщо при зміні температури концентрація реагентів залишається постійною, то залежність швидкості реакції від температури описується рівнянням:

- підставу натурального логарифма;

- енергія активації реакції, Дж / моль;

- універсальна газова постійна, Дж / моль · К;

Енергія активації - це мінімальна додаткова або надлишкова енергія в порівнянні з середньою енергією реагують частинок, якою повинні володіти соударяющихся частки, щоб вступити в реакцію. Частинки, що володіють такою енергією, називаються активними. Енергія активації процесу залежить від природи реагуючих речовин. Значення енергії активації для хімічних реакцій можуть становити від 40 до 200 кДж / моль.

Енергія активації (Еа) показує, яку мінімальну енергію (в розрахунку на 1 моль) повинні мати частки, щоб вони могли вступити в реакцію.

- якщо Е а <40 кДж/моль, то значительная часть столкновений молекул приводит к реакции и скорость велика.

-якщо 40 <Еа <120 кДж/моль скорость удобно меняется.

-якщо Е а> 180 кДж / моль. то реакція йде дуже повільно.

Концентрація Аррениуса ілюструє енергетична діаграма

Зворотною ендотермічної реакції:

H2 (Г) + J2 (Г) 2HJ; # 8710; H 0 p (T) = 54 кДж.

Розподіл Максвелла - Больцмана:

У звичайних умовах тільки частина молекул має достатню енергію, щоб подолати поріг. З ростом температури таких молекул стає більше і швидкість реакції зростає. Відомо, що молекули газу при даній температурі володіють різною кінетичної енергією, описуваної розподілом Максвелла-Больцмана |:

Графіки розподілу часток по енергії для різних температур показують, що з ростом температури число таких молекул зростає. Більш точно залежність константи швидкості хімічної реакції від температури описується рівнянням.

З рівняння Арреніуса слід, що k = k0 при Еа = 0. Можна було б припустити, що за цієї умови кожне зіткнення частинок призводить до хімічної реакції. Кінетична теорія газів дозволяє розрахувати число зіткнень частинок в одиницю часу (z). Як показує досвід, не кожне зіткнення навіть активних молекул призводить до реакції. Необхідно ще одна умова протікання реакції - певна орієнтація молекул, що сприяє перерозподілу електронної щільності. Тому предекспоненціальний множник k0 включає в себе фактор орієнтації молекул (імовірнісний фактор) Рор:

Імовірнісний фактор зменшується з ростом числа і складності реагують частинок від частки одиниці до 10-9.

Таким чином, предекспоненціальний множник відображає частоту зіткнення і орієнтацію реагують частинок.

Енергетична діаграма хімічної реакції:

Енергетична діаграма для реакції утворення продукту АВ з вихідних речовин А і В. Якщо енергія зіткнення молекул А і В більше або дорівнює енергії активації Е а. то енергетичний бар'єр долається, і відбувається переміщення уздовж координати реакції r від вихідних речовин до продукту. Інакше має місце пружне зіткнення молекул А і В. Вершина енергетичного бар'єру відповідає перехідному стану (активованого комплексу), в якому зв'язок А-В утворилася частково.

6. Активоване комплекс, його властивості. (Приклад)

Реакція починається тільки між тими частками, які мають підвищену енергією. Такі частинки при зіткненні утворюють спочатку так званий активоване комплекс (АК). Потім активоване 'комплекс руйнується з утворенням продуктів реакції. Освіта АК енергетично більш вигідна, ніж розвал всіх молекул на атоми і потім утворення нових зв'язків. .властивості АК :,

1) АК не є хімічною сполукою.

2) АК існує дуже короткий час.

3) Для оборотної реакція АК один і той же для прямої і

4) Е а реакції дорівнює енергії освіти АК.

В реакції Н2 + J2 активованим комплексом є плоский димер H2 * J2в якому всі зв'язки подовжені в порівнянні з молекулами вихідних речовин. В оборотних реакціях енергії активації різні для прямої і зворотної реакцій. Різниця між енергіями активації прямої і зворотної реакцій дорівнює ентальпії реакції (Н0 (Т)), Частинки з енергією більше або дорівнює Еа називаються активними.