化学反应速率理论
一.碰撞理论
例:2HI(g)=H2(g)+I2(g) 773K,c[HI]=10-3 mol·L-1
理论计算,HI分子间碰撞次数:3.5×108 次·L1·s-1 如每次碰撞都发生反应,v=5.8×104 mol·L-1·s-1 但实验测出:v=1.2×10-8 mol·L-1·s-1
所以,并非每一次碰撞都发生预期的反应,大 多数分子间的碰撞都是无效的,不能引起化学反应, 只有非常少非常少的碰撞是有效的。
一.碰撞理论
化学反应的发生,总要以反应物之间的接触为 前提,即反应物分子之间的碰撞是先决条件。
1918年,路易斯(G.N.Lewis)提出反应速率的 碰撞理论,认为参加化学反应的物质的分子、原子 或离子要发生反应的必要条件是这些分子、原子或 离子要互相碰撞。没有粒子间的碰撞,反应的进行 则无从说起。反应物分子碰撞的频率越高,反应速 率越快。
在催化剂反应中,由于改变了活化配合物的组 成,改变了反应的机理,降低了反应活化能,从而 同等地改变正、逆向反应速率。
※一个反应要发生一般要经过哪些过程
普通 分子
活化能
活化 分子
合理取向 碰撞
有效 碰撞
新物质
能量
例题
❖ 下列说法错误的是( )
A 当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发 生化学反应
B 发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C 活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 D 活化分子间每次碰撞都发生化学反应 E 能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量 F 活化能指活化分子多出反应物分子能量的那部分
E1--反应物的平均能量 E2--产物的平均能量 Ec--活化配合物的平均能量 ∆H--化学反应的反应热
活化配合物分子具有比反应物和 生成物分子更高的能量Ec,只有反应 物分子吸收足够能量时,才能“爬过” 这个能垒,反应才能进行。
反应的活化能越大,能垒越高, 能“爬过”能垒的反应物分子越少, 反应越慢。
二.过渡状态理论
过渡状态理论认为:化学反应不只是通过反应物 分子之间简单碰撞就能完成的,而是当两个具有足 够能量的分子相互接近时,要经过一个中间过渡状 态,即首先形成一种活化配合物。
活化配合物是一种具有高能量的不稳定的反应 物原子组合体,它一方面能很快与反应物建立热力 学平衡,另一方面又能分解为新的能量较低、较稳 定的生成物。其分解生成产物的趋势大于重新变为 反应物的趋势。
二.过渡状态理论
我们以任意反应: A+BC → AB+C为例说明。
A+BC→
A∙∙∙B∙∙∙C
→ AB+C
(反应物) (过渡状态或活化配合物) (生成物)
二.过渡状态理论
正 逆反 反应 应活 活化化能能::EEaa+- ==EEcc-- EE12 ∆H= E2- E1 = Ea+ - Ea-
当∆H>0时,正反应为吸热反应 当∆H<0时,正反应为放热反应
一.碰撞理论 HI 碰撞图
一.碰撞理论
有效碰撞的条件:
1.能量
反应物分子必须具 有足够的能量,才能在 分子无限接近时克服电 子云间的斥力,以很高 的速率相互碰撞,使旧 的化学键断裂,形成新 的化学键,即化学反应。
这些有足够能量的 分子称为活化分子。
大多数分子 具有的能量
活化分子
一.碰撞理论 2.方向
活化分子只有以适当的方向相互碰撞时,反应 才有可能发生。
一.碰撞理论 活化能与反应速率的关系
活化能较小的反应
活化能较大的反应
温度一定时,分子能量分布是不变的,故活化分子数的 比例在一定的温度下是固定的。反应的活化能越高,活化分 子在所有分子中所占的百分数越小,有效碰撞的机会越小, 故反应速率越小,反之亦然。