Теория бинарных (активных) соударений

ТЕОРИИ КИНЕТИКИ

Экспериментальные факты

1. Каждое ли столновение молекул приводит к хим. взаимодействию?

реакции должны были бы протекать со скоростью взрыва

3. ,

но скорость реакции .

3. Резкое увеличение скорости реакции в присутствии катализатора

Основные положения теории бинарных соударений (ТБС)

1. К химическому взаимодействию приводят столкновения только

активных молекул (эффективные столкновения).

2. Активные молекулы не есть некая особая модификация исходных молекул. Активные молекулы возникают в результате бинарных столкновений неактивных молекул за счет статистического перераспределения энергии между сталкивающимися молекулами. Активные молекулы представляют собой, т.о., частицы, обладающие избыточным запасом энергии, достаточным для преодоления энергетического барьера реакции.

3. Акт превращения исходных веществ в продукты совершается лишь в момент столкновения активных молекул и протекает мгновенно.

4. Чтобы лучше понять природу возникновения активных молекул рассм. распределение молекул по скоростям (Максвелл) .

На оси ординат – доля молекул, скорости которых лежат в пределах от до , на оси абсцисс – скорость молекул .

Активными являются все молекулы, скорость которых больше некоторого предела: .

С повышением температуры доля активных молекул (заштрихованная область) резко возрастает.

Вывод кинетического уравнения ТБС

Чтобы молекулы могли прореагировать, они должны столкнуться друг с другом. Как мы отмечали выше, не каждое столкновение приводит к реакции, но только столкновения активных молекул, т.е. молекул обладающих достаточным запасом энергии. В качестве первого шага получим сначала выражение для числа столкновений всех молекул между собой в единицу времени, а затем число активных соударений, что и будет отвечать скорости химической реакции

1. Прежде всего отметим, что для энергетики взаимодействия важны не абсолютные величины скорости (энергии) сталкивающихся молекул, но их относительные скорости

,

Значение с равной вероятностью может быть как положительным, так и отрицательным, т.е. угол и . Поэтому и или

3. Подсчет числа столкновений (случай одинаковых молекул )

а) Соударение происходит, если центры движущихся молекул

оказываются друг от друга на расстоянии их диаметру.

б) Исследуемая молекула движется, а остальные неподвижны.

Средняя арифмет. скорость движения,

в) Общее число столкновений в единицу времени молекулы А со всеми другими молекулами будет равно числу молекул, находящихся в выпрямленном цилиндре с поперечным сечением и длиной, равной относительной скорости движущейся молекулы.

Если концентрация молекул , то ,

г) Поскольку каждую из молекул мы учитываем дважды общее число столкновений всех молекул в за равно

, ,

где - газокинетический (эффективный) диаметр соударения

Дата добавления: 2014-01-11