Энергия, которую необходимо со­общить одному молю реагирующего вещества для перевода в активное состояние, называется энергией активация

Энергию активации обозначают и выражают в кДж/моль.Величина энергии активации определяется опытным путем. Она зави­сит от природы реагирующих веществ и является важнейшей характеристикой каждой реакции.

Подавляющее большинство реакций проходит через образование промежуточных активированных комплексов, которые находятся в тер­модинамическом равновесии с исходными веществами и продуктами реакции.

Активированный комплекс можно представить как группировку частиц, в которой ослаблены старые связи и неполностью образованы новые.

Образование активированного комплекса можно представить графически на примере реакции

На рис.1. Изображена энергетическая схема этой реакции. По оси ординат откладывается потенциальная энергия системы, а по оси абсцисс –– ход реакции, который в первом приближении характеризует изменения межъядерного расстояния взаимодействующих частиц.

Когда молекулы и находятся на сравнительно большом расстоянии и не оказывают влияния друг на друга, их потенциаль­ная энергия не изменяется. Поэтому кривая на рис.1 в своем на­чале имеет горизонтальное направление.

При уменьшении межъядерного расстояния взаимодействующих мо­лекул возрастают силы отталкивания. При этой скорость движения молекул уменьшается, и кинетическая энергия переходит в потенциальную. Переход кинетической энергии в потенциальную отражается подъемом кривой.

Взаимодействие может протекать различными путями. Первый путь –– через стадию полного разрыва связей вступающих в реакцию молекул с затратой энергии() около 571 кДж/моль. Однако энергия активации рассматриваемой реакции оказывается на много меньше (168 кДж/моль). Это позволяет предполагать, что реакция протекает по другому пути – через образование активированного комплекса, в котором одновременно с разрывом связей и начинают образовываться связи.

Разницу между потенциальной энергией активированного комплек­са и энергией исходных молекул считают энергией активации.

Таким образом, энергия активации –– это энергия, необходимая для превращения реагирующих веществ в состояние активированного комплекса.

Энергия активации входит в уравнение Аррениуса, отражающего зависимость константы скорости реакции от температуры

где –– константа скорости реакции;

–– предекспонециальный множитель (постоянная величина для денной реакции);

–– основание натуральных логарифмов;

–– энергия активации;

R –– универсальная газовая постоянная;

Т –– абсолютная температура.

Этоуравнение в логарифмической форме имеет вид

Для элементарных стадий или одностадийных реакций и имеют простой физический смысл: предекспоненцийльный множитель дает число соударений реагирующих частиц в единице объема; энергия активации () – энергетический барьер, который должны преодолеть исходные вещества, чтобы превратиться в продук­ты реакций.

Энергия активации может быть определена, если известны кон­станты скорости при двух различных температурах.

Разделив вторую величину на первую, получим

или

Пользуясь десятичными логарифмами, это уравнение можно записать

из второго

ПРИМЕР 7. Вычислить температурный коэффициент реакции в интервале от 200° С до 800° С, если энергия активации равна 110,8 кДж/моль.

Решение. Правило Вант-Гоффа в данном случав можно записать

а согласно уравнению Аррениуса

Следовательно,

откуда

Дата добавления: 2014-10-23