化学反应的碰撞理论课件
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有效碰撞目录有效碰撞之一能引起化学反应的碰撞叫有效碰撞。
如果反应物分子间任何一次碰撞均能发生反应,例如,H2与I2反应在常温下,当两者浓度均为1mol·L-1时,根据分子运动论可以算出每毫升、每秒内反应物分子可以发生约为1028次碰撞,仅需10-5s的时间,即可完成反应。
换言之,反应可以在瞬间内完成。
但从测定其反应速率知道,其中发生反应的只有1015次·mL·s-1,可见,差不多在1013次碰撞中仅有一次发生反应。
能发生反应的碰撞显然是活化分子间的碰撞;那些大量的未能引起反应的碰撞叫无效碰撞,或弹性碰撞。
未能引起反应的碰撞,显然是非活化分子(或普通分子)间的碰撞。
有效碰撞之二能够发生化学反应的分子(或原子)的碰撞叫做有效碰撞。
在化学反应中,反应物分子不断发生碰撞,在千百万次碰撞中,大多数碰撞不发生反应,只有少数分子的碰撞才能发生化学反应,能发生有效碰撞的分子是活化分子。
而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。
发生有效碰撞的分子有能量的因素,还有空间因素,只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。
其基本假设(1)分子为硬球型;(2)反应分子A和B必须碰撞才能发生反应;(3)只有那些能量超过普通分子的平均能量且空间方位适宜的活化分子的碰撞,即“有效碰撞”才能起反应。
据此结合气体分子运动论,导出气相双分子反应的速率常数(k)有如下定量公式:k=N0(rA+rB)2[8πRT(1/MA+1/MB)]1/2e-E/RT=BT1/2e-E/RT 其中N0为阿佛伽德罗(Avogadro)常量,rA、rB为分子半径,MA、MB为分子质量,E为临界能(或称阈能),R为理想气体常量,T为热力学温度,B 是与温度无关的常数。
具有足够能量的反应粒子互相碰撞并且分解化学键才会产生化学反应,这就是碰撞理论,如果没有这种能量,粒子们只不过是互不伤害地跳来蹦去而已。
早在1918年,路易斯运用气体运动论的成果,提出了反应速度的碰撞理论。
化学动力学----碰撞理论主讲人:唐浩东本节课主要内容◆碰撞理论假设;◆碰撞理论结论;◆碰撞理论和与阿伦尼乌斯方程的比较◆碰撞理论优缺点;气体反应的碰撞理论简单碰撞理论基于以下假设:分子为硬球,两球接触前无相互作用;分子和分子要发生反应,它们间必须发生碰撞;只有那些沿两碰撞分子中心连线的相对动能超过某一阈值e 的碰撞才能发生反应。
反应过程中,分子速率始终满足玻尔兹曼平衡分布。
反应速率单位时间,单位体积分子碰撞的总数沿碰撞分子中心连线的相对动能超过e c碰撞分子所占分数´=()122B AB A B A B 8k TZ r r C C m 骣p 琪=+琪琪桫c e E R Tq -=碰撞截面2A B r r s =p +()平均相对速率12B AB 8k Tu m骣琪=琪桫pC A ,C B 单位体积中的分子数─ 分子数浓度;。
c cE Le =因此,用单位时间单位体积反应掉的反应物的分子个数表示的速率方程为()c 122B A A B A B8d e d E R T k TC r r C C t m -骣p 琪-=+琪琪桫A ,B 分子相同时(同类双分子反应):c 12B A 22A A A d 16e d E R T k TC r Ct m -骣p 琪-=琪琪桫碰撞理论与阿伦尼乌斯方程的比较仍以异类双分子反应为例。
A AC Lc =()c 122B A A B A B8d e d ER T k T C L r r c c t m -骣p 琪-=+琪琪桫()c 122B A A B A B8d e d ER T kTC r r C C t m -骣p 琪-=+琪琪桫B B C Lc =令AB AB A B AB A Bz Z Lc c Z L C C ==碰撞频率因子单位:311m mol s --鬃对异类双分子反应()122B AB A B 8k Tz L r r m骣p 琪=+琪琪桫由,可知A A B d d c kcc t -=c AB e E R T k z -=c e E R Tk A -=()c 122BA B 8e E R Tk T k L r r m -骣p 琪=+琪琪桫c c22d 1112d 2k E R TE T T R T R T +=?=ln ()与活化能定义对比,a 2d d k E t R T =ln a c 12E E R T=+z AB 和按实验测定数据求得的指前因子A ,两者并不相符,引入概率因子或方位因子P :ABP A z =相比较得Ea =EC+1/2RT , Ea>EC∵EC摩尔临界能,对一定的反应是一(无法测定的)常数,当然与T无关。