(二)溫度和反應(yīng)速率的關(guān)系——阿侖尼烏斯公式
除了少數(shù)反應(yīng)之外,反應(yīng)速率一般隨溫度的升高而增大,例如:在室溫下,H2和02作用極慢,以致幾年都觀察不出有反應(yīng)發(fā)生,但假如溫度升高到6000C,它們立即起反應(yīng)甚至發(fā)生爆炸,這表明,當(dāng)反應(yīng)物濃度一定時(shí),溫度改變,反應(yīng)速率也會(huì)隨著改變,升高溫度,反應(yīng)速率一般隨著增大,顯然反應(yīng)速率常數(shù)k一般也增大。
瑞典化學(xué)家,阿侖尼烏斯根據(jù)實(shí)驗(yàn),提出在給定的溫度變化范圍內(nèi)反應(yīng)速率與溫度之間有下列關(guān)系:
反應(yīng)的活化能和催化劑
發(fā)生反應(yīng)的先決條件是反應(yīng)物分子間的相互碰撞。一般說來,在氣相反應(yīng)體系中,反
應(yīng)物分子間的相互碰撞機(jī)會(huì)還是比較多的,但并非每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)樵诨瘜W(xué)
反應(yīng)過程中,反應(yīng)物原子間的化學(xué)鍵必須先減弱以致破裂,然后再與其他原子形成新的化
學(xué)鍵,生成新物質(zhì)。因此,只有那些具有足夠能量的反應(yīng)物分子間的碰撞才有可能引發(fā)反應(yīng)。這種能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。
根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)理論,在任何給定的溫度下,體系中各分子具有的動(dòng)能是不同的,但分子能量的分布卻有一定的規(guī)律,而且體系中分子具有一定的平均能量,對(duì)許多反應(yīng)來說,在通常情況下,大多數(shù)分子的動(dòng)能不夠大,它們間的碰撞不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而只有少數(shù)能量足夠高的分子才有可能發(fā)生有效碰撞,從而發(fā)生反應(yīng),這種分子叫做活化分子,通常把活化分子所具有的最低限能量與反應(yīng)物分子平均能量之差稱為活化能E。。
現(xiàn)代反應(yīng)速率理論認(rèn)為:當(dāng)反應(yīng)物的活化分子相互碰撞或彼此接近時(shí),先形成“活化
絡(luò)合物”:AB+C→[A…B…C]→A+BC
反應(yīng)物活化絡(luò)合物產(chǎn)物
這種活化絡(luò)合物能量高,不穩(wěn)定,壽命短促,一經(jīng)生成就很快變成產(chǎn)物。如下圖所示
簡單表示出反應(yīng)體系中的活化能,E1表示反應(yīng)物分子的平均能量,E2表示活化分子所具有的最低限能量,E3表示產(chǎn)物分子的平均能量。則E2一E1表示反應(yīng)活化能Ea。E3-E1表示反應(yīng)的熱效應(yīng)Q,圖中表示Q0。
一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在60~240kJmol-1之間。可以預(yù)料,反應(yīng)的活化能愈小,反應(yīng)速率愈大。
通過上述討論可以說明濃度,溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響:
當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí),單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多,活化分子數(shù)相應(yīng)增多,單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)也增多,因此,反應(yīng)速率就加快。
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)物分子運(yùn)動(dòng)速度增加,使單位時(shí)間內(nèi)分子間的碰撞次數(shù)增加。更重要的是分子的平均能量增加了,使活化分子所占的百分?jǐn)?shù)大大增加,溫度即使升高不多往往會(huì)使活化分子的。百分?jǐn)?shù)成倍、成十倍地增加,因此升高溫度常能使反應(yīng)速率迅速地增加。
催化劑:是能增加化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的組成,質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。催化劑能改變反應(yīng)的歷程,降低反應(yīng)的活化能,從而大大增加了活化分子的百分?jǐn)?shù),明顯增加反應(yīng)速率。
除了少數(shù)反應(yīng)之外,反應(yīng)速率一般隨溫度的升高而增大,例如:在室溫下,H2和02作用極慢,以致幾年都觀察不出有反應(yīng)發(fā)生,但假如溫度升高到6000C,它們立即起反應(yīng)甚至發(fā)生爆炸,這表明,當(dāng)反應(yīng)物濃度一定時(shí),溫度改變,反應(yīng)速率也會(huì)隨著改變,升高溫度,反應(yīng)速率一般隨著增大,顯然反應(yīng)速率常數(shù)k一般也增大。
瑞典化學(xué)家,阿侖尼烏斯根據(jù)實(shí)驗(yàn),提出在給定的溫度變化范圍內(nèi)反應(yīng)速率與溫度之間有下列關(guān)系:
反應(yīng)的活化能和催化劑
發(fā)生反應(yīng)的先決條件是反應(yīng)物分子間的相互碰撞。一般說來,在氣相反應(yīng)體系中,反
應(yīng)物分子間的相互碰撞機(jī)會(huì)還是比較多的,但并非每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)樵诨瘜W(xué)
反應(yīng)過程中,反應(yīng)物原子間的化學(xué)鍵必須先減弱以致破裂,然后再與其他原子形成新的化
學(xué)鍵,生成新物質(zhì)。因此,只有那些具有足夠能量的反應(yīng)物分子間的碰撞才有可能引發(fā)反應(yīng)。這種能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。
根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)理論,在任何給定的溫度下,體系中各分子具有的動(dòng)能是不同的,但分子能量的分布卻有一定的規(guī)律,而且體系中分子具有一定的平均能量,對(duì)許多反應(yīng)來說,在通常情況下,大多數(shù)分子的動(dòng)能不夠大,它們間的碰撞不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而只有少數(shù)能量足夠高的分子才有可能發(fā)生有效碰撞,從而發(fā)生反應(yīng),這種分子叫做活化分子,通常把活化分子所具有的最低限能量與反應(yīng)物分子平均能量之差稱為活化能E。。
現(xiàn)代反應(yīng)速率理論認(rèn)為:當(dāng)反應(yīng)物的活化分子相互碰撞或彼此接近時(shí),先形成“活化
絡(luò)合物”:AB+C→[A…B…C]→A+BC
反應(yīng)物活化絡(luò)合物產(chǎn)物
這種活化絡(luò)合物能量高,不穩(wěn)定,壽命短促,一經(jīng)生成就很快變成產(chǎn)物。如下圖所示
簡單表示出反應(yīng)體系中的活化能,E1表示反應(yīng)物分子的平均能量,E2表示活化分子所具有的最低限能量,E3表示產(chǎn)物分子的平均能量。則E2一E1表示反應(yīng)活化能Ea。E3-E1表示反應(yīng)的熱效應(yīng)Q,圖中表示Q0。
一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在60~240kJmol-1之間。可以預(yù)料,反應(yīng)的活化能愈小,反應(yīng)速率愈大。
通過上述討論可以說明濃度,溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響:
當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí),單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多,活化分子數(shù)相應(yīng)增多,單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)也增多,因此,反應(yīng)速率就加快。
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)物分子運(yùn)動(dòng)速度增加,使單位時(shí)間內(nèi)分子間的碰撞次數(shù)增加。更重要的是分子的平均能量增加了,使活化分子所占的百分?jǐn)?shù)大大增加,溫度即使升高不多往往會(huì)使活化分子的。百分?jǐn)?shù)成倍、成十倍地增加,因此升高溫度常能使反應(yīng)速率迅速地增加。
催化劑:是能增加化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的組成,質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。催化劑能改變反應(yīng)的歷程,降低反應(yīng)的活化能,從而大大增加了活化分子的百分?jǐn)?shù),明顯增加反應(yīng)速率。