Теория активации Аррениуса. Изменение энергии по ходу реакции (график, обозначения). Уравнение Аррениуса. Взаимосвязь скорости реакции и энергии

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16875
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Теория активации Аррениуса. Изменение энергии по ходу реакции (график, обозначения). Уравнение Аррениуса. Взаимосвязь скорости реакции и энергии активации химической реакции. Понятие "активной молекулы". Уравнение расчета числа активных молекул. Предэкспоненциальный множитель. Стерический фактор.

Ответ: Скорость любой химической реакции зависит от числа столкновений реагирующих молекул, так как число столкновения пропорционально концентрациям реагирующих веществ. Однако не все столкновения молекул приводят к акту их взаимодействия, а повышение температуры на 10 0С приводит к увеличению скорости в 2-4 раза, в то время как число столкновений увеличивается всего на 2 %. Согласно теории Аррениуса, реакционноспособны только те молекулы, которые обладают запасом энергии, необходимым для осуществления той или иной реакции, то есть, избыточной энергией по сравнению со средней величиной энергии молекул. Такие молекулы получили название «активных» молекул. Переход неактивной молекулы в активную называется активацией. А избыточная энергия активной молекулы, благодаря которой становится возможной химическая реакция, носит название энергии активации (Ea). Экзотермическая реакция Эндотермическая реакция На рисунке показано, что скорость реакции пропорциональна числу активных молекул и зависит от величины энергии активации. На этом рисунке по оси ординат отложена энергия рассматриваемой системы молекул, а на оси абсцисс – ход реакции. Если реакция перехода из состояния А в состояние С идет с выделением тепла (экзотермическая реакция), то общий запас энергии продуктов реакции будет меньше, чем исходных веществ. Причем разность энергетических уровней А и С будет равна тепловому эффекту реакции (ΔН). Энергетический уровень В характеризует то наименьшее количество энергии, которым должны обладать молекулы, чтобы при столкновении друг с другом они прореагировали. Разность между уровнем В и уровнем А характеризует энергию активации прямой реакции, разность между уровнями В и С – энергию активации обратной реакции. Для эндотермической реакции применимы те же рассуждения, но величина энергии активации будет выше, чем у экзотермической реакции. Таким образом, при переходе из состояния А в состояние С система должна преодолеть энергетический барьер, то есть, должна обладать определенным избытком энергии, чтобы вступить в химическое взаимодействие. Следовательно, скорость химической реакции зависит от величины энергии активации: чем она больше, тем медленнее будет протекать данная реакция. С другой стороны, чем меньше энергетический барьер реакции, тем большее число молекул будет обладать необходимой избыточной энергией, и тем быстрее будет протекать эта реакция. Итак, скорость химической реакции в конечном итоге зависит от соотношения между числом активных и неактивных молекул В теории активных соударений Аррениус показал, что количество активных молекул может быть вычислено по закону Максвелла-Больцмана: – число активных молекул; Nобщ – общее число молекул; e – основание натуральных логарифмов; Eа – энергия активации, моль/Дж; R – молярная газовая постоянная, – абсолютная термодинамическая температура, К. Уравнению можно придать вид:  константа скорости при обычных условиях; kо – константа скорости при условии, что все столкновения приводят к реакции. Предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса определяется числом парных столкновений и стерическим фактором, показывающим, какая часть молекул, обладающих энергией a, может вступить в реакцию.