Top.Mail.Ru
loader
  • Map Icon

    г. Самара
    ул. ак. Павлова, д. 1

  • Call Icon

    pushkin.dv@ssau.ru
    (846) 334-54-32

➤

Теория переходного состояния (или активного комплекса) состоит в том, что элементарный акт взаимодействия молекул складывается из перестройки химических связей. При этом начальная конфигурация атомов в исходной молекуле переходит в конечную у продуктов реакции

Пусть протекает реакция: 

Согласно теории активированного комплекса:

Рис 1. Протекание химической реакции

equation.pdf — активированный(=активный) комплекс (атом В в одинаковой степени принадлежит молекулам ВС и АВ)

Но теория активных столкновений (С. Аррениус) говорит, что химическое взаимодействие происходит только при столкновении частиц, которые обладают достаточной энергией для преодоления потенциального барьера реакции (P)

выдвигаются требования к атому А:

Если энергии активации не достаточно, то применяют различные способы  ее повышения: 

    чтобы произошла реакция, частицы должны обладать минимальным избытком энергии, называемым энергией активации

    согласно молекулярно—кинетической теории: 

    equation.pdf — энергия активации

    equation_1.pdf — средняя энергия активных столкновений

    equation_2.pdf — средняя энергия всех столкновений

                          Рис. 2. Изменение потенциальной энергии


    Вывод уравнения константы скорости

    Рассмотрим участок equation.pdf — некоторый интервал пути реакции, тогда система проходит его за время equation_1.pdf. Среднее время жизни активированного комплекса:

    equation.pdf — средняя скорость прохождения активированного комплекса потенциального барьера Р

    Обозначим equation.pdf — концентрация активированного комплекса, тогда скорость реакции

    Введем поправочный множитель — трансмиссионный коэффициент equation.pdf

    с другой стороны, 

    скорость такой реакции

    сравнивая (3) и (4):

    Образование и распад активированного комплекса происходит только в одном направлении, поэтому его энергию образования связи представим в виде колебательного процесса 

    equation.pdf — постоянная Планка 
    энергия необходимая для активации колебаний, равна кинетической энергии

    equation.pdf — постоянная Больцмана

    с учетом (6) и (7):

    подставим (8) в (5):

    формально обозначим 

    equation.pdf — константа равновесия образования активированного комплекса

    выразим константу скорости через изменение термодинамических функций при образовании активированного комплекса

    equation.pdf — изменение энергии Гиббса образования активированного комплекса

    equation_1.pdf — энтальпия активации

    equation_2.pdf — энтропия активации

    с учетом (11) и (12):

    уравнение для константы скорости реакции образования активированного комплекса примет вид: 

    equation.pdf — стерический множитель или вероятностный фактор

    equation_1.pdf — энергия активации 

    Можно также рассматривать и общую константу скорости

    а теоретически расчитывать энергию активации, можно с помощью уравнения (15):

    Основные моменты:


      Практическая часть

      Задача 1. 

      Протекает реакция типа:

      получили на практике значения множителя  equation_1.pdf, энтропия активации equation_2.pdfДж/(моль equation_3.pdf K)  и энергия активации. Вычислите, используя теорию активированного комплекса, при equation_4.pdf К:

      1) константу скорости реакции equation_5.pdf

      2) энтальпию активации equation_6.pdf

      3)энергию Гиббса активации equation_7.pdf

      Решение

      для вычисления константы скорости, необходимо вспомнить уравнение Аррениуса (так как нам дано значение множителя А)

      Рассчитаем энтальпию активации из уравнения (15):

      где equation.pdf — молекулярность реакции (в нашем случае equation_1.pdf) 

      теперь найдем энергию Гиббса с учетом уравнения (12):