Question

碰撞理论的形成因素

Answer 1

并非每一次碰撞都发生预期的反应, 只有非常少非常少的碰撞是有效的.首先,分子无限接近时, 要克服斥力, 这就要求分子具有足够的运动速度, 即能量. 具备足够的能量是有效碰撞的必要条件. 一组碰撞的反应物的分子的总能量必须具备一个最低的能量值, 这种能量分布符合从前所讲的分布原则. 用 E 表示这种能量限制, 则具备 E 和 E 以上的分子组的分数为:f=e^(-E/RT)
其次, 仅具有足够能量尚不充分,分子有构型, 所以碰撞方向还会有所不同, 如反应:
NO2 + CO = NO + CO2 的碰撞方式有:
（a）O—N—O……C—O
（b）O—N—O……O—C
显然, (a)种碰接有利于反应的进行, (b)种以及许多其它碰撞方式都是无效的. 取向适合的次数占总碰撞次数的分数用 p 表示.
若单位时间内, 单位体积中碰撞的总次数为 Z mol, 则反应速率可表示为:
v = Zpf, 其中 p 称为取向因子, f 称为能量因子. 或写成:
v = Zpfe^(-E/RT) 将具备足够能量(碰撞后足以反应)的反应物分子组, 称为活化分子组.
从公式:v = Zpfe^(-E/RT) 可以看出,分子组的能量要求越高,活化分子组的数量越少. 这种能量要求称之为活化能, 用Ea表示.Ea在碰撞理论中, 认为和温度无关. 其与温度的详细关系, 将在物理化学中讲授。
Ea越大,活化分子组数则越少, 有效碰撞分数越小, 故反应速率越慢.
不同类型的反应,活化能差别很大. 如反应:
2SO2+O2→2SO3 Ea=251 kj/mol
N2+3H2→2NH3 Ea=175.5 kj/mol
而中和反应：
HCl+NaOH→NaCl+H2O Ea=20 kj/mol
分子不断碰撞,能量不断转移, 因此, 分子的能量不断变化, 故活化分子组也不是固定不变的. 但只要温度一定, 活化分子组的百分数是固定的.