Химические реакции сталкивающихся частиц

В результате диффузии частицы А и В попадают в одну ячейку, где в течение некоторого среднего времени т=10 — 10-" с сталкиваются друг с другом. Если частицы обладают энергией не меньшей, чем энергия активации, и, кроме того, если они должным образом сориентированы, то за время х в диффузионной паре А-В произойдет химическая реакция с константой скорости к. [c.732]

Влияние концентрации реагентов может быть объяснено на основе представлений, согласно которым химическое взаимодействие является результатом столкновения частиц реагирующих веществ. Увеличение числа частиц в данном объеме приводит к более частым их столкновениям, т. е. к увеличению скорости реакции. Если при химическом взаимодействии сталкиваются частицы нескольких видов, то число таких столкновений пропорционально произведению концентраций этих частиц. [c.56]

Это расхождение теории и опыта является, однако, лишь кажущимся. Действительно, химическая реакция не обязательно должна происходить при каждом столкновении частиц реагирующих веществ— может быть очень много таких встреч, после которых молекулы расходятся неизмененными. Лишь тогда, когда взаимное расположение частиц в момент столкновения благоприятно для реакции и сталкиваются молекулы достаточно активные, т.е. обладающие большим запасом энергии, они вступают в химическое взаимодействие. [c.123]

В первой главе рассмотрен вопрос о численном интегрировании на ЭВМ систем обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений классической химической кинетики. Решение таких систем даже в не очень сложных случаях в настоящее время возможно только численными методами. Однако применение стандартных методов численного интегрирования на ЭВМ систем уравнений химической кинетики сталкивается со значительными трудностями в том очень важном для химии случае, когда в реакции участвуют химически активные частицы (атомы, радикалы и т. п.), константы скоростей реакций которых при прочих равных условиях на много порядков превышают остальные, входящие в уравнения константы скоростей. [c.6]

Существует ряд способов коагуляции коллоидных частиц,, основанных на каком-либо физическом процессе или химической реакции. Примером физической коагуляции служит тепловая коагуляция, добавление водоотнимающих средств — электролитов и др. Электролит связывает молекулы воды, окружающие частицы белка или другого вещества, находящегося в виде коллоидного раствора. Коллоидные частицы, лишенные защитной оболочки, сталкиваясь, соединяются под действием сил молекулярного сцепления и образуют более крупные агрегаты, которые выпадают в осадок. [c.57]

Постулат о том, что для осуществления элементарного химического акта реагирующие молекулы (или другие частицы, например атомы, радикалы, ионы) должны столкнуться, на первый взгляд совершенно очевиден. Однако дело обстоит не так просто. Утверждением о необходимости столкновения при элементарном акте полностью отвергается возможность каких-либо дальнодействий при химических реакциях. Между тем возможны случаи, когда задавшись геометрическими размерами молекул (например, определенными по спектроскопическим или электронографическим данным), мы обнаружим, что молекулы, геометрически не сталкиваясь, кинетически в той или иной степени взаимодействуют. Следовательно, прежде чем безоговорочно принять тезис о необходимости столкновения при элементарном акте, следует уточнить те чисто геометрические (в первом приближении) требования, которые предъявляются к понятию столкновения в химической кинетике. [c.113]

Рассмотрим химическую реакцию, в которой участвуют два или несколько веществ. Молекулы этих веществ находятся в непрерывном тепловом движении и часто сталкиваются между собой. Однако далеко не всякое столкновение молекул реагирующих веществ приводит к химической реакции. Для этого необходимо, чтобы сталкивающиеся частицы обладали достаточно большой энергией. Величина энергии, обеспечивающая возможность химического взаимодействия,— так называемая энергия активации — различна для разных реакций. Таким образом, скорость химической реакции зависит от общего числа столкновений молекул реагирующих веществ и от величины энергии активации данной реакции. А число столкновений зависит главным образом от числа молекул в единице объема, т. е. от концентрации. Как известно, с увеличением давления объем вещества уменьшается и молекулы располагаются теснее на каждую единицу объема их приходится уже больше, т. е. концентрация возрастает. [c.9]

Молекулярно-кинетическая теория, развитая Максвеллом и Больцманом, описывает поведение молекул в терминах, аналогичных тем, которыми мы могли бы воспользоваться при описании бега разъяренных диких животных. Согласно этой теории, молекулы носятся в пространстве беспорядочно при этом они вращаются, колеблются и сталкиваются между собой. Сталкиваясь, молекулы могут нанести друг другу один или два укуса . Эти укусы (удары) могут вызвать превращение молекул только в том случае, если они подходящим образом ориентированы и если связь достаточно слаба, чтобы разорваться при столкновении. Как и в животном мире, выживают и увеличиваются в числе те молекулы, которые имеют меньше всего шансов испытать столкновение, ведущее к реакции. Конечно, столкновения в большинстве случаев ведут к изменению энергии частиц. После столкновения молекулы движутся более (или менее) стремительно в зависимости от получения (или отдачи) энергии. Но для химической реакции необходимо, чтобы в результате столкновения возникли новые образования. [c.111]

Прохождение электрического тока через газ (газовый разряд) определяется направленным движением заряженных частиц — электронов и ионов. При этом движении заряженные частицы сталкиваются с нейтральными молекулами и передают им свою энергию. Так появляются новые заряженные частицы и происходят различные другие превращения молекул — их возбуждение, диссоциация на свободные радикалы и атомы. Поэтому передача энергии при столкновениях является основным процессом, поддерживающим как само существование разряда, так и развитие химических реакций в разряде. [c.5]

Следует также напомнить, что использованная здесь химическая кинетика такова, что она в состоянии описать лишь простейшую реакцию. Например, частица Р, которая вступает в реакцию вида (5.106), по нашему предположению, является или частицей А, или кг без указания на то, какая из частиц, А или Аг, находится в возбужденном состоянии, а какая нет. Если частица Аг, когда она сталкивается с другими частицами, имеет полностью возбужденную колебательную степень свободы, этот случай более благоприятен для диссоциации в отличие от случая, когда эта степень свободы не возбуждена. Оба типа столкновений являются возможными. Кроме этого, и А, и Аг имеют различные диаметры столкновений, зависящие от того, обладают они или не обладают возбужденными электронными уровнями. В общем чем большим количеством возбужденных электронных уровней обладает молекула, тем крупнее молекула и тем чаще она претерпевает столкновения в течение любого промежутка времени. К тому же возбужденная молекула обладает большей внутренней энергией, пригодной для обмена между уровнями при столкновениях. Число констант скоростей реакций кп, которые могут быть использованы, зависит, естественно, от числа молекулярных компонентов, участвующих в реакции. Однако мы будем придерживаться той точки зрения, что простая кинетическая теория, подобная используемой здесь, адекватно описывает химическую реакцию при условии, что константы скоростей реакций кн и ко определяются экспериментально в условиях, аналогичных тем, которые имеются в пограничном слое. [c.182]

На рис. 6 схематически показано строение никелевого катализатора. Атомы никеля, находящиеся на вершинах холмов и гор поверхности кристалла, химически особенно активны. Такие выступы на поверхности катализаторов называют активными центрами. Посторонняя, чужая молекула, соприкоснувшись с катализатором, оседает на нём или, как говорят, адсорбируется, и при этом попадает в поле действия электрических сил частиц твёрдого катализатора, особенно частиц, находящихся в активных центрах. Вследствие этого связи между атомами в адсорбированной молекуле ослаблены или нарушены вовсе молекула легче вступает в химическую реакцию как говорят, она становится активированной. Поэтому, когда другая, посторонняя молекула сталкивается с такой активированной молекулой, они уже легко (т. е. с меньшей энергией активации) вступают в реакцию. [c.25]

Под радиационно-химическими реакциями, как уже указывалось выше, понимают хи.мические процессы, происходящие под действием излучений высокой энергии, или ионизирующих излучений. Частицы или у-квант, проходящие через вещества, на своем пути сталкиваются с атомами или их ядрами и вызывают в них изменения. [c.453]

Высокодисперсные системы седиментационно-устойчивы и образуют коллоидные растворы - золи, часто представленные органическими высокомолекулярными соединениями, в том числе и слизями, образуемыми микроорганизмами. В них протекают молекулярно-кинетические явления в виде диффузии, осмоса, высока скорость химических реакций на поверхности частиц. Фактически средой обитания таких организмов является гель, образованный каркасом из слизи, внутри которого находятся клетки разных взаимосвязанных между собой видов организмов, образующих сообщество. Образующиеся агрегаты могут быть сопоставлены с коагулировавшими коллоидами и достигают размерности грубодисперсных частиц. Не следует ограничивать внимание органическими дисперсными системами - в среде обитания микроорганизмы сталкиваются с высокодисперсными минеральными системами глинистых минералов, гидроокислов, силикатов, способных образовывать устойчивые коллоидные растворы. [c.62]

Таким образом, порядок реакции следует рассматривать лишь в связи с механизмом реакции в целом, помня, что этот механизм складывается из отдельных элементарных стадий. В ТО время как порядок реакции определяется для реакции в целом, понятие молекулярность реакции относится к ее отдельным стадиям. Молекулярность реакции равна числу молекул, которые сталкиваются в элементарном акте химического превращения (на некоторой промежуточной стадии процесса). Оче- Видно, что чаще всего происходят двойные столкновения (двух частиц) между реагирующими молекулами, а следовательно, в большинстве случаев элементарные стадии (или элементарные реакции) бимолекулярны. Вероятность тройных соударений (соответствующая тримолекулярным реакциям) уже значительно меньше, а реакции с молекулярностью более трех практически не наблюдаются. Настоящие мономолекулярные реакции, в которых молекулы распадаются сами без какого-либо внешнего воздействия, также встречаются очень редко. Наиболее известный пример мономолекулярного процесса, протекающего по первому порядку, — это радиоактивный распад. Он происходит спонтанно, и на него практически не оказывают влияния внешние воздействия. Скорость распада в любой момент времени t пропорциональна числу имеющихся атомов Ы [c.152]

Долгое время в химической кинетике было распространено мнение, согласно которому молекулы реагируют всякий раз, когда сталкиваются. Это оказалось неверным. Во-первых, взаимодействующие молекулы должны быть удобно расположены друг относительно друга в пространстве, в противном случае реакция не произойдет. Во-вторых, образование промежуточной системы С... А...В связано с нарушением как стереохимии, так и электронного распределения у реагирующих частиц, что требует затраты [c.158]

В ходе цепной реакции каждая появившаяся в системе валентно-ненасыщенная частица — свободный атом или свободный радикал — вызывает целую цепочку превращений. Такой механизм довольно типичен для реакций с участием соединений элементов первых трех периодов периодической системы, у которых преобладают двухэлектронные связи. В газовой фазе, в которой редко приходится сталкиваться с гетеролитическими процессами, идущими, как правило, с участием заряженных частиц, преобладает цепной механизм химических превращений. [c.401]

Под действием же ультрафиолетового излучения процесс идет как фотохимическая реакция и заключается в следующем. Поглотив квант лучистой энергии, молекула хлора (которая менее прочна, чем молекула водорода) распадается на свободные атомы, которые, конечно, гораздо более активны химически, чем молекулярный хлор. Столкнувшись с молекулой водорода, атом хлора образует молекулу хлороводорода и свободный атом водорода, т. е. новую активную частицу. В свою очередь, атом водорода, сталкиваясь с молекулой хлора, дает новую молекулу НС1 и снова свободный атом хлора н т. д. [c.181]

Типичный для работы с ультрамалыми количествами веществ опыт по химии фермия был выполнен в 1971 г. В нем участвовали сотрудники Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне и сотрудники Института физической химии АН СССР нод руководством доктора химических наук Н. Б. Михеева. Несколько десятков миллиграммов окиси-закиси урана-238 в течение няти часов облучали на циклотроне ионами кислорода-18. Пучок ионов был настолько мощен (около 100 тыс. миллиардов частиц в секунду), что, не будь непрерывной циркуляции воды через массивную медную подложку мишени, последняя расплавилась и испарилась бы в считанные минуты. Ядра кислорода, сталкиваясь с ядрами урана, в небольшой доле случаев полностью сливались с ними, сбрасывая избыточную анергию испусканием четырех нейтронов. В результате получался фермий-252, излучавший альфа-частицы с периодом полураспада 25 часов. [c.443]

Имеется ряд физико-химических процессов, скорость которых зависит от числа столкновений диффундирующих частиц. Простейшим примером такого процесса является коагуляция. Взвешенные в жидкостях или газах мелкие частицы, если только они не несут больших одноименных зарядов, благодаря броуновскому движению могут сталкиваться и при столкновениях слипаться, образуя более крупные агрегаты. Этот процесс называется коагуляцией. Основы теории коагуляции были развиты в классических работах Смолуховского [1], который указал также на возможность перенесения методов теории коагуляции на теорию гомогенных реакций в растворах. [c.91]

Во-первых, энергия любого излучения передается полимеру главным образом путем ионизации (вырывания электронов с молекулярных орбит) и возбуждения орбитальных электронов. При действии быстрых нейтронов, а частично также и тяжелых заряженных частиц этот эффект является вторичным — ему предшествует выбивание заряженных ядер (например, протонов) в результате неупругих соударений. На ионизацию и возбуждение затрачивается приблизительно одинаковая энергия излучения, и в среднем общая величина энергии, отвечающая образованию одной пары ионов, равна 34,5 эв. Большинство ионных пар образуется под действием вторичных электронов, выбитых со своих орбит и способных ионизировать и возбуждать молекулы, с которыми они сталкиваются, до тех пор, пока не потеряют скорость и не будут захвачены положительно заряженными ионами. Поскольку энергия величиной 1 эв в расчете на одну молекулу соответствует энергии 23,05 ккал моль, то очевидно, что при нейтрализации выделяется энергия, достаточная для расщепления многих химических связей. Большинство таких реакций протекает по гомолитическому механизму, и в результате образуются свободнорадикальные частицы, способные к дальнейшим превращениям. [c.97]

Сопряженные реакции широко распространены в природе. Очень часто приходится сталкиваться с одновременно протекающими химическими процессами, особенно в биохимии, и только в редких случаях они протекают независимо друг от друга. Однако промежуточные реакционноспособные частицы, возникающие в ходе процесса, обнаружить очень трудно, поэтому механизм сопряженных реакции пока изучен недостаточно. Общая теория сопряженных процессов, разработанная Шиловым, может быть распространена и на описание процессов, получивших в настоящее время название цепных. [c.182]

В 17 мы рассмотрели кинетику гомогенной химической реакции между частицами, которые первоначально были равномерно распределены в пространстве. Объемная рекомбинация ионов в 18 рассматривалась при том же предположении. В радиационной химии мы сталкиваемся часто с иной ситуацией ионы или радикалы образуются вдоль треков заряженных частиц. Как показывает опыт, первоначально ионы распределены сгустками. Поэтому на первой стадии процесса происходит рекомбинация (т. е. образование электроней-тральных частиц или частиц, не обладающих свободными валентностями) в пределах каждого сгустка. Эту стадию процесса можно моделировать как рекомбинацию ионов (или радикалов), расположенных в сферической области. Спустя некоторое время благодаря диффузии концентрация ионов (или радикалов), еще не успевших рекомбинировать, вдоль трека выравнивается. Дальнейшую рекомбинацию следует рассматривать как рекомбинацию частиц, распределенных в цилиндрической области вдоль трека. Приближенное решение задачи об одновременной диффузии и рекомбинации частиц при их начальном сферически симметричном или цилиндрически симметричном распределении было дано Яффе еще в 1913 г. [9, 10]. Заметим, что в этом случае рекомбинация ионов и нейтральных радикалов описывается одинаково. Для сферического сгустка полное число [c.103]

Газообразное состояние вещества очень распространено. Газы участвуют в важнейщих химических реакциях, являются теплоносителями и источниками энергии. Впервые правильные представления о природе газов выдвинул М. В. Ломоносов. Он распространил закон сохранения энергии на тепловые явления, полагая, что частицы газов находятся в непрерывном хаотическом движении, сталкиваются и отталкиваются друг от друга в беспорядочной взаимности . Позже была развита теория газов на основе следующих положений I) газ соетоит из огромного числа молекул, находящихся в непрерывном тепловом движении 2) молекулы подчиняются законам механики, между ними отсутствует взаимодействие 3) постоянно происходящие между молекулами столкновения подобны столкновениям между абсолютно упругими шарами и происходят без потери скоростей. Молекулы лишь меняют направление движения, а их общая кинетическая энергия остается постоянной. [c.113]

Температура есть мера кинетической энергии чаетиц вещества (атомов, молекул, ионов). Чем быстрее перемешаются частицы, тем чаще они сталкиваются с другими частицами, в результате чего и происходит химическая реакций. [c.242]

На основании указанных фактов можно сделать вывод, что даже при облучении тяжелыми частицами расстояния между ионами, между ионами и возбужденными молекулами, а также между возбужденными молекулами достаточно велики, так что в газовой фазе не должно быть су щественного различия между рассчитанным на единицу поглощенной энергии химическим действием а-частиц и быстрых электронов. Следует отметить, что этот вопрос не подвергался систематическому изучению. При облучении жидкости тяжелыми частицами ионы и возбужденные молекулы настолько близки друг к другу (это расстояние составляет в среднем восемь-пятнадцать молекул), что в этом случае могугг наблюдаться особые явления, обусловленные эффектом Рабиновича-Вуда [19, 20]. Согласно простым механическим экспериментам этих исследователей, после первоначального столкновения двух молекул в жидкой фазе они сталкиваются друг с другом еще несколько раз, прежде чем одной из них удастся покинуть окружающую их ячейку из молекул. Таким образом, в случае жидкой фазы имеются особо благоприятные условия для протекания реакции между находящимися вначале на близких расстояниях друг от друга ионами и возбужденными молекулал1И. Следовательно, химические эффекты, наблюдаемые при действии тяжелых И легких частиц на жидкость, должны быть несколько различны по своему характеру. При предварительных исследованиях действительно обнаружено наличие подобного эффекта, который будет подробно описан в будущем. Для получения надежных результатов, а также для их правильного истолкования необходим более подробный экспериментальный материал. [c.153]

Келичественная теория кинетики коагуляции была развита в трудах М. Смолуховского, Г. Мюллера, Н. А. Фукса и других ученых. Смолуховским была рассмотрена кинетика коагуляции монодисперсиых золей со сферическими частйцами, которые сталкиваются между собой в результате броуновского движения. Критическое расстояние, на котором осуществляется взаи-модеиствие между частицами, принято приблизительно равным сумме радиусов частиц, что соответствует непосредственному их контакту. Согласно представлениям Смолуховского при коагуляции происходят взаимодействия только между двумя частицами, так как вероятность одновременного столкновения большого числа частиц очень мала. Таким образом, сталкиваются частицы одиночные, образуя двойные, одиночные с двойными, двойные друг с другом, тройные с одиночными и т. д. Такое представление процесса коагуляции позволяет формально применить к нему теорию бимолекулярных химических реакций. [c.321]

Рассмотрим химическую реакцию, в которой участвуют два или несколько веществ. Молекулы этих веществ находятся в непрерывном тепловом движении и часто сталкиваются между собой. Однако далеко не всякое столкновение молекул реагирующих веществ приводит к химической реакции. Для этого необходимо, чтобы сталкивающиеся частицы обладали достаточно большой энергией. Величина энергии, обеспечивающая возможность химического взаимодействия,— так называемая энергия активации — различна для разных реакций. Таким образом, скорость химической реакциц зависит от общего числа стол- [c.9]

Необходимым условием, для возникновения химической реакции является столкновение молекул друг с другом. Как известно, частицы вещества, будь оно в растворе, газообразном или жидком состоянии, находятся в беспорядочном тепловом движении. При этом молекулы сталкиваются друг с другом и разлетаются (если между ними не возникает химическое взаимодействие) в разные стороны. Понятно, что скорость реакции будет находиться в прямой зависимости от числа столкновений частиц, а число столкновений будет зависеть в первую очередь от количества часп-щ вещества в единице объёма, т. е. от концентрации реагирующих веществ. Чем больше молекул в данном объёме, чем им теснее, тем чаще они будут сталкиваться. Таким образом, скорости химических реакций зависят от концентрации реагирующих веществ чем больше концентрация, тем выше скорость. [c.8]

В настоящее время имеется несколько упрощенных подходов к описанию химических превращений в неравновесной плазме электрических разрядов статистическая теория [67], теория энергетического катализа [584—587] и введение активных частиц [244, 582, 587]. Все эти подходы при описании химических реакций в неравновесной плазме сталкиваются с принципиальными затруднениями, обусловленными неприменимостью таких понятий, как единая температура системы (неравновесные распределения частиц по скоростям и уровням, многотемпературность систем, активные частицы и т. д.). Кроме того, они основаны на ряде принципиальных допущений например, пренебрежение обменом энергией между подсистемами, который велик по сравнению с запасом энергии в подсистемах,— в статистической теории (см. гл. I, 1) полное подобие механизмов реакций в разрядах и в классических низкотемпературных химических системах, за исключением ускорения реакций разложения под действием энергии электрического поля — в теории энергетического катализа [584—587]. Все эти затруднения могут быть преодолены естественным образом только при описании механизмов превращений с помощью неравновесной кинетики. Однако оно требует более детальных исследований механизмов химических реакций на модельных системах и создания адекватных моделей для описания процессов в неравновесной плазме [5,8,9,10,322]. [c.216]

Цепные реакции — химические и ядерные реакции, в которых появление активной частицы (свободного радикала или атома в химических, нейтрона в ядерных процессах) вызывает большое число (цепь) последовательных превращений неактивных молекул или ядер. Свободные радикалы или атомы в отличие от молекул обладают свободными ненасыщенными валентностями (непарным электроном), что приводит к легкому нх взаимодействию с исходными молекулами. Прн первом же столкновении свободного ради кала (R ) с молекулой происходит р азрыв одной из валентных связей последней, и, таким образом, в результате реакции образуется новая химическая связь и HOBiiin свободный радикал, который в свою очередь реагирует с другой молекулой — происходит цепная реакция. В ядерных Ц. р. активными частицами являются нейтроны, так как они, не обладая зарядом, беспрепятственно сталкиваются с ядрами атомов и вызывают ядерпуюреакцию (деление ядер). КЦ. р. (в химии) относятся процессы окисления (горение, взрыв), крекинга, полимеризации и др., широко применяющиеся в химической и нефтяной промышленности. Изучение Ц. р. ядерной физики имеет большое значение для использования атомной энергии. Церезин — очищенный озокерит. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология