Свободная валентность и энергия активации

В гомогенных процессах энергетически в более выгодном положении находятся частицы, обладающие свободной валентностью, т. е. атомы и радикалы. Благодаря наличию у радикалов свободных валентностей энергия активации процессов, происходящих с их участием, имеет порядок величины атомных реакций, и реакции идут со скоростью чисто атомных реакций. В качестве примера отметим, что реакция окисления 50г атомарным кислородом имеет энергию активации на уровне 25,1 кДж/моль, т. е. на по- [c.29]

Так как у радикалов есть свободные валентности, энергия активации в реакциях с участием радикалов имеет тот же порядок, что и [c.112]

Чтобы диэлектрик (изолятор) стал проводить электрический ток, необходима энергия, достаточная для возбуждения электронов из заполненной зоны через межзонную щель в свободную зону молекулярных орбиталей. Эта энергия является энергией активации процесса проводимости. Лишь высокие температуры или чрезвычайно сильные электрические поля могут обеспечить энергию, необходимую для возбуждения значительного числа электронов, которые придают кристаллу проводимость. В алмазе межзонная щель (интервал между потолком заполненной, или валентной, зоны и низом свободной зоны, называемой зоной проводимости) составляет 5,2 эВ, т.е. 502 кДж моль . [c.631]

Если электропроводность объясняется перезарядкой ионов, зонная теория полупроводников, по-видимому, в простейшем виде неприменима не происходит полного вырождения уровней валентных электронов в отдельных ионах, а сохраняется периодичность в энергетическом спектре валентных электронов кристалла. Катионы решетки находятся в потенциальной яме, так что переход электрона от катиона к катиону требует энергии активации, а длина свободного пробега электрона соответствует междуатомным расстояниям в кристаллической решетке. В таком случае энергия активации определяется не только параметрами атома, образующего катион (т. е. в конечном счете его положением в таблице Менделеева), но и межатомными расстояниями в кристалле, что указывает на значение геометрических параметров кристалла в отношении его каталитической активности. [c.29]

Верхний предел энергии активации выхода радикала из клетки можно оценить следующим образом. Если скорость диффузии радикала мала, то свободная валентность может выйти из клетки при реакции отрыва радикалом атома водорода от ближайшей молекулы 8 [c.113]

Я+ з, как хорошо теперь установлено, протекают сравнительно легко и имеют низкие энергии активации благодаря участию свободной валентности радикалов. Однако вопрос о стерических факторах этих реакций не так прост, в частности, в случае СНз и более сложных радикалов (см. гл. IV). [c.131]

В-третьих, для быстрого протекания каталитических реакций нужно, чтобы катализатор уменьшал энергию активации реакции. Это особенно важно для гомолитических (окислительно-восстановительных) реакций, в которых роль катализатора заключается главным образом в снижении энергии активации при образовании радикалов с разрывом электронной пары. Такими катализаторами будут вещества, имеющие свободные валентности и, следовательно, являющиеся проводниками тока (металлы, полупроводники). Небольшие добавки, повышающие радикальный характер катализатора, будут облегчать переход электронов с катализатора на реагирующее вещество и понижать энергию активации при образовании радикалов на поверхности катализатора. Теоретические основы для выбора втих добавок дает электронная теория. [c.462]

Ускоряющее в большинстве случаев действие катализаторов, образование активных промежуточных соединений, снижение величины энергии активации и ряд других моментов неизбежно приводят к выводу о возможности цепных механизмов в гетерогенном катализе. В. В. Воеводский [67] считает, что ...цепные и радикальные механизмы в гетерогенном катализе должны быть не менее, а по-видимому, даже более распространены, чем в гомогенных реакциях . Тот факт, что небольшое количество катализатора способно превратить в конечные продукты огромные массы реагентов, подтверждает эти идеи. Н. Н. Семенов [68], рассматривая механизм гетерогенно-каталитических процессов с точки зрения цепных механизмов, считает, что на поверхности катализатора (металл, полупроводник) имеются свободные валентности V, поверхностно вступающие во взаимодействие с молекулами реагентов и инициирующие образование свободных атомов, например [c.164]

Таким образом, при передаче цепи через макромолекулу она превращается в свободный полимерный радикал со свободной валентностью в середине пени. В результате роста такого радикала в макромолекуле возникает ответвление. Чем более подвижны отдельные атомы или группы, содержащиеся в макромолекулах, тем больше вероятность передачи цепи через макромолекулу и тем более разветвленные полимеры образуются. Для протекания реакций передачи цепи через макромолекулу требуется значительная энергия активации, поэтому скорость их возрастает С повышением температуры. Например, в случае полимеризации стирола при 130° до достижения сравнительно невысоких степеней превращения передача ц(зпи через макромолекулу про- [c.125]

Кун, Марк и Гут в первом приближении полагали, что вращение вокруг связей С—С в макромолекуле может происходить совершенно свободно, и считали углеводородные молекулы весьма гибкими нитями, которые могут принимать любую форму, совместимую с постоянством валентного угла. Однако Я. И. Френкель и С. Я- Бреслер показали, что и в этом случае, как и для молекулы этана, необходима некоторая энергия активации, т. е. необходимо преодолеть энергетический барьер, зависящий от природы атомов, из которых построена цепь. Иными словами, вращение вокруг связи С— С возможно только при достаточно высоких температурах. Такая зависимость свободы вращения от температуры становится понятной из следующих рассуждений. [c.428]

Следующие три реакции проходят с участием атомов или радикалов. Наличие свободных валентностей этик валентно-ненасыщенных частиц облегчает осуществление процесса. Энергия активации этой группы реакций значительно меньше. [c.241]

Предполагается, что активный комплекс имеет структуру би радикала СН2—СН = СН—СНа—СНа—СН—СН = СНг, который замыкается в кольцо соединением двух свободных валентностей. Используя теорию абсолютных скоростей реакций, вычислить константу скорости димеризации бутадиена в см моль-с при 600 К, если опытное значение энергии активации равно 99,119 кДж/моль, [c.164]

Энергия активации атомов, имеющих свободные валентности, мала, и поэтому они легко вступают в реакции с образованием цепей, состоящих из множества звеньев, каждое нз которых — молекула НС1 [c.137]

В настоящее время общепризнано, что термическое разложение НМС протекает главным образом по радикально-цепному механизму. В результате на промежуточных стадиях образуются активные осколки молекул (свободные радикалы или атомы), способные легко реагировать с валентнонасыщенными молекулами исходных или промежуточных веществ. Свободная валентность при активном осколке молекулы вызывает снижение энергии активации процесса, тем самым способствуя большей скорости реакции по сравнению со скоростью реакции между молекулами исходных веществ. Образующиеся реакционноспособные промежуточные продукты в принципе могут участвовать в реакциях распада и в реакциях уплотнения, т. е. в характерных реакциях, протекающих при термодеструктивных процессах углеводородного сырья и нефтяного углерода. [c.159]

Предполагается, что активированный комплекс имеет структуру бирадикала СН2—СН = СН—СНа—СНа—СН—СН = СНа, который замыкается в кольцо соединением двух свободных валентностей Вычислите константу скорости димеризации бутадиена [см /(моль-с)1 при 600 К, если опытное значение энергии активации равно Е = 99,024 кДж/моль. Стандартные энтропии даны в таблице [c.410]

Наличие п-связей в а-положении ослабляет соответствующую С— Х-связь в соединении типа R H= H— Х в силу того, что в радикале R H= H- происходит взаимодействие неспаренного электрона с я-электронами двойной связи, и такая стабилизация свободной валентности снижает энергию гемолитического разрыва С—Н-связи. Сравнение энергий активации термонейтральных реакций отрыва атома водорода от алифатических и непредельных соединений показывает, что я-электроны по соседству с реакционным центром, наоборот, не уменьшают, а увеличивают энергию активации при энтальпии АНе = 0. Это видно из сравнения Eg о (кДж/моль) реакций отрыва Н от С-Н-связи различными радикалами [c.267]

Даже если окислитель и восстановитель имеют подходящие редокс-потенциалы (или стандартные свободные энергии), реакция между ними может тем не менее протекать медленно из-за высокой свободной энергии активации. Это, в частности, справедливо и для органических восстановителей. В таких случаях ион металла переменной валентности может существенно уско- [c.235]

Классическими работами академика А. Н. Баха создана перекисная теория медленного окисления. Согласно этой теории энергия, необходимая для активации кислорода, проводящего процесс спонтанного окисления, получается от химически ненасыщенных соединений, вступающих с ним во взаимодействие. А. Н. Бах считает, что при активации молекулярного кислорода происходит раскрытие одной из связей. Активированная таким образом двухатомная молекула кислорода, имеющая две свободные валентные связи, при [c.21]

Благодаря наличию у радикалов свободных валентностей энергия активации процессов, протекающих с их участием, имеет порядок величины энергии активации атомных реакций, и, следовательно, они идут с такой же большой скоростью, как и реакции, в которых участвуют атомы. Особенно интересны радикалы, имеющие две свободные валентности. К таким радикалам относятся двухвалентные атомы О, 8, 8е и радикал метилен СНг , получающиеся в результате термического или фотохимического разложения диазометана (СНгМг- СНз- + N2) или фотохимического разложения кетена (СН2 = С0— СНз +С0). Устойчивые органические бирадикалы могут быть получены путем отрыва двух атомов водорода от молекул углеводородов. Активные бирадикалы имеют большое значение в химических процессах, так как способствуют возникновению так называемых разветвленных цепных реакций. [c.85]

В настоящее время цепная теория окисления углеводородов отвечает подавляющему большинству наблюдаемых в этой области фактов и, в частности, объясняет причину окисления при невысоких температурах не самой насыщенной молекулы, а радикала как промежуточного продукта, имеющего свободную валентность. Энергия активации реакций взаимодействия свободных радикалов с молекулами измеряется от 1 ккал1моль до 20 ккал1моль [98]. При реакции одновалентного свободного радикала с насыщенной молекулой его свободная валентность переходит к вновь образованному свободному радикалу. При реакции свободного радикала с валентно насыщенной молекулой образуется система с нечетным числом валентных электронов. Это число электронов не меняется при реакции и, следовательно, в продуктах реакции всегда присутствует по крайней мере одна частица со свободной валентностью, т. е. свободный радикал. Так, последовательные взаимодействия радикалов с насыщенной молекулой создают цепную реакцию. Цепь может оборваться, когда два радикала, взаимодействуя между собой, образуют насыщенную молекулу. Цепным механизмом хорошо объясняются большие выходы продуктов реакции при незначительных концентрациях исходных радикалов. [c.69]

Свободные органические радикалы обычно имеют нескомпен-сированный электронный спин и поэтому обнаруживают парамагнитные свойства. Парамагнетизм является своего рода индикатором на свободные радикалы. Благодаря наличию у радикалов свободных валентностей энергия активации процессов, протекающих с их участием, имеет порядок энергии активации атомных реакций. Следовательно, они идут с такой же высокой скоростью, как и реакции, в которых участвуют атомы. [c.117]

Рис. 4. Схема изменений энергии главных валентных связей полимеров при механодеструкцин ио, 1 1 — энергия связей до л после деструкции — энергия образования свободных радикалов — энергия активации механически активированного химического обрыва.

Ц1ЯЙ подобного типа. Все они характеризуются малым (не более 10 000 кал1моль) значением энергии активации. Лишь для малоактивного радикала НОг , свойства которого близки к свойствам насыщенной молекулы, получено большее значение энергии активации. Это и понятно, ибо наличие свободной валентности в исходной системе энергетически облегчает осуще- етвление реакции. По этой же причине для многих реакций [c.135]

Повышенная энергия Движения электронов может достигаться при поглощении видимого света (или других электромагнитных колебаний) и переходе электронов на волее высокий энергетический уровень (как, например, при активации хлора в реакции Н2- -С12 = 2НС1). Энергия электронов в атомах может повышаться при разрыве валентной связи, например при диссоциации молекулы водорода на атомы или при образовании других атомов с ненасыщенной валентностью или свободных радикалов. Такая активация может осуществляться и при химических взаимодействиях (как, например, в реакции Ыа + С12 = НаС1 + С1) и при ударах молекул о стенку сосуда и пр. Наконец, молекулы могут активироваться действием электрического разряда, ультразвуковыми колебаниями, действием излучений различного рода и другими путями. [c.479]

При образовании активированного комплекса через пяти-, шести- и семичленный циклы термонейтральность или экзотермич-ность реакции (при изомеризации первичного радикала во вторичный) приводит к тому, что энергия активации ее меньше энергии активации эндотермичной реакции распада, и изомеризация происходит. В результате для алкильных радикалов с неразветвлен-ной углеродной цепью осуществим переход свободной валентности от п-то к (и+ 4)-, (я+ 5)- и (га+ 6)-му атомам углерода. [c.43]

Реакция замещения активных радикалов менее активными, при которой радикалы атакуют более слабо связанный атом Н метильной группы молекулы пропилена или изобутилена (энергия атакуемой С Н-связи метильной группы молекулы пропилена равна 77 ккал вместо 90 ккал для той же связи в молекуле пропана [64]) и отрывают атом водорода с образованием аллильных радикалов, имеет более высокую энергию активации (порядка 10—15 ккал) и низкий стерический фактор (порядка 10- —10- ). Казалось бы, что реакции присоединения радикалов к олефинам должны преобладать над реакциями замещения, которые характеризуются более высокими величинами энергий активации и таким же низким значением стерических факторов. Поэтому механизм торможения, сопряженный с присоединением радикалов, с кинетической точки зрения должен бы иметь преимуще1ства. Однако в условиях крекинга алканов реакции замещения активных радикалов менее активными, протекают более глубоко, чем реакции присоединения радикалов, которым благоприятствуют низкие температуры. С другой стороны, алкильные радикалы типа этил-, изопроцил- и третичных изобутил-радикалов, несмотря на свою большую устойчивость по отношению к распаду, более активно по сравнению с аллильными радикалами вступают в реакции развития цепей, как пока-зы вает сравнение их реакционной опособности [65]. Малоактивные радикалы, способные замедлить скорость цепного процесса, тем не менее обладают остаточной активностью, отличной от нуля, по величине которой они могут между собой различаться [66]. Именно эта остаточная активность малоактивных радикалов, соответстоующая как бы более низкому качеству свободной валентности радикала (некоторой степени выравнивания электронного облака по всей частице радикала), является причиной того, что и малоактивные радикалы способны в соответствующих условиях развивать цепи, вследствие чего наступает предел тормозящего действия продукта реакции или добавки ингибитора. При этом скорость уменьшается с увеличением концентрации тормозящей добавки только до некоторого предела, а [c.33]

Согласно (4.23) в ряду однотнпных радикальных реакции самой малой энергии активации соответствует взаимодействие Я с тем атомом субстрата, который обладает наибольшей свободной валентностью Второй член разложения (4.23) показывает, что наименьшая энергия активации соответствует взаимодействию с атомом [1, который образует связи с наибольшими по модулю самополяри-зуемостями (л ,v цv < 0)- [c.60]

Поверхности металлов ведут себя так, как если бы они действительно обладали свободными валентностями. Хемосорб-ционные реакции между адсорбируемыми атомами и поверхностями металлов не требуют энергии активации. Напротив, при реакции молекул с поверхностями металлов можно ожидать наличия энергии активации. Однако если справедливо, что поверхности металлов ведут себя как свободные атомы или как поверхности со свободными валентностями, то энергии активации должны быть невелики, так как известно, что химические реакции между молекулами и свободными атомами или свободными радикалами протекают либо без энергии активации, либо эта энергия невелика. Например, исходя из аналогии с реакцией между молекулярным водородом и атомами хлора, которая протекает без энергии активации, можно ожидать, что хемосорбция молекулярного водорода на поверхности металлов будет происходить с ничто -кно малой энергией активации. Од- [c.55]

В основе ценной теории лежит утверждение о том, что в механизме цепных реакций ведущую роль пграют активные центры — свободные радикалы и атомы. Свободная валентность таких активных центров обусловливает их первое важное для протекания цепной реакции свойство, а именно, высокую химическую активность и возмоншость их взаимодействия с валентно-насыщенными молекулами с малой энергией активации. По современным представлениям это происходит потому, что свободный электрон радикала или атома воздействует на электроны, образующие связи в молекуле, с которой этот радикал или атом встречается. В этом случае, в противоположность взаимодействию двух молекул, имеется прямое воздействие, которое и является причиной, выводящей систему из относительно устойчивого состояния [21. В результате химическая реакция между свободным радикалом и молекулой протекает с незначительной энергией активации. [c.45]

Такое полимеризационно-деполимеризационное равновесие, как любое термодинамическое равновесие, подчиняется уравнению изотермы реакции Л0= ДС -Ь/ Пп АГ, а К — к поскольку (R-I = [RM ]. Отсюда следует, что для любой концентрации мономера существует 7 , выше которой преобладает деполимеризация, а АЯ° (Д5 4 -Ь/ 1п 1М))- где ДЯ" и Д5 — разность стандартных энтальпий и энтропий образования мономера и полимера при Т , М — концентрация мономера в жидком состоянии. Чаще всего деполимеризация идет через свободные макрорадикалы, и необходимое условие деполимеризации — генерирование свободных радикалов и возникновение мак-рорадииалов со свободной валентностью на конце. Параллельно с деполимеризацией идут другие процессы передача цепи на полимер, отщепление боковой группы, рекомбинация и диспропорционирование двух макрорадикалов. Константа скорости отщепления мономера от концевого радикала к = ,, + q, где — энергия активации присоединения мономера к макрорадикалу д — теплота присоединения мономера к макрорадикалу q 90 кДж/моль (винилацетат) 78 (метилакрилат) 70 (стирол) 58 (метилметакрилат), 35 кДж/моль (а-метилстирол). С высоким выходом мономера деполиме-ризуются полиметилметакрилат, поли-а-метилстирол, полиметакрио-лонитрил, поливинилиденцианид, полистирол. Для чистого мономера [c.287]

Более внимательное рассмотрение изложенной выше концепции приводит к выводу, что для специфических фермент-субстратных взаимодействий "вовсе не обязательны напряжение или деформация субстрата. Достаточно, чтобы взаимодействие фермента с субстратом было лучнге в переходном состоянии по сравнению с основным состоянием фермент-субстратного комплекса. Этот вопрос детально рассмотрен в первой части книги [81]. Например, если субстрат в ходе его ферментативного превращения и, следовательно, структурной перестройки изменяет свою конформацию так, что прочность его взаимодействия с ферментом в переходном состоянии возрастает, то уменьшается свободная энергия активации и ускоряется реакция. При этом субстрат совершенно не обязательно должен подвергаться какой-либо деформации (т. е. изменению длин ковалентных связей и искажению валентных углов) при образовании комплекса Михаэлиса. Он может связаться с ферментом, помещая свою реакционноспособную связь в непосредственной близости от каталитически активных групп, но так, что прочность связывания при этом еще достаточно далека от потенциально достижимой. Тем самым субстрат как бы резервирует свободную энергию связывания для переходного состояния, что также приводит к ускорению ферментативной реакции. [c.163]

Если ввести вместо водорода в бензол аминогруппу, то сопряжение, оттягивающее электроны в ядро, приведет к тому же эффекту — на аминогруппе возникнет положительный заряд. Протон с трудом может присоединиться к такой аминогруппе. Поэтому основность анилина должна быть ниже, чем основность алифатиче-ких аминов, — факт, хорошо известный в органической химии. Надо иметь в виду, что предсказания, сделанные на основе значений свободной валентности, верны лишь при условии, что приближающаяся частица не вызывает сколько-нибудь существенной поляризации связей и перестройки электронной системы. По этой причине такие предсказания лучше оправдываются по отношению к радикальным системам. Радикал не несет заряда и поэтому не возмущает электронные системы в такой степени, как ион. Практически в затруднительных случаях приходится исследовать переходное состояние для того или иного пути реакции и выбирать тот, который связан с наименьшей энергией активации. Так, в мо- [c.125]

Для газофазных р-ций аррениусовскую энергию активации отождествляют с высотой барьера на поверхности потенциальной энергии (ППЭ), а слабо зависящий от т-ры предэкспоненц. множитель выражают через вклады реагентов и ПС в энтропию системы. Своеобразие Р. в р. состоит в том, что в ППЭ в качестве независимых переменных наряду с координатами хим. субстрата x (длинами связей, валентными углами и т.п.) введены координаты среды-изменения положения и ориентации молекул р-рителя относительно молекул субстрата и друг друга. При этом существует огромное кол-во конфигураций сольватной оболочки хим. субстрата, соответствующих разл. локальным минимумам ППЭ. Эти минимумы близки по энергии и разделены невысокими (несколько кДж/моль) потенц. барьерами. В такой ситуации к.-л. один определенный минимум теряет значение и рассматривают усредненное влияние всех конфигураций сольватной оболочки на энергетику хим. превращения субстрата. Усредненная таким образом ППЭ представляет собой поверхность свободной энергии (ПСЭ) [c.208]

Что касается развития реакции при высоких температурах, например в пламенах, то в последнее время высказываются соображения, обосновывающие возможность образования в этих условиях энергетических цепей [33]. Исключительная роль, которая отводится в нродолжении цепи продуктам реакции со свободной валентностью, оправдывается тем, что радикалы и атомы обладают значительно большей продолжительностью жизни по сравнению с возбужденными молекулами и вступают в реакцию при наличии относительно небольшой энергии активации, примером чего могут слу кить реакции 1 и 2 в приведенной схеме цепи для реакции Но + СЬ. [c.20]

Семенов объясняет предпочти тельпое образование гидроперекисей тем, что для образования диалкппперекпсей необходимо, чтобы ... свободная валентность радикала ROO оказалась бы в соседстве с атомами углерода, для чего... надо предварите.льно сильно раздвинуть атомыводорода, окружающие углеродный скелет. На это требуется дополнительная энергия активации 10—15 ккал, что и делает эту реакцию значительно менее вероятной по сравнению с атакой легко доступной, хотя и более прочной связи С — Н [32, стр. 33]. Однако предполагаемая в этом объяснении дополнительная энергия активации, во всяком случае, не превышает разницы энергий разрыва связей С — И и С — С (10—20 ккал), так что образование обоих видов перекисей оказывается, с этой точки зрсння, энергетически одинаково выгодным. [c.48]

Вскоре после появления первой статьи об энергетической стороне мультиплетной теории [8] Поляньи опубликовал [13] очень похожую теорию катализа. Ее особенностью явилось квантово механическое обоснование взглядов, аналогичных взглядам, лежащим в основе формул (1.9) и (1.10) мультиплетной теории. В согласии с Лондоном [14], Поляньи указывает, что протекание газовой реакции АВ-ьСВ = АЬ + ВС затруднено вследствие существования отталкивания, основанного на самой природе валентно-химических сил так, атом А, связанный с В, отталкивает любой другой атом, например О. Чтобы произошла реакция, молекулы АВ и СО должны сблизиться, причем А должно находиться рядом с О, а В рядом с С. Однако в таком положении, как показывает расчет, отталкивательные силы максимальны. Наоборот, энергия активации реакции молекулы со свободным атомом [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология