Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Прохождение через энергетический барьер

    ПРОХОЖДЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР [c.35]

    Последнее условие не однозначно, так как при таком рассмотрении не учитываются другие виды энергии молекулы (колебательная, вращательная и др.), наличие которых может существенно влиять на прохождение молекулы через энергетический барьер. [c.82]

    Активированные комплексы имеют очень короткое время существования, порядка сек. Концентрации их обычно невелики, п комплекс находится в равновесии с обычными молекулами. Скорость реакции определяется быстротой прохождения активированного комплекса через вершину энергетического барьера. Энергетический профиль реакции представлен на рис. 26. Благодаря накоплению энергии и сближению молекул активированный комплекс переходит энергетический барьер, давая конечные продукты. Расчеты показывают, что этот комплекс стоек при атомных смещениях во всех направлениях, кроме од- [c.129]


    Введем следующие обозначения X — средняя (линейная) скорость движения переходного комплекса через энергетический барьер, т — среднее время прохождения комплекса через энергетический барьер шириной б, т. е. среднее время существования комплекса [c.52]

    Аррениус высказывал гипотезу, согласно которой между реагирующими веществами и продуктами реакции существует энергетический барьер поэтому взаимодействовать могут только молекулы, обладающие достаточной энергией. Избыточная энергия, необходимая для прохождения через этот барьер, называется энергией активации. На рис. 12.2 показано изменение потенциальной энергии системы в зависимости от координаты реакции. Трудно однозначно сформулировать, что такое координата реакции, которую можно оценивать по изменению любой переменной, измеряющей степень протекания реакции слева направо. [c.388]

    В теории реакций электронного обмена рассматривается гипотеза туннельного перехода электрона. Эта гипотеза неоднократно встретится в дальнейших главах. Под туннельным переходом подразумевают прохождение электрона через энергетический барьер. Если в реакциях обмена электроном реагенты и продукты реакции идентичны, то изменение стандартной свободной энергии равно нулю. Обычно для исследования подобных реакций применяют изотопный метод, который позволяет определить концентрацию изотопа, находящегося в любом валентном состоянии, и, таким образом, найти скорость обмена электрона между ними. [c.79]

    Интересно сравнить эффективности N- и S-связанных изомеров в реакции окисления Fe оказалось, что эффективность изомера в присутствии азота возрастает почти в 40 раз. Важную роль играет также электронная проводимость многоатомной мостиковой связи, так как если в системе существует удобный путь, связанный с наличием сопряженных связей, то может иметь место взаимодействие лигандов на расстоянии. При этом ослабляется взаимное отталкивание между окислителем и восстановителем,что может привести к образованию системы с высокой реакционной способностью. Значительную роль играет также фактическая способность мостиковой связи выступать в роли акцептора электронов. В целом проблему можно рассматривать как проблему туннельного перехода через энергетический барьер с использованием мостиковой связи и как проблему прохождения электронов через низшие незанятые молекулярные орбитали мостиковой связи. Эти две модели не являются совершенно независимыми друг от друга. Время пребывания электрона в области мостиковой связи может оказаться значительным с химической точки зрения. [c.200]


    Высокие значения предэкспоненциальных факторов реакций диспропорционирования, возможно, связаны с меньшей ограниченностью движения в переходном состоянии его по сравнению с конфигурацией голова к хвосту . Но так как скорости реакций диспропорционирования и рекомбинации радикалов близки по своим величинам и в случае реакций рекомбинации в активированном комплексе надо допустить-полную свободу вращения радикалов, то логично допустить, что переходное состояние для реакций диспропорционирования и рекомбинации является одинаковым. Но, приняв это,, мы должны допустить, что перестройка активированной молекулы в направлении к продуктам диспропорционирования происходит после прохождения через переходное состояние. Вследствие высокой экзотермичности процесса в целом энергетические барьеры перестройки могут не превыщать нормального уровня энергии радикалов и поэтому не проявляются экспериментально в температурных коэффициентах реакции. [c.243]

    Методами статистической физики доказывается, что время прохождения активированного комплекса через энергетический барьер для всех реакций одинаково и равно т = /г/кГ 10- с, где Н — постоянная Планка, к — константа Больцмана, Т — абсолютная температура. Тогда уравнение скорости реакции приобретает вид  [c.15]

    Измеренные периоды полураспада а-активных изотопов имеют строгое теоретическое объяснение. Несмотря на то что а-частица в тяжелом ядре находится в энергетически неустойчивом состоянии относительно ее эмиссии из ядра, положительный заряд ядра создает так называемый потенциальный барьер, значительно превосходящий кинетическую энергию а-частицы. Согласно обычной (ньютоновской) механике такая а-частица должна оставаться в ядре до тех пор, пока не будет приложена некоторая внешняя сила, обеспечивающая преодоление а-частицей данного потенциального барьера. В квантовой механике, однако, предусматривается некоторая вероятность того, что а-частица проникнет или просочится через такой барьер. Именно эта скорость прохождения через потенциальный барьер, столь сильно зависящая от энергии распада, и определяет огромную разницу в продолжительности жизни ядра. Эта скорость проникновения и делает невозможным наблюдение а-распада в области тяжелых элементов тогда, когда энергия а-частиц не превышает 4 Мэв и в то же время обусловливает чрезвычайно короткие периоды полураспада, если энергия всего лишь в два раза большая, т. е. 8 Мэв. Важным фактом является то, что энергия а-распада подчиняется определенным закономерностям, а поэтому можно с достаточной достоверностью определить у неизвестных изотопов ожидаемые периоды полураспада. [c.143]

    Переход движущейся молекулы от данного положения равновесия к следующему можно рассматривать как эквивалент прохождения системы через энергетический барьер. Если в этом процессе участвует лишь одна степень свободы, вероятность того, что диффундирующая частица обладает энергией, равной или большей, чем Е, составляет ехр (—Е/ЯТ). Таким образом [26, 59, 60], [c.249]

    В соответствии с этим можно выделить три зоны устойчивости, медленной коагуляции (агрегации) с порогом с и быстрой агрегации с порогом с . Поскольку с ростом с снижается высота энергетического барьера ы1 (уменьшается энергия отталкивания), наблюдаемая закономерность объясняется следующим образом [27] при с=с появляется некоторая вероятность прохождения через барьер наиболее быстрых частиц (для которых ыП> 1), далее вероятность, эта увеличивается и при с>се достигает предельной величины —единицы. Таким образом, область быстрой коагуляции (агрегации) определяется как область, в которой все соударения эффективны. Вычисление скорости агрегации (коагуляции) сводится к подсчету числа столкновений. Наоборот, когда не все столкновения эффективны, коагуляция называется медленной и ее скорость определяется как числом соударений, так и их эффективностью. [c.87]

    Поскольку с ростом с снижается высота энергетического барьера (/, мы можем объяснить наблюдаемую закономерность таким образом, что при с = Ск. м появляется некоторая вероятность прохождения через барьер наиболее горячих кТ и) частиц далее вероятность эта увеличивается и при с > о достигает предельной величины — единицы. Иначе говоря, в этой области барьер снижен настолько, что все частицы его преодолевают и число эффективных столкновений, приводящих к соединению частиц, более не изменяется. Это число зависит только от концентрации частиц V и их скорости. [c.243]

    Скорость процесса прохождения электрического тока через кристалл льда лимитируется стадией переноса протона по цепи водородных связей. Такой перенос осуществляется по неклассическому механизму, вероятно, за счет туннельного эффекта [10] (преодоление обычного активационного барьера путем проникновения небольшого иона сквозь узкий энергетический барьер). Подвижность протона в кристалле льда всего на 2— 3 десятичных порядка меньше подвижности электрона в металлах (табл. 2.1). [c.25]


    Распад переходного состояния связан с прохождением его через вершину энергетического барьера. Поэтому скорость реакции равна числу частиц, проходящих в единицу времени через вершину энергетического барьера [c.52]

    Обозначим ширину энергетического барьера через б (см. рис. 8). Вершина энергетического барьера сравнительно плоская, поэтому прохождение через нее комплекса можно рассматривать как одномерное поступательное движение по пути реакции. Такое утверждение не означает, конечно, что сам комплекс движется в одномерном пространстве. Координата реакции характеризует, не само передвижение комплекса в пространстве, а изменение энергии движения атомов в образующемся комплексе частиц (в переходном состоянии) относительно друг друга. Статистически степень свободы, соответствующая координате реакции, может рассматриваться как одномерное поступательное движение.  [c.52]

    Обе теории приводят к логарифмической зависимости между значениями перенапряжения и плотности тока, что не удивительно. Согласно первой теории, электроны должны преодолевать энергетический барьер при прохождении через электрический двойной слой, который немедленно образуется на поверх-10  [c.243]

    Критическим размером сферической молекулы (например, молекулы аргона), определяющим способность ее проходить через отверстие, является ее диаметр. Он не должен значительно превышать минимальный свободный размер отверстия. В то же время молекулы аргона не являются жесткими сферами, как не являются таковыми и атомы кислорода, образующие восьмичленные отверстия в сите Линде А, шабазите, т-мелините, левините и эрионите. Сами кольцевые отверстия также не являются жесткими. Таким образом, молекула вполне может пройти через кольцо, имеющее заметно меньший минимальный свободный диаметр, чем критический размер молекулы. По мере увеличения различия размеров энергетический барьер, который должен быть преодолен, быстро возрастает. Для морденитов была изучена зависимости между величиной энергетического барьера и критическими размер ами [19]. Были выполнены также расчеты по прохождению типичных молекул через шестичленные кольцевые отверстия [163] (см. раздел X). Ниже приведены минимальные размеры восьмичленных колец d, A) и скорости сорбции (v) аргона различными цеолитами при 183° С (критический размер молекулы аргона 3,8 A)  [c.355]

    В Процессе диффузии энергия дисперсионного взаимодействия и энергия отталкивания при прохождении молекулы через очень узкие отверстия [63]. С другой стороны, в очень открытых структурах, таких, как структура шабазита, энергетические барьеры для самодиффузии однозарядных ионов Ка" , К+, РЬ и Сз+ почти не зависят от ионных радиусов и, по-видимому, определяются главным образом [c.388]

    Наиболее важной и общей процедурой является применение теории активированного комплекса или переходного состояния, разработанной главным образом Эйрингом с сотр. [73]. При этом делаются допущения, что реагенты находятся в равновесии с активированным комплексом на вершине энергетического барьера и что скорость реакции выражается как скорость прохождения через переходное состояние, в котором существует активированный комплекс. Константа скорости выглядит как [c.161]

    Присоединение фермента к субстрату обычно протекает наиболее быстро. Данная стадия имеет очень небольшую энергию активации и это показывает, что первичный комплекс ЕЗ образуется за счет слабых связей — гидрофобных, водородных и электростатических. Второй этап требует сравнительно много энергии — он связан с разрывом и затем образованием новых ковалентных связей. Суммарная скорость ферментной реакции определяется прохождением через ту стадию второго этапа, которая имеет наибольшую свободную энергию, иными словами, наиболее высокий энергетический барьер. Чем этот барьер выше (и выше энергия активации этой стадии), тем труднее протекает каталитический процесс. Сказанное иллюстрируется рис. 13, где видны энергетический барьер реакции, идущей без катализатора энергетические барьеры отдельных стадий при последовательны.х превращениях промежуточного комплекса фермент—субстрат и наиболее высокий из этих барьеров, лимитирующий скорость всего процесса. [c.78]

    Промежуточное состояние, описывающее конфигурацию системы, отвечающую запасу энергии в наивысшей точке энергетического барьера вдоль координаты реакции, называют активированным комплексом, или переходным состоянием. Следовательно, каждому элементарному акту соответствует прохождение системы через состояние активированного комплекса. [c.20]

    Всякий сложный процесс слагается из совокупности разных эле.ментарных актов, а сложная химическая реакция — из разных элементарных реакций. Совокупность разных элементарных реакций, приводящую к однократному минимальному химическому превращению в соответствии со стехиометрией, иногда именуют актом реакции. Как видно, это понятие никакого отношения к понятию элементарного акта не имеет. Если реакция элементарна, то здесь понятия элементарного акта и акта реакции равнозначны. В других случаях они принципиально различны, поскольку осуществление акта сложной реакции предусматривает прохождение через несколько энергетических барьеров и образование разных активированных комплексов. [c.21]

    Природу туннельного эффекта можно пояснить, рассматривая движение частицы с массой т и энергией в направлении энергетического барьера, высота которого равна Е (рис. 22, а). Обозначим через О вероятность прохождения частицы через барьер (которую часто называют проницаемостью барьера). Классическая механика предсказывает, что [c.320]

    Еще пример. Давно известно, что в молекуле аммиака МНз происходит превращение одной пирамидальной формы в другую — атом азота ныряет и при прохождении через плоскую форму преодолевает энергетический барьер около 6 ккал/моль (частота ныряния 400 см ). [c.14]

    Главным преимуществом СТМ является возможность получать изображения реальной поверхности с пространственным разрешением на уровне атомов и разрешением по глубине в субангстремном диапазоне. В физической основе метода лежит эффект туннелирования электронов, который рассматривает определенную вероятность прохождения электрона через энергетический барьер, когда его кинетическая энергия меньше высоты барьера. [c.370]

    Наиболее удивительный из известных до сих пор в литературе пример туннелирования атомов водорода относится к реакции в твердой фазе. При облучении твердого ацетонитрила у-квантами образуются свободные электроны, ранее связанные с молекулами матрицы. Под воздействием видимого света эти молекулы превращаются в метильные радикалы, которые затем взаимодействуют с измеримой скоростью с СНзСН по реакции СНзН-СНзСЫ—>-СН4- - СНгСЫ. Кинетику данного процесса можно изучать с помощью метода электронного спинового резонанса, измеряя либо скорость исчезновения метильных радикалов, либо скорость образования радикалов СНгСЫ. Детектирование соответствующих радикалов можно проводить как после, так и в процессе воздействия видимого света. Значения констант скорости, измеренные всеми этими методами, по существу совпадают между собой. Такая согласованность методик фактически создает уверенность в том, что наблюдаемые константы относятся к рассматриваемой реакции. Самые первые эксперименты [100] были проведены при температурах 77 и 87 К, а последующие [101] — при температурах 69, 100 и 112 К. Соответствующий аррениусовский график сильно искривлен, причем кажущаяся энергия активации изменялась от 1,2 до 2,8 ккал/моль. Между тем значение энергии активации этой реакции в газовой фазе [102] в температурном интервале 373—573 К составляет 10,0+0,5 ккал/моль. Авторы [101] дали количественное объяснение результатов этих экспериментов, рассчитав туннельное прохождение через одномерный барьер вычислительными методами [66], о которых речь шла выше. Они приняли, что высота истинного барьера в твердой фазе равна энергии активации высокотемпературной реакции в газовой фазе и что классический частотный фактор твердофазной реакции равен частоте валентного колебания связи С—Н в СНзСМ. Они подбирали форму и параметры энергетического барьера, который наилучшим образом описывает эксперимент. Авторы рассмотрели параболический барьер и барьер Эккарта [см. формулу (177)]. Однако лучшие результаты были получены с гауссовым барьером, V (х) = = ехр (—х а ), где а=0,636 А, что является физически объяснимым. Было найдено, что при таких низких температурах факт0 ры туннелирования исключительно велики и лежат в цн- [c.338]

    Какова же роль симметрии во всем этом Она проявляется через движения ядер вдоль поверхности потенциальной энергии. Все возможные движения в молекуле можно разделить на некоторые комбинации движений, соответствующие ее нормальным колебаниям (подробнее об этом см. в гл. 5). Эти нормальные колебания уже симметриэованы, так как они принадлежат к одному из неприводимых представлений точечной группы молекулы. Совокупность изменений положений ядер в ходе реакции в целом описывается термином координата реакции . Обычно хорошим приближением может служить допущение о том, что химическая реакция главным образом определяется одним нормальным колебанием, а другие колебания не претерпевают существенных изменений. В таком случае координатой реакции является как раз выбранное нормальное колебание. Делая подобный выбор, мы рассекаем гиперповерхность потенциальной энергии вдоль этого конкретного вида движения. Такой разрез показан на рис. 7-2 это есть второй способ описания потенциальной энергии. Кривая отражает прохождение реакции по координате реакции. Точки айв соответствуют минимумам энергии начального и конечного состояний. Точка б-седловая точка она отвечает переходному состоянию и характеризует энергетический барьер. Этот график имеет ряд важных особенностей. [c.316]

    Эйринг [11, 30—32] предложил количественный вариант теории активированного комплекса, который оказался очень полезным для объяснения и предсказания скоростей реакций. Эта теория дает возможность рассчитывать концентрацию активированного комплекса и скорость, с которой комплекс превращается в продукты. Поскольку активированный комплекс находится как бы в процессе распада на отдельные фрагменты, одно из внутренних колебаний приобретает до некоторой степени характер поступательного движения. Предполагается, что это колебательное движение имеет классическую энергию кТ1М (разд. 9,5). В квантовой теории (разд. 12.4) будет показано, что энергия молекулярного колебания равна hv, так что в данном случае /гv = = Г/Л д. Частоту колебания V принимают равной скорости, с которой активированный комплекс движется через потенциальный энергетический барьер. Рассмотрим, например, реакцию А и В с образованием активированного комплекса АВ+. Скорость реакции — это есть скорость прохождения комплекса через барьер, т. е. / Г/Л/д/г, умноженная на концентрацию активированного комплекса [АВ= ]  [c.300]

    В шабазите энергетический барьер, определяющий миграцию иоиов, зависит от изменения энергии электростатического взаимодействия в процессе прохождения иоиов через 8-члениые кольца. Величина этого барьера для двухвалентных иоиов должна вдвое превышать величину барьера для одновалентных ионов. Одиако в данном случае ион бария ведет себя как одновалентный катион. [c.591]

    Б работах по изучению кинетики сорбции газов морденитом и левинитом [19, 36] были получены значения D при относительно небольших количествах сорбированных газов. Были определены коэффициенты диффузии для Са-, К-, Ва-, Na- и Li-модификаций морденита, а также для природного левинита, богатого Са. Результаты, приведенные в табл. 84, следует рассматривать как типичные. Они показывают, что коэффициенты диффузии быстро увеличиваются с уменьшением размеров диффундирующих молекул, в то время как величины энергетических барьеров уменьшаются. Для электро-нейтральных молекул эти барьеры возникают в результате перио-дически к колебаний энергии поляризации, энергии дисперсионного взаимодействия и энергии отталкивания по мере прохождения молекул- гостей через последовательные сужения внутри алюмо-силикатпрй решетки. Причем даже при диффузии этих катионов в еще менее открытой структуре анальцита имеет место непосредственная связь между радиусом катиона и энергетическим барьером. Это еще раз указывает на ту важнейшую роль, которую играют [c.387]

    Предполагают, что когда вза- имодействуют две молекулы, об- г ладающие необходимой энергией активации, то они вначале обра- зуют активированный комплекс, или переходное состояние, кото-рый затем разлагается с конечной скоростью с образованием продуктов реакции. Принимают, что скорость реакции определяется скоростью прохождения через переходное состояние, т. е. скоростью прохождения через потенциальный энергетический барьер (рис. 8.1). Концентрация активированного комплекса в любой момент определяется его равновесием с исходными молекулами. Высота барьера по отнощению к энергии исходного состояния равна энергии активации, а разность между энергиями начального и конечного состояний равна теплоте реакции (в случае, приведенном на рис. 8.1, реакция экзотермична). В детальном изложении теория соударений более сложна, но и тогда она приводит к выражению, аналогичному уравнению Аррениуса [уравнение (8.24)]. [c.311]

    Учитывая все приведенные выше данные относительно свойств связи Э—Э, можно предположить, что по сравнению с простой а-связью С—С она обладает дополнительной связью я-типа, образованной с участием электронов неподеленных электронных пар в высших электронных состояниях, причем дополнительное связывание максимально в ifu -конформации и нарушается в ттгракс-конформации. С этой точки зрения транс-барьер определяется энергетическими затратами на разрушение дополнительного связывания при прохождении через ш.ракс-положение. Наглядное представление описанного выше дополнительного связывания возможно при использовании, например, г -орбиталей элемента V, VI групп. [c.291]

    Второй путь влияния адсорбированного вещества заключается в появлении кажущегося предельного тока, обусловленного тем, что дополнительный энергетический барьер для прохождения ионов через адсорбционный слой в основном лежит вне двойного электрического слоя поэтому повышение потенциала электрода не ускоряет прохождения ионов через барьер, пока не будет достигнут потенпиал десорбции Фдес. Этот случай подробно описан в разделе 6. На свойства осаждающегося металла такая толстослойная адсорбция влияет путем огромного увеличения поляризации электрода при прохождении тока значительной плотности (потенциал электрода повышается примерно на 1 в), в результате чего образование новых объемных зародышей кристаллов чрезвычайно облегчается п получается мелкокристаллический или даже неявнокристаллический осадок металла. [c.121]


Смотреть страницы где упоминается термин Прохождение через энергетический барьер: [c.15]    [c.297]    [c.335]    [c.504]    [c.180]    [c.276]    [c.105]    [c.441]    [c.441]    [c.68]    [c.290]    [c.34]    [c.36]    [c.59]    [c.323]    [c.174]   
Смотреть главы в:

В мире катализа -> Прохождение через энергетический барьер




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Барьер

Барьер энергетический



© 2025 chem21.info Реклама на сайте