Столкновения соударения молекул

Теория активных соударений. Эта теория исходит из того, что к химической реакции приводят только так называемые активные столкновения (соударения) молекул реагирующих веществ. Она непосредственно вытекает из факта существования многочисленных реакций, протекающих гораздо медленнее, чем позволяют молекулярные столкновения. Так, например, реакция между и О2 при обычных условиях практически не идет, хотя число двойных, столкновений каждой молекулы в 1 с составляет около 10 . [c.187]

Если плотность газа в системе так мала, что средняя длина свободного пробега имеет тот же порядок, что п расстояние между плоскостями, или больше, то в такой системе изменяется и механизм переноса. Перенос в этом случае происходит не посредством столкновений между молекулами газа, а в результате столкновений молекул с плоскостями (так как в среднем молекула не претерпевает соударений на пути от одной пластины к другой). Можно подсчитать перенос количества движения непосредственно [c.161]

Согласно теории двойных столкновений, взаимодействующие молекулы (независимо от структуры) смогут прореагировать лишь в результате соударения друг с другом. Число столкновений [c.38]

Малая скорость взаимодействия водорода с кислородом при низких температурах обусловлена высокой энергией активации этой реакции. Молекулы водорода и кислорода очень прочны любое столкновение между ними при комнатной температуре оказывается неэффективным. Лишь при повышенных температурах, когда кинетическая энергия сталкивающихся молекул делается большой, некоторые соударения молекул становятся эффективными и приводят к образованию активных центров. [c.346]

Почему нагревание вызывает столь значительное ускорение процесса Так как скорость реакции пропорциональна частоте столкновений между молекулами, то, на первый взгляд, это легко объяснить учащением соударений реагирующих частиц. Однако это предположение не подтверждается — скорость движения частиц при нагревании на 10° увеличивается всего лишь на 1—2%. Кроме того, если бы необходимым и достаточным условием протекания реакций являлось лишь соударение частиц, то нельзя было бы объяснить различие в скоростях процессов при одинаковых концентрациях реагентов было бы непонятным и действие катализатора, и его специфичность, и многое другое. Да и если бы каждое столкновение оканчивалось актом взаимодействия, то все реакции протекали бы со скоростью взрыва ведь молекулы, содержащиеся в 1 см газа, испытывают ежесекундно такое колоссальное число соударений, что ему отвечают скорости, превышающие экспериментальные в сотни миллиардов раз. Последнее соображение не перечеркивает обоснования уравнения вида (111.2), так как число столкновений, приводящих к реакции, пропорционально общему их числу. [c.108]

Здесь первое уравнение системы характеризует изменение числа молекул газа в элементарном фазовом объеме [г, r-j-dr], [vj, vj+dv ] за промежуток времени dt, вызванное соударениями молекул между собой, а также соударениями молекул газа с твердыми частицами. Второе уравнение системы характеризует изменение числа частиц твердой фазы в объеме [г, r+dr ], [v , 1 за тот же промежуток времени, вызванное соударениями частиц твердой фазы между собой, а также частиц твердой фазы и молекул газа. Точка над любой величиной означает дифференцирование величины по времени вдоль траектории частицы. Интегралы столкновений ( , = 1, 2) характеризуют изменение числа частиц -й фазы в фазовом объеме в результате воздействия -й фазы на i-ю. Интеграл столкновения можно представить в виде разности двух функций где — функция рождения, характеризующая число частиц, появившихся в фазовом объеме за время dt — функция гибели, характеризующая число частиц, покинувших фазовый объем за время dt. [c.163]

Фактор соударений при< столкновении разноименных молекул определяют го уравнению [c.369]

Рассмотрим сущность ко. Скорость любой реакции зависит от числа эффективных столкновений активированных молекул с обычными, а вероятность соударений — от длительности активации Та и концентрации молекул. Было вычислено, что Та = 10" —10-3 а интервал времени между соударениями составляет 10 —Ю З с это обеспечивает протекание реакции с нормальной для производственных условий скоростью. [c.21]

Выражение Л/( )е / квантовое больцмановское распределение. Константа скорости дезактивации к полагается пропорциональной числу двойных соударений AZq. В выражение для Агг вводится параметр X - эффективность дезактивации, позволяющий предполагать, что дезактивация происходит за 1/Х столкновений активной молекулы с молекулой инертного газа. [c.189]

Скорость любой реакции зависит от числа эффективных столкновений активированных молекул с обычными. Вероятность таких соударений, в свою очередь, зависит от длительности активации (т—средняя продолжительность существования активированных молекул) и концентрации. [c.31]

Акты химического превращения происходят при соударениях молекул, т. е. при их достаточном сближении, когда начинают проявляться силы отталкивания. При этом нормальная составляющая кинетической энергии соударяющихся молекул переходит в потенциальную и может быть затрачена на разрушение первоначальных связей в молекулах. Однако эти связи будут разрушены только в том случае, если возникающая потенциальная энергия превысит некоторый определенный предел — энергию активации. Обозначим энергию активации через Е. Необходимое условие для протекания бимолекулярной реакции типа Л ]-В = = продукты реакции, требующей столкновения двух молекул, можно записать в следующем виде [c.96]

Зависимость скорости реакции от температуры. Молекулярно-кинетическая теория газов и жидкостей дает возможность подсчитать число соударений между молекулами тех или иных веществ при определенных условиях. Если воспользоваться результатами таких подсчетов, то окажется, что число столкновений между молекулами веществ при обычных условиях столь велико, что все реакции должны протекать практически мгновенно. Однако в действительности далеко не все реакции заканчиваются быстро. Это связано с необходимостью преодоления энергетического барьера реакции — энергии активации. Это осуществляют только активные молекулы, имеющие энергию выше, чем Е ,. [c.197]

На основе молекулярно-кинетической теории газов была разработана для бимолекулярных реакций теория, получившая название теории активных соударений (TA ). Согласно этой теории реакция осуществляется при столкновении между молекулами реагирующих веществ. Во время столкновений происходит разрыв старых и образование новых химических связей. [c.272]

Еще М. В. Ломоносов указывал, что реагируют только сталкивающиеся молекулы. Число столкновений молекул данного вещества А с молекулами других реагирующих веществ пропорционально концентрации молекул А, число тройных столкновений двух молекул вещества А с молекулой другого компонента пропорционально квадрату концентрации и т. д. Поэтому, если бы реакция протекала в одну элементарную стадию, в едином соударении всех реагирующих молекул, ее скорость должна была бы быть пропорциональной концентрации реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов. [c.237]

Теория активных столкновений. Для осуществления реа щии с точки зрения теории активных столкновений достаточно тесного сближения частиц, а скорость взаимодействия должна быть пропорциональна числу столкновений в данном объеме за данный промежуток времени. Если бы каждое соударение было результативным, то все реакции протекали бы мгновенно, так как, согласно кинетической теории, в 1 см газа происходит ежесекундно примерно 10 соударений, причем за этот промежуток времени каждая молекула сталкивается с другими. 100 миллиардов раз. Однако расчеты, приведенные для бимолекулярных реакций, показали, что отношение числа реагирующих молекул к числу сталкивающихся составляет 10 10 . Эта колоссальная диспропорция объясняется несколькими причинами. Столкнувшиеся молекулы, чтобы прореагировать, должны быть определенным образом ориентированы в пространстве, т. е. образовать конфигурацию, способствующую разрыву одних и формированию других связей. Тем самым резко снижается вероятность взаимодействия при столкновении активных молекул. Так, например, бензойная [c.147]

Теплота является мерой энергии, переданной от одного тела к другому, за счет разницы температур этих тел. Эта форма передачи энергии связана с хаотическими столкновениями молекул соприкасающихся тел. При соударениях молекулы более нагретого тела передают энергию молекулам менее нагретого тела. Переноса вещества при этом не происходит. [c.95]

В уравнение Аррениуса входят две величины и Л, являющиеся некоторыми характеристиками каи дой реакции. Их физический смысл вытекает из следующих рассуждений. Необходимым условием начала химического взаимодействия между двумя молекулами должно быть их соударение. Однако не все соударения молекул заканчиваются актом химического взаимодействия, т. е. не все соударения эффективны. Более того, доля эффективных соударений от их общего числа, как правило, незначительна большая часть столкновений между молекулами не приводит к реакции. В этом легко убедиться, вычислив на основании кинетической теории газов возможное число соударений молекул и соответствующую этому числу скорость реакции, а затем сравнить ожидаемую (в расчете на 100%-ную эффективность) скорость с действительной первая будет во много раз больше последней. [c.121]

Выше отмечалось, что химические реакции между газами осуществляются в результате соударений молекул. Поэтому важно найти выражение для среднего числа таких двойных соударений, которое зависит от средних скоростей сталкивающихся молекул щ и 2-Представим себе, что молекулы двух сортов являются шариками с различными радиусами п и Г2, как это показано на рис. 1Х.4 (момент столкновения). Из рисунка видно, что столкновение происходит, если вторая моле- [c.121]

Почему же скорость реакции столь чувствительна к изменению. температуры При нагревании скорость движения частиц вещества, как показывает кинетическая теория газов (1У.2), повышается пропорционально /Г", пропорционально которому растет и число столкновений между молекулами реагентов. Если температура по-вышается на 100°, то число соударений возрастает всего в /373 273= 1,2 раза. Следовательно, основную причину сильного влияния температуры на скорость реакции следует искать в другом. [c.134]

Большинство соударений молекул не приводит к химическому взаимодействию между ними столкнувшись, они разлетаются в разные стороны, как упругие шары. Для осуществления элементарного акта реакции необходимо, чтобы электронные оболочки атомов реагентов, преодолевая взаимное отталкивание, вторглись одна в другую, что вызовет разрыв старых связей и возникновение новых, т. е. химическое превращение вещества. На это нужно затратить энергию. Поэтому лишь молекулы, обладающие избытком энергии по сравнению со средним запасом энергии всех молекул, могут преодолеть такой энергетический барьер, чтобы войти в химический контакт друг с другом. Но если процесс идет через стадию активированного комплекса, образование которого не требует немедленного перераспределения химических связей между атомами реагентов, то избыточный запас энергии у молекул реагентов, делающий их столкновение эффективным, может быть меньше. Поэтому протекание химических реакций через стадию образования активированного комплекса энергетически является более [c.134]

Оценка скорости адсорбции и диффузии весьма важна для расчетов адсорбционных и каталитических процессов., Прохождение фронта газа через капилляры (зерна катализатора, поры в грунтах и почвах и т. д.) описывается уравнением Клаузинга, выведенным для кнудсеновского режима (разреженного газа, для которого число соударений молекул меньше числа столкновений их со стенкой) [c.133]

По современным представлениям условием протекания реакции является столкновение молекул. Согласно молекулярно-кинетической теории число соударений молекул пропорционально У. Поэтому увеличение числа столкновений при нагревании на 10°С может вызвать возрастание скорости реакции всего на 1—2 , по никак не на 100—200" , что наблюдается в действительности. [c.19]

Константа скорости химической реакции показывает, какая доля из общего числа соударений молекул веществ А и В приводит к химическому взаимодействию. Если реакцию осуществляют путем столкновения одной молекулы А с одной молекулой В, то число столкновений, а следовательно, скорость реакции будет пропорциональна концентрациям веществ А и В. Если для химического превращения необходимо, чтобы одновременно сталкивались по две или по три одинаковые молекулы, то скорость реакции будет пропорциональна квадрату или соответственно кубу концентрации этого вещества. По числу молекул, участвующих в каждом элементарном акте, реакции называются мономо-лекулярными, бимолекулярными, тримолекулярными и т. д. [c.146]

Итак, скорость химической реакции определяется не числом общих столкновений в единицу времени, а числом столкновений активных молекул реагирующих веществ. Активация молекул происходит в результате соударений при тепловом двил ении, а также за счет других внешних причин действия лучистой энергии, электрического разряда, ультразвуковых колебаний, ионизирующих излучений и т. д. [c.125]

В действительности механизм многих реакций сложнее и не сводится только к механике соударений молекул. Так, реакции рекомбинации атомов в молекулы, для которых энергия активации близка к нулю, должны были бы протекать с очень большими скоростями, что на самом деле не наблюдается. Причина состоит в том, что образовавшиеся молекулы приобретают большой запас энергии, состоящий из суммы кинетической энергии столкнувшихся атомов и теплоты реакции. Для того чтобы быть устойчивой, такая молекула должна освободиться от избыточного запаса энергии. Если это не происходит, она вновь диссоциирует. Поэтому, например, рекомбинация атомов водорода реализуется только при тройных столкновениях с участием какой-либо нейтральной молекулы М 2Н+М Л1 +Н2, где М — молекула получившая избыток энергии, или поверхность тела, на которой произошло столкновение. [c.239]

Если кинетическая энергия соударений молекул углекислого газа и водорода будет меньше суммы со, + то столкнувшиеся молекулы не перейдут в достаточно активное состояние и произойдет простое упругое столкновение частиц. Лишь те столкновения, энергия которых равна или больше суммы f o, + приводят к образованию продуктов реакции, т. е. молекул H,0 и СО. [c.53]

Если общее количество вещества в рассматриваемой системе постоянно, то число химически активных соударений молекул, характеризующих прямую реакцию, со временем должно уменьшаться из-за снижения концентраций СО. и Н. число же активных столкновений молекул Н2О и СО с увеличением концентрации будет возрастать. При этом обязательно наступит такой момент, когда 1 станет равной 4. Начиная с этого момента времени и далее устанавливается химическое равновесие, т. е. в системе устанавливается такое состояние, при котором соотношение равновесных концентраций уже не зависит от времени. Такое равновесие называют динамическим. [c.54]

Используя модель упругого сферического соударения, можно вычислить частоту столкновения трех молекул А, В и С, рассчитав сначала стационарные концентрации бинарных комплексов АВ, ВС и СА. Если обозначить через Тдв, вс и Тса величины среднего времени жизни этих бинарных комплексов , то их стационарные концентрации ириближенно даются выражениями [c.271]

Величина А в уравнении (111.12) должна отвечать общему числу соударений молекул Z. Но обычно расчет Z дает иные результаты. Это расхождение оказалось тем более значительным, чем сложнее реагирующие молекулы. Спешим оговориться — указанное несоответствие практически не отражается на температурной зависимости скорости реакции и поэтому на величине энергии активации. Удовлетворительно передавая зависимость k от Т, уравнение (111.12) приводит к преувеличенным абсолютным значениям /г, во много раз (в отдельных случаях до стомиллионнократ) превышающим опытные величины. Это объясняется тем, что для взаимодействия необходим не только избыток энергии, но и определенная взаимная ориентация молекул течению процессов способствует столкновение молекул в положениях, когда в соприкосновение приходят их реакционноспособные связи или неподеленные пары электронов. [c.115]

T a — температура поверхности твердой частицы T j — ударная трансформанта [58] — полное сечение столкновения, которое интерпретируется в теории рассеяния как некоторая плош адь, обладаюш,ая тем свойством, что через нее проходят частицы -й фазы, рассеиваюш,иеся при соударении друг с другом в пределах некоторого телесного угла. Например, математическое ожидание числа столкновений между молекулами газа со скоростями из [V , vJ -(- vJ J и [vJ", vJ" - - dv "] соответственно за время dt в объеме [г, г + dr] определяется как ( v — vf ) ] vf — vf (г, vf, t) X X P2 (r, vf, t) dvf dvfdrdi. [c.164]

Сущность масс-спектрометрии состоит в том, что под действием электронного удара происходит диссоцггативная ионизация молекул органических соединений с образованием набора регистрируемых осколков, характеризующих гсходные молекулы. Процесс протекает при глубоком вакууме, исключающем соударения молекул, которые могли бы отразиться иа масс-спектрах. Ионизация молекул, т. е. отрыв валентных электронов и образование молекулярного иона, происходит при столкновении с электронами, имеющими энергию несколько выше порога ионизации (10— [c.93]

Расчетами установлено, что при I атм и 300"К, количество соударений единицы объема молекул азота с твердой поверхностью за 1 сек в 128 раз больше по сравнению с взаимными столкновениями единицы объема. молекул азота с газовыми молекулами. При 300 атм и 800"К количество соударений молекул водорода с твердой поверхностью за 1 сек в 14 раз больше по сравнению с взаимными столкновениями еди1шцы объема молекул азота с газовыми молекулами при этих же условиях. Видно, что присутствие твердой поверхности повышает количество соударений молекул газов в 14 128 раз, а время столкновения соответствешю снижается. Отметим, что время соударений с твердой поверхностью снижается при повышении температуры от 300 до 800"К, а также при повышении давления от 1 до 300 атм. Следовательно, наличие по- [c.34]

Для сложных реакций характерным является ход реакции через промежуточные простые этапы (цепной механизм), который в дальнейшем будет рассмотрен более подробно. Стехиометрическое соотношение для сложной реакции, например для тримолекулярной реакции 2На + О2 = 2Н2О, отражает только материальный баланс совокупности простых промежуточных реакций. Протекание простых реакций, например со столкновением двух молекул, реально. Однако вероятность тройного столкновения молекул невелика. Кроме того, сложные прямые реакции, как правило, требуют больших энергетических затрат на разрушение исходных молекул — энергии активации для них велики. Поэтому реакция протекает через промежуточные этапы, в которых часто принимают участие активные центры — отдельные атомы, радикалы, возбужденные молекулы. Для реакций с активными центрами значения энергии активации меньше. Для простых реакций, слагающих сложную, применимы приведенные зависимости для скорости реакции. Однако и для многих сложных реакций формально можно записать, что скорость реакции пропорциональна произведению концентраций в некоторых степенях, необязательно совпадающих со стехиометрическими коэффициентами. (Совпадение было бы, если бы протекание реакции строго соответствовало стехиометрическому уравнению и удовлетворяло теории соударений). Коэффициенты и степени подбираются так, чтобы удовлетворить опытным данным (если это возможно). Сумма показателей степени при концентрациях носит название порядка реакции. Константа скорости реакции для такого уравнения, которую можно назвать кажущейся или видимой, обычно все же с той или иной степенью точности удовлетворяет закону Аррениуса. [c.99]

Из кинетической теории газов была выведена теория бинарных соударений для реакций в газовой фазе. В смеси двух газообразных веществ А и В их молекулы должны столкнуться, чтобы между ними произошла химическая реакция. Было показано, что частота столкновений Z пропорциональна произведению концентраций [А] [В]. При условии, что каждое соударение приводит к химическому превращению, скорость реакции будет равна частоте соударений. Частота столкновений между молекулами определена теоретически. В этом случае Скоросп. реакции константа скорости бимолекулярной реакции в газо-иаиного меньше частоты вой фазе должна быть порядка 10" дм -моль -соу и1рС11ий -с . Хотя действительно есть реакции, константа скорости которых такого порядка например [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология