衝突理論
化学反応がどのように起こるかをいつも推測していますか?応答が発生するための前提条件は何ですか?条件を満たしていても確実に反応するのか？そうですね、衝突理論はこれらすべての問題を解決するものです。したがって、最初に衝突理論を理解してから、衝突理論で説明されている条件についてさらに学習しましょう。
急速に変化する今日の世界では、化学プロセスの衝突理論とそれに関連する動力学が大幅に進歩しました。化学反応は、飲料水の容器から製鉄所、最速の自動車、人工的に作成された生体インプラントに至るまで、あらゆるものに存在します。
ウィリアム・ルイスとマックス・トラウツ (1916-1918) は、これらの化学反応をよりよく理解するために、「化学反応の衝突理論の定義」を発明しました。それでは、衝突理論について詳しく見ていきましょう。
衝突理論とは?
衝突理論は、化学反応、特にガスが関与する反応の速度を決定します。衝突理論は、化学反応が起こるためには、化学的に反応する化合物および元素の原子または分子が互いに出会うか、互いに崩壊しなければならないと仮定しています。
しかし、すべての接触が化学的調整につながるわけではありません。コンポーネントが一緒になって、反応の活性化エネルギーと同等の最小レベルの内部エネルギーを持つ場合にのみ、衝突が化学変化を引き起こします。
第二に、衝突する原子または分子は相互に結合して、必須の原子と電子の再配置のための余地を確保する必要があります。したがって、衝突仮説は、化学反応のペースは粒子間の衝突の頻度に比例すると述べています。
化合物と元素の分子または原子の衝突は、気体については (衝突理論の下で) ある程度確実にしか決定できないため、衝突理論は気相反応にのみ適用されます。
衝突理論は、化学反応がどのように発生し、さまざまな反応が異なる速度で発生する理由を説明します。理論では次のように説明されています:
- 化学反応を開始するには、反応する化合物の分子または原子が互いに相互作用する必要があります。
- 化学反応を成功させるには、相互作用する化合物の分子または原子が、分子の結合を破壊するのに十分なエネルギーを持っている必要があります。
- 温度が上昇すると、分子の移動が速くなり、衝突が激しくなり、結合の断片化と再配列の可能性が大幅に高まります。
- 中性分子反応は、1 つまたは複数の結合を伸ばしたり、曲げたり、変形させたりするのに必要な活性化エネルギーを得るまで発生しません。
| 好奇心旺盛 活性化エネルギーは、化学反応に抵抗しなければならないエネルギーの総量です。化学反応を開始するために必要なエネルギーの最小量です。 |
衝突理論とは:説明
前に説明したように、衝突理論の定義は、化学反応がどのように発生するか、およびさまざまな化学反応が異なる速度で発生する理由を定性的に説明します。次の簡単な二分子ステップを確認してください:
A と B の 2 つの分子があるとします。既存の結合が溶解し、新しい生成物を生成して反応を引き起こすために必要な新しい結合が発生するまで、それらは十分に接近する必要があります。
気体では、A と B の間の衝突率はそれらの濃度に比例します。 A の濃度が 2 倍になると、A と B の衝突の頻度が 2 倍になります。 B の濃度を上げても同じ効果があります。
分子が衝突するだけでは十分ではありません。プロセスを実行するには、正確な方向に向ける必要があります。分子は適切な側から衝突する必要があります。そうでない場合、接触は化学反応を引き起こしません。
化学反応が起こるには、分子の衝突エネルギーが反応の活性化エネルギー以上でなければなりません。この強度がなければ化学反応は起こりません。分子が既存の結合を分解して新しい結合を作るために必要なエネルギーは、新しい製品を生み出す上で重要な役割を果たします。
このエネルギーは、化学反応を実行するための分子の運動エネルギーとして知られています。この運動エネルギーが活性化エネルギー以上でなければ、化学反応は進行しません。
衝突理論の温度依存性
適切な熱エネルギーは、化合物または元素内の原子および分子の移動方向と相関します。
熱温度が高いほど、分子または原子がより速く移動し、より激しく衝突するため、結合が切断される可能性が高くなります。活性化エネルギーを与えるために熱エネルギーがよく使われる。
化学反応が終了し、新たな生成物が形成されると、活性化エネルギーが振動エネルギーとして回収され、熱として速やかに放出されます。その結果、分子は反応の活性化エネルギー以上のエネルギーで衝突しなければなりません。
衝突理論は反応速度を予測します。
2 分子の基本的な化学反応の場合、A + B → 新製品 、
反応速度は Rate =ZAB e
ここで、ZAB は 2 つの反応物 A と B の間の衝突の頻度を示し、e -Ea/RT は反応の活性化エネルギー以上のエネルギーを持つ分子の割合を示します。これが、さまざまな化学反応の速度が大きく異なる理由です。各化学反応には、異なる反応周波数と活性化エネルギーがあります。
効果的な衝突は、衝突理論のすべての要件を満たし、結果として新しい製品が形成されます。したがって、適切な分子配向と活性化エネルギーは、衝突理論における 2 つの重要な要件です。
| 自分でテスト Q.衝突理論で化学反応が進行するために必要な条件に言及してください。 答え: 以下は、化学反応が進行するために必要な条件です:
その結果、すべての基準が満たされると、衝突が発生します。 |
アレニウスの式
アレニウスの式は、化学反応の加速に対する温度の影響を定量化する数学的なステートメントであり、反応速度定数の計算に使用されるすべての推論式の基礎として機能します。反応速度定数は k、反応を引き起こす方法で分子と原子が接触する速度は A、化学反応の活性化エネルギーは E、一般的な気体定数は R (8.314 ジュール/ケルビン/モル) です。 、実際の温度は T です。この式は、多くの場合、指数関数として表されます。
k =Aexp(-E/RT),
化学反応温度のわずかな上昇が、反応速度定数のサイズを大幅に増加させることを示しています。
J.J.フッドは、温度によるさまざまなプロセスの速度定数の変動を研究した後、アレニウスの式を開発しました。この方程式は、事実上すべてのタイプの反応に適用できることを証明したスウェーデンの化学者 Svante Arrhenius にちなんで名付けられました。熱力学的平衡定数の方程式とは対照的に、彼は方程式の理論的基礎も提供しました。その後、化学反応の遷移状態理論と衝突理論により、数値定数 A と E が基礎となる化学プロセスを反映する量であることが実証されました。
結論
したがって、前の記事を読んだ後、学生は衝突理論とは何かを理解する必要があります。これは、化学反応、特にガスが関与する反応の速度を推定するために使用される理論です。
衝突仮説の定義によると、化学反応が起こるためには、反応する元素または化合物の構成要素 (原子または分子) が互いに接触する必要があります。
ただし、衝突理論の定義は化学変化をもたらす必要はありません。衝突は、成分が一緒になって反応の活性化エネルギーに等しい最小量の内部エネルギーを持つ場合にのみ、化学変化を生成します。
よくある質問
1.化学反応とは正確には何ですか?
答え 化学反応とは、1 つまたは複数の化合物または元素 (化学反応物とも呼ばれます) を、最終生成物として知られる 1 つまたは複数の異なる新しい化合物または元素に変換するプロセスまたは技術です。これらの物質の例は、化合物や元素です。化学反応により、反応物分子の構成原子が再構成され、さまざまな生成物が生成されます。
化学反応は、イノベーション、社会、生活に欠かせないものです。地球の起源はこれらの化学反応、環境、海洋に基づいており、すべての生物学的システムで機能する他のさまざまな複雑な反応は、これらの化学反応に依存しています。
2質量作用の法則を説明してください。
答え 質量作用の法則によれば、化学反応は常に反応成分生成物の質量に比例し、各質量は化学式で発生する指数に等しい累乗に増加します。この法則は、1864 年から 1879 年の間にノルウェーの科学者ピーター ワーゲとケイト M. グルドバーグによって発明されましたが、現在では歴史的な関連性のみが考慮されています。この法則は、化学反応の正しい平衡方程式を決定するのに役立ちましたが、現在では、速度が素反応のみを表すことが知られています.
3.衝突理論はどのように機能しますか?
答え 衝突理論が有効に機能するためには、反応物の分子は剛体の球体であると仮定され、化学反応はこれらすべての剛体の分子球体が互いに相互作用するときにのみ進行すると考えられています。ただし、すべての衝突が必ずしも新しい製品の形成につながるわけではないことに注意してください。相互作用する分子の適切な配向と活性化エネルギーは、生成物の出現に寄与する衝突の前提条件を確立します。
