Температурная зависимость скорости химической реакции

Некоторая аналогия с распределением Больцмана – итоги сессии за разные семестры
Уравнение Аррениуса: k = B⋅e-Ea/RT

Температурная зависимость скорости химической реакции
1. Правило Вант-Гоффа (эмпирическое, неточное)
2. Уравнение Аррениуса (рассматривалось как следствие из уравнения Максвелла – Больцмана
Уравнение Аррениуса: k = B⋅e-Ea/RT

Теория активных столкновений
В теории активных столкновений считается, что акт превращения начальных веществ в конечные продукты совершается в момент столкновения активных молекул и протекает мгновенно. При этом молекулы рассматриваются как бесструктурные частицы.
(1) (2)

Теория активированного комплекса (АК) или теория переходного состояния. Основные положения.
1. Превращение проходит через образование АК – неустойчивую молекулу, отличающуюся по своему строению от конечных и исходных веществ, и существующую на некотором интервале пространства. Образование АК связано с преодолением энергетического барьера, т.е. АК находится на вершине этого барьера и имеет энергию, равную активации.
2. Активированный комплекс находится в равновесии с исходными веществами: A + B ↔ AB#
3. Каждый активированный комплекс переходит в продукты с равными вероятностями перехода АК в прямом и обратном направлениях. Полагают, что половина квазимолекул АК движется в направлении продуктов и половина – в сторону реагентов.
4. Скорость реакции равна скорости распада комплекса, концентрация которого мала. Теория позволяет рассчитывать константу скорости отдельной стадии, а не всего процесса, т.к. АК может быть несколько.

Поверхность потенциальной энергии для взаимодействия H2 + F∙ = HF + H∙ (3D – коллинеарная модель)
rH-H
rH-F
E

Поверхность потенциальной энергии для взаимодействия H2 + F∙ = HF + H∙ (2D – модель)
rH-H
rH-F

Для простейших случаев (для мономолекулярной реакции)
(3)
Смысл константы Q раскрывается далее. Несмотря на несколько разные температурные зависимости уравнений (1) и (3), они очень близки, поскольку принципиальным является член .

Энергетическая диаграмма реакции
A + B = … (не важно, что)
(A и B – сложные молекулы)
а) - без катализатора с при полном разрыве связей хотя бы водной молекуле и с образованием активного комплекса AB*;
б) – с катализатором при образовании активных комплексов AK# и (AB#)K и промежуточного вещества AK.
AB*
A = C + C’

Реакции, происходящие на границе раздела фаз, называются гетерогенными
В гетерогенной реакции всегда есть следующие стадии:
доставка вещества к границе раздела фаз (диффузия);
адсорбция (хемосорбция);
реакция;
десорбция;
удаление продуктов от границы реакции (диффузия продуктов).

В общем случае адсорбцией называется повышение концентрации одного из компонентов фазы у или на поверхности раздела фаз по сравнению с концентрацией этого компонента в объеме. В случае адсорбции газа на твердой поверхности адсорбцию можно понимать просто как «прилипание» молекул газа к поверхности. Твердое тело, на котором происходит адсорбция, называют адсорбентом; газ, который адсорбируется, называют адсорбтивом, а адсорбированные молекулы — адсорбатом.

Адсорбция может быть физической или химической. Химическую адсорбцию называют также хемосорбцией. В случае физической адсорбции молекулы адсорбата удерживаются на поверхности слабыми ван-дер-ваальсовыми силами и остаются неизменными. В случае хемосорбции молекулы адсорбата реагируют с поверхностью и образуют с ней более прочные химические связи.
Два способа ассоциативной адсорбции СО на металле М
Молекулы адсорбата могут диссоциировать (диссоциативная адсорбция).

P.S.: Давайте различать:
Абсорбция (лат. absorptio - поглощение, от absorbeo - поглощаю), поглощение веществ из газовой смеси жидкостями.
Адсорбция (от лат. ad - на, при и sorbeo - поглощаю), поглощение вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела.