Θεωρία Σύγκρουσης
Βασικές έννοιες-Θεωρία σύγκρουσης
Σε αυτό το σεμινάριο για τη θεωρία σύγκρουσης, θα μάθετε τι κάνει μια σύγκρουση επιτυχημένη. Θα μάθετε επίσης για τους τρόπους αύξησης των συγκρούσεων και των ρυθμών αντίδρασης, καθώς και για τη σημασία της θεωρίας σύγκρουσης.
Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα
Κατανόηση της Κινητικής Μοριακής Θεωρίας
Ρυθμοί αντίδρασης και τρόπος προσδιορισμού του νόμου ποσοστού
Καταλύτες και Ενέργεια Ενεργοποίησης
Πίεση
Προσέγγιση σταθερής κατάστασης
Λεξιλόγιο για τη θεωρία σύγκρουσης
Καταλύτης – Μια ουσία που δεν καταναλώνεται σε μια αντίδραση, αλλά μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης και επιταχύνει μια αντίδραση. Μάθετε περισσότερα για τους καταλύτες εδώ.
Κινητική ενέργεια – Η ενέργεια ενός αντικειμένου λόγω κίνησης
Ενέργεια ενεργοποίησης – Η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να διαθέτει ένα αντιδρών για να αντιδράσει
Κινητική – Η μελέτη του ρυθμού και της ταχύτητας των αντιδράσεων
Εισαγωγή στη Θεωρία Σύγκρουσης
Η θεωρία σύγκρουσης δηλώνει ότι για να λάβει χώρα μια αντίδραση, τα αντιδρώντα πρέπει να συγκρούονται σωστά. Ο ρυθμός αντίδρασης είναι ίσος με τη συχνότητα των συγκρούσεων. Η θεωρία σύγκρουσης περιορίζεται στα αέρια επειδή οι συχνότητες των ατομικών συγκρούσεων μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια μόνο με αέρια. Ο Max Trautz πρότεινε τη θεωρία της σύγκρουσης το 1916, καθώς και ο William Lewis ανεξάρτητα το 1918.
Αποτελεσματικές συγκρούσεις
Μια αποτελεσματική σύγκρουση είναι αυτή που προκαλεί μια χημική αντίδραση. Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός των αποτελεσματικών συγκρούσεων, τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός αντίδρασης.
Για να είναι αποτελεσματική μια σύγκρουση στην παραγωγή χημικών αλλαγών, πρέπει να έχει αρκετή ενέργεια και σωστό προσανατολισμό. Οι επιτυχείς συγκρούσεις πρέπει να έχουν αρκετή κινητική ενέργεια για να διαταράξουν και να αναδιατάξουν τους δεσμούς μεταξύ των ατόμων, διαφορετικά απλά θα αναπηδήσουν το ένα από το άλλο σαν μπάλες. Η συχνότητα των συγκρούσεων μεταξύ δύο αντιδρώντων είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των αντιδρώντων. Για παράδειγμα, ο διπλασιασμός της συγκέντρωσης ενός αντιδρώντος θα διπλασιάσει τον αριθμό των συγκρούσεων. Σε θερμοκρασία δωματίου, ένα κυβικό εκατοστό αερίου έχει 10 συγκρούσεις το δευτερόλεπτο. Ωστόσο, εάν όλες αυτές οι συγκρούσεις ήταν επιτυχείς, όλες οι αντιδράσεις θα ολοκληρωνόταν μέσα σε ένα δευτερόλεπτο.
Ο προσανατολισμός των συγκρούσεων γίνεται πιο σημαντικός όσο πιο πολύπλοκα είναι τα μόρια στην αντίδραση. Για παράδειγμα, στην αντίδραση μεταξύ N2 O και NO, το οξυγόνο του N2 Το O πρέπει να χτυπήσει το άζωτο του ΝΟ για να συμβεί μια αντίδραση. Όσο πιο πολύπλοκα είναι τα μόρια, τόσο λιγότερος αριθμός συγκρούσεων θα έχει τον κατάλληλο προσανατολισμό για μια αντίδραση.
Συνοπτικά, για να είναι αποτελεσματική μια σύγκρουση για να προκαλέσει αντίδραση:
- Τα μόρια πρέπει να συγκρούονται
- Οι συγκρούσεις πρέπει να έχουν αρκετή ενέργεια (ενέργεια ενεργοποίησης)
- Τα μόρια πρέπει να έχουν τον σωστό προσανατολισμό
Αυξανόμενες συγκρούσεις
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που μπορούν να χειριστούν για να αυξηθεί ο αριθμός των συγκρούσεων και επομένως ο ρυθμός της αντίδρασης. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες παρατίθενται και εξηγούνται παρακάτω.
Συγκέντρωση αντιδρώντων
Όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση των αντιδρώντων, τόσο περισσότερα μόρια είναι διαθέσιμα για σύγκρουση.
Θερμοκρασία
Οι υψηλότερες θερμοκρασίες αναγκάζουν τα αντιδρώντα να έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια. Με περισσότερη κινητική ενέργεια, τα μόρια θα κινούνται πιο γρήγορα. Επομένως, τα αντιδρώντα θα συγκρούονται συχνότερα και με περισσότερη ενέργεια.
Πίεση
Με την αύξηση της πίεσης, ο χώρος μεταξύ των μορίων των αντιδρώντων μειώνεται. Με λιγότερο χώρο, τα μόρια θα συγκρούονται πιο συχνά.
Καταστάσεις ύλης
Τα αέρια είναι πιο γρήγορα από τα υγρά, τα οποία είναι πιο γρήγορα από τα στερεά. Για παράδειγμα, εάν οι άνθρωποι τρέχουν σε τυχαίες κατευθύνσεις σε ένα δωμάτιο, είναι πιο πιθανό να συγκρουστούν παρά αν περπατούν.
Καταλύτες
Οι καταλύτες επιταχύνουν τις αντιδράσεις και αλλάζουν τον μηχανισμό με τον οποίο τα μόρια συγκρούονται. Δεν καταναλώνονται από την αντίδραση και παραμένουν αναλλοίωτα. Οι καταλύτες επιταχύνουν την αντίδραση μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης που απαιτείται για μια αντίδραση.
Γιατί είναι σημαντική η Θεωρία Σύγκρουσης;
Η θεωρία σύγκρουσης εξηγεί πώς να αυξήσετε τους ρυθμούς αντίδρασης. Με την ανάλυση όλων των παραγόντων που αυξάνουν τις συγκρούσεις, χρησιμοποιούνται μαθηματικές εξισώσεις για να σχηματίσουν εξισώσεις ρυθμού. Οι ρυθμοί αντίδρασης εξαρτώνται από τους παράγοντες που αυξάνουν τις συγκρούσεις. Είναι σημαντικό να μπορείτε να προσδιορίσετε και να χειριστείτε τον ρυθμό μιας αντίδρασης για να δημιουργήσετε αποτελεσματικά τα απαραίτητα προϊόντα.
