Γιατί ένας ρυθμός χημικής αντίδρασης διπλασιάζεται όταν η συγκέντρωση ενός αντιδραστηρίου εξηγεί αυτό με όρους θεωρία σύγκρουσης;
Θεωρία σύγκρουσης
Η θεωρία σύγκρουσης δηλώνει ότι για να συμβεί μια χημική αντίδραση, τα μόρια αντιδραστηρίων πρέπει:
1. συγκρούσεις: Τα μόρια πρέπει να έρχονται σε επαφή μεταξύ τους.
2. συγκρούονται με επαρκή ενέργεια: Η σύγκρουση πρέπει να έχει αρκετή ενέργεια για να σπάσει τα υπάρχοντα ομόλογα και να σχηματίσει νέους. Αυτή η ελάχιστη ενέργεια ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης.
3. συγκρούονται με τον σωστό προσανατολισμό: Τα μόρια πρέπει να συγκρουστούν με τρόπο που να επιτρέπει την αλληλεπίδραση των αντιδραστικών τμημάτων.
Η επίδραση της συγκέντρωσης
Όταν διπλασιάζετε τη συγκέντρωση ενός αντιδραστηρίου, ουσιαστικά:
* Αυξήστε τον αριθμό των μορίων σε έναν δεδομένο τόμο: Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερα μόρια στον ίδιο χώρο.
* Αυξήστε τη συχνότητα των συγκρούσεων: Με περισσότερα μόρια που υπάρχουν, υπάρχουν περισσότερες ευκαιρίες για να συγκρουστούν μεταξύ τους.
διπλασιάζοντας το ρυθμό
Δεδομένου ότι οι συγκρούσεις αποτελούν προϋπόθεση για τις αντιδράσεις, ο διπλασιασμός της συχνότητας των συγκρούσεων οδηγεί άμεσα σε διπλασιασμό του ρυθμού αντίδρασης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι:
* Πιο επιτυχημένες συγκρούσεις: Περισσότερες συγκρούσεις σημαίνουν περισσότερες ευκαιρίες για συγκρούσεις με επαρκή ενέργεια και σωστό προσανατολισμό, οδηγώντας σε πιο επιτυχημένες αντιδράσεις.
* Ταχύτερη εξάντληση των αντιδραστηρίων: Με το διπλάσιο του αριθμού των συγκρούσεων, τα αντιδραστήρια καταναλώνονται σε διπλάσιο ρυθμό, το οποίο μεταφράζεται άμεσα σε διπλασιασμένο ρυθμό αντίδρασης.
Σημαντική σημείωση: Αυτή η εξήγηση υποθέτει ότι η αντίδραση είναι πρώτης τάξης σε σχέση με το αντιδραστήριο του οποίου η συγκέντρωση διπλασιάζεται. Με άλλα λόγια, ο ρυθμός αντίδρασης είναι άμεσα ανάλογος με τη συγκέντρωση αυτού του συγκεκριμένου αντιδραστηρίου. Εάν η αντίδραση δεν είναι πρώτη τάξη, η αλλαγή του ρυθμού μπορεί να μην είναι απλός διπλασιασμός.
Παράδειγμα:
Εξετάστε μια αντίδραση μεταξύ Α και Β:
A + B → Προϊόντα
Εάν η συγκέντρωση του Α είναι διπλασιαστεί, έχετε διπλάσιο αριθμό μορίων στον ίδιο χώρο. Αυτό οδηγεί σε δύο φορές περισσότερες συγκρούσεις μεταξύ Α και Β, και ως εκ τούτου δύο φορές περισσότερες επιτυχημένες αντιδράσεις ανά μονάδα χρόνου, με αποτέλεσμα να διπλασιαστεί ο ρυθμός αντίδρασης.
