II Teoria zderzeń aktywnych

Teoria zderzeń aktywnych wyjaśnia postać równania Arrheniusa czyli:

• co oznacza czynnik przedwykładniczy w tym równaniu,

• jaki związek zachodzi między energią aktywacji a mechanizmem reakcji i jak stała szybkości zależy wykładniczo od tej energii oraz od temperatury.

Rozważamy jednorodne reakcje dwucząsteczkowe przebiegające w fazie gazowej.

Założenia tej teorii:

• reakcja między dwiema cząsteczkami może zajść tylko w momencie ich zderzenia się,

• suma energii zderzających się cząsteczek przypadająca na określone stopnie swobody ich ruchu musi być większa od wartości progowej,

• cząsteczki traktujemy jako sztywne kule.

Dla reakcji: A + B → produkty ,

wychodząc ze wzoru na całkowitą liczbę zderzeń między cząsteczkami A i B

z_AB= N_AN_Bπ

[s^-1 m^-3]

oraz wyrażenia na energię

to

Jeżeli szybkość reakcji

r =

to liczba cząsteczek w 1 cm

, →
czyli

Przekształcając powyższe równanie i podstawiając wyrażenie -dN_A/dt

stwierdzamy, że szybkość elementarnej reakcji dwucząsteczkowej jest proporcjonalna do iloczynu stężeń substratów.

Stała szybkości jest zależna od temperatury:

po zlogarytmowaniu i zróżniczkowaniu względem T

Teorię zderzeń aktywnych uzupełnia dodatkowa hipoteza, która mówi: aby zderzające się cząsteczki uległy reakcji, muszą mieć oprócz dostatecznej energii odpowiednią wzajemną orientację przestrzenną w momencie zderzenia. A więc prawa strona równania musi być pomnożona przez współczynnik steryczny P.

, gdzie