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反应速率的过滤状态理论

发布时间:2022-05-22 00:38:16

1. 过渡态理论的反应速率决定步骤和产物决定步骤

从氯代叔丁烷水解反应来看,第一步反应的活化能比第二步反应大得多(ΔE1>ΔE2),因此,第一步反应需要更大的能量,第一步反应也比第二步反应慢得多。第一步反应是总反应速率的关键,称为反应速率决定步骤,第一步的过渡态称为速率决定过渡态。
如果在上述的氯代叔丁烷水溶液中加入第二种比水的亲核性更强的试剂。例如叠氮负离子N3-,则反应的主要产物为叔丁基叠氮化物,而原有产物叔丁醇很少。这是由于水和N3-分别与叔丁基正碳离子反应并相互竞争。对于两者来说,第一步均形成叔丁基正碳离子,是速率决定步骤,第二步反应是竞争反应(如图):
由于N3-的亲核性比水强,其第二步反应活化能更小,即ΔE2(H2O)>ΔE2(N3- ),(CH3)3C+与N3-反应要比水快 ,N3-在第二步反应的竞争中占了优势 ,故主要产物为(CH3)3CN3。由于第二步反应的势垒(ΔE2)比第一步(ΔE1)小得多,反应速率也高得多,是决定所得产物的步骤,因此称第二步反应为产物决定步骤。由此可见,如果知道一个有机反应中的中间体和过渡态的类型,并通过动力学方法确定其中的速率决定步骤和产物决定步骤,就能推知整个反应机理 。

2. 用过渡态理论解释化学反应速率

化学反应中生成产物过程中出现能量较高的过渡态物质,必须提供达到此过渡态物质所要求的最低能量(反应物+反应条件)才能使反应发生;
很多反应不是基元反应,需要分几步进行,比如一个反应分2 步进行,第一步反应活化能远大于第二步,那么在持续提供等同能量的基础下,显然第一步要慢得多,慢反应决定反应速率(相当于第二步因为太快被忽略掉了);
本人愚见,仅供参考,如有不当,请多指教。

3. 反应速率理论要点

反应速率理论要点,化学反应速率就是化学反应进行的快慢程度(平均反应速率),用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。在容积不变的反应容器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

4. 简述反应速率的两个理论

碰撞理论

过渡态理论
借本物理化学书
在动力学部分能找到
主要是速率常数的表达形式不一样

5. 请教活化能对反应速率的影响,用过渡态理论解释.

简单说,活化能是化学反应需要的最低能量,而分子的能量分布是脉冲状,也就是说达不到那温度,也有很少部分的分子能量可以达到活化能而反应.反之,即使整体达到了活化能,也有很少部分分子达不到活化能而不能反应.

6. 化学反应速率理论主要有哪些这些理论的共同点是什么

碰撞理论、过渡态理论和单分子反应理论等;共同点是分子内部有能量传递过程

7. 反应速率

化学反应速率就是化学反应进行的快慢程度(平均反应速率),用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。在容积不变的反应容器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。响因素
内因
1 化学键的强弱与化学反应速率的关系。例如:在相同条件下,氟气与氢气在暗处就能发生爆炸(反应速率非常大);氯气与氢气在光照条件下会发生爆炸(反应速率大);溴气与氢气在加热条件下才能反应(反应速率较大);碘蒸气与氢气在较高温度时才能发生反应,同时生成的碘化氢又分解(反应速率较小)。这与反应物X-X键及生成物H-X键的相对强度大小密切相关。

外因
压强条件

对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。若体积可变,恒压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就减小。因为体积增大,反应物的物质的量不变,反应物的浓度减小,单位体积内活化分子数就减小。

温度条件

只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)。

催化剂

使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。催化剂只能改变化学反应速率,却改不了化学反应平衡。

条件浓度

当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的。

其他因素

增大一定量固体的表面积(如粉碎),可增大反应速率,光照一般也可增大某些反应的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。

溶剂对反应速度的影响

在均相反应中,溶液的反应远比气相反应多得多(有人粗略估计有90%以上均相反应是在溶液中进行的)。但研究溶液中反应的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响,另外在溶液中有离子参加的反应常常是瞬间完成的,这也造成了观测动力学数据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。

在溶液中起反应的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后,才能彼此接触,反应后生成物分子也要穿过周围的溶剂分子通过扩散而离开。

扩散--就是对周围溶剂分子的反复挤撞,从微观角度,可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼,而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍,这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。

笼效应--就是指反应分子在溶剂分子形成的笼中进行多次的碰撞(或振动)。这种连续反复碰撞则称为一次偶遇,所以溶剂分子的存在虽然限制了反应分子作远距离的移动,减少了与远距离分子的碰撞机会,但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率并未减低。

据粗略估计,在水溶液中,对于一对无相互作用的分子,在依次偶遇中它们在笼中的时间约为10-12-10-11s,在这段时间内大约要进行100-1000次的碰撞。然后偶尔有机会跃出这个笼子,扩散到别处,又进入另一个笼中。可见溶液中分子的碰撞与气体中分子的碰撞不同,后者的碰撞是连续进行的,而前者则是分批进行的,一次偶遇相当于一批碰撞,它包含着多次的碰撞。而就单位时间内的总碰撞次数而论,大致相同,不会有数量级上的变化。所以溶剂的存在不会使活化分子减少。A和B发生反应必须通过扩散进入同一笼中,反应物分子通过溶剂分子所构成的笼所需要的活化能一般不会超过20kJ·mol-1,而分子碰撞进行反应的活化能一般子40 -400kJ·mol-1之间。

由于扩散作用的活化能小很多,所以扩散作用一般不会影响反应的速率。但也有不少反应它的活化能很小,例如自由基的复合反应,水溶液中的离子反应等。则反应速率取决于分子的扩散速度,即与它在笼中时间成正比。

从以上的讨论可以看出,如果溶剂分子与反应分子没有显著的作用,则一般说来碰撞理论对溶液中的反应也是适用的,并且对于同一反应无论在气相中或在溶液中进行,其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级,因而反应速率也大体相同。但是也有一些反应,溶剂对反应有显著的影响。例如某些平行反应,常可借助溶剂的选择使得其中一种反应的速率变得较快,使某种产品的数量增多。

溶剂对反应速率的影响是一个极其复杂的问题,一般说来:

⑴溶剂的介电常数对于有离子参加的反应有影响。因为溶剂的介电常数越大,离子间的引力越弱,所以介电常数比较大的溶剂常不利与离子间的化合反应。

⑵溶剂的极性对反应速率的影响。如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率比较大;反之,如反应物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反应速率必变小。

⑶溶剂化的影响,一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低,则可以使反应速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物,则一般常能使活化能增高,而减慢反应速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低,因而降低了活化能,就会使反应速率加快。

⑷离子强度的影响(也称为原盐效应)。在稀溶液中如果作用物都是电解质,则反应的速率与溶液的离子强度有关。也就是说第三种电解质的存在对于反应速率有影响.

5.当金属与电解质溶液反应时,如果金属中含有杂质,就会形成原电池,使反应速率增加,这就是粗锌比纯锌与酸的反应速率更快的原因。

8. 提高化学反应速率的理论基础

这是化学反应速率会考到的内容:
一、化学反应速率的含义及表示方法
1、含义:用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2、表示:vi
=△Ci/t
单位:mol•L-1
•time
-1(s-1、m-1、h-1等)
3、特点:
⑴对于反应
m
A(g)

n
B(g)→
p
C(g)

q
D(g)
(可逆反应)
化学计量数之比等于速率比,等于浓度变化量比,等于各物质的物质的量变化量之比。
即m
:
n
:
p
:
q
=vA
:
vB
:
vC
:
vD
=△CA:△CB:△CC:△CD
=△nA:△nB:△nC:△nD

对同一化学反应,用不同物质表示其化学反应的速率时,数值不同,但含义相同

比较同一反应在不同条件下的化学反应速率的大小,必须把不同条件下的不同物质表示的速率,换算成为同种物质同一单位表示的反应速率,才能比较
两点注意:①vi速率一律取正值即:vi
>
0
②纯固体、纯液体浓度为定值,一般不表示速率
二、影响反应速率的因素
内因:反应物本身的性质。
外因:1、浓度:
物质浓度越大反应速率越大(固体、纯液体除外)【固体反应物表面积的大小会影响化学反应速率】
2、压强:对于气体来说,增大压强就是增大反应物的浓度,因而可以增大化学反应速率。
对于非气体(固体、液体、溶液)来说,改变压强对反应速率
①恒温时:增加压强引起体积缩小引起浓度增大引起反应速率加快。
②恒容时:a.充入气体反应物引起浓度增大引起总压增大引起反应速率加快。
b.充入“惰气”引起总压增大,但各物质浓度不变,反应速率不变。
③恒压时:充入“惰气”引起体积增大引起各反应物浓度减少引起反应速率减慢。
3、温度:
每升高10℃
,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
4、催化剂:正催化剂能提高反应速率。催化剂在一定条件下活性最大。

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