Transformation

Reaktionsfortschritt

Abbildung 6. Energieschema für die Bildung eines aktivierten Komplexes.

Aktivierung ist die Übertragung einer solchen Energiemenge an Moleküle, dass bei effektiver Umwandlung Substanzen in einem aktivierten Zustand gebildet werden.

Transformation ist die Bildung von Reaktionsprodukten aus Substanzen in einem aktivierten Zustand.

Wenn das System diese Energiebarriere nicht passieren kann, können darin keine chemischen Umwandlungen stattfinden. Dies bedeutet, dass dieses System chemisch inaktiv ist und etwas zusätzliche Energie zur Aktivierung benötigt. Die Menge dieser zusätzlichen Energie hängt davon ab, wie viel Energie das System bereits hat.

Die Energie des Ausgangssystems kann nicht kleiner sein als seine Nullenergie (dh bei 0 0 K). Um ein System zu aktivieren, reicht es aus, ihm zusätzliche Energie zuzuführen. Diese Energie wird die wahre Aktivierungsenergie genannt.

Die wahre Aktivierungsenergie eines elementaren chemischen Vorgangs ist die minimale Energie, die das Ausgangssystem über der Nullenergie (dh bei 0 0 K) haben muss, damit chemische Umwandlungen darin stattfinden können. Die Differenz zwischen der wahren Aktivierungsenergie der umgekehrten und der direkten Reaktion ist gleich dem thermischen Effekt der Reaktion am absoluten Nullpunkt.

Im Rahmen der Theorie der absoluten Reaktionsgeschwindigkeiten hat E. a. - die Differenz zwischen den Werten der durchschnittlichen Energie der aktivierten Komplexe und der durchschnittlichen Energie der ursprünglichen Moleküle.

Darstellungen über E. und. entstand in den 70er und 80er Jahren. 19. Jahrhundert als Ergebnis der Arbeit von J. van't Hoff und S. Arrhenius, die sich mit der Untersuchung der Auswirkung der Temperatur auf die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion befassten. Reaktionsgeschwindigkeit konstant k verbunden mit E. a. ( E)Die gleichung m Arrhenius:

k = k o e -E/RT

wobei R die Gaskonstante ist, T die absolute Temperatur in K ist, k o ist eine Konstante, die als präexponentieller Faktor der Geschwindigkeitskonstante bezeichnet wird. Diese auf der molekularkinetischen Theorie basierende Gleichung wurde später in der statistischen Physik unter Berücksichtigung einer Reihe vereinfachender Annahmen erhalten, von denen eine die Unabhängigkeit der E. a. von der Temperatur. Für die Praxis und für theoretische Berechnungen in relativ engen Temperaturbereichen gilt diese Annahme.

E. ein. kann auf verschiedene Weise experimentell gefunden werden. Einer von ihnen zufolge untersuchen sie die Kinetik der Reaktion bei mehreren Temperaturen (für Methoden siehe Artikel. Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion) und erstellen ein Diagramm in den Koordinaten In k - 1/T; Die Tangente der Steigung der Geraden in diesem Diagramm ist gemäß der Arrhenius-Gleichung gleich E. Für einstufige reversible Reaktionen (siehe Reversible und irreversible Reaktionen) E. a. Reaktionen in eine der Richtungen (vorwärts oder rückwärts) können berechnet werden, wenn die E. a. Reaktionen in einem anderen und die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante (aus thermodynamischen Daten). Für genauere Berechnungen sollte man die Abhängigkeit von E. a. von der Temperatur.

E. ein. komplexe Reaktionen ist eine Kombination aus E. a. Grundstufen. Manchmal wird zusätzlich zum wahren E. a., bestimmt durch die Arrhenius-Gleichung, das Konzept des "scheinbaren" E. a. verwendet. Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeitskonstanten von heterogenen katalytischen Reaktionen durch Änderungen in den Volumenkonzentrationen der Ausgangsmaterialien und Produkte bestimmt werden, dann ist das scheinbare E. a. unterscheidet sich von der wahren durch die Größe der thermischen Effekte, die die Prozesse der Adsorption und Desorption von Reaktanten auf der Katalysatoroberfläche begleiten. In Nichtgleichgewichtssystemen wie plasmachemischen Systemen (siehe Plasmachemie ) , Definition von E. a. ist eine sehr schwierige Aufgabe. In einigen Fällen ist jedoch eine formale Anwendung der Arrhenius-Gleichung möglich.

Energiediagramm der Reaktion.

Die Aktivierungsenergie beeinflusst den Wert der Reund ihre Abhängigkeit von der Temperatur erheblich: Je größer E a ist, desto niedriger ist die Geschwindigkeitskonstante und desto stärker beeinflusst sie die Temperaturänderung.

Abb.5. Energiediagramm der Reaktion A + B = C + D

Unter chemischer Katalyse versteht man die Beschleunigung chemischer Reaktionen unter Einwirkung geringer Stoffmengen (Katalysatoren). Nach einem vollständigen Zyklus zwischengeschalteter chemischer Wechselwirkungen stellt der Katalysator seine chemische Zusammensetzung wieder her.

Katalysatoren werden in homogene und heterogene unterteilt. Ein homogener Katalysator befindet sich in der gleichen Phase mit den Edukten, ein heterogener bildet eine eigenständige Phase, die durch eine Grenzfläche von der Phase getrennt ist, in der sich die Edukte befinden. Typische homogene Katalysatoren sind Säuren und Basen. Als heterogene Katalysatoren werden Metalle, deren Oxide und Sulfide eingesetzt.

Reaktionen des gleichen Typs können sowohl mit homogenen als auch mit heterogenen Katalysatoren ablaufen. So werden neben sauren Lösungen festes Al 2 O 3 , TiO 2 , ThO 2 , Alumosilikate und Zeolithe mit sauren Eigenschaften verwendet. Heterogene Katalysatoren mit basischen Eigenschaften: CaO, BaO, MgO.

Heterogene Katalysatoren haben in der Regel eine hochentwickelte Oberfläche, wozu sie auf einem inerten Träger (Kieselgel, Aluminiumoxid, Aktivkohle etc.) verteilt sind.

Für jeden Reaktionstyp sind nur bestimmte Katalysatoren wirksam. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Säure-Base-Katalysatoren gibt es Oxidations-Reduktions-Katalysatoren; sie sind durch das Vorhandensein eines Übergangsmetalls oder seiner Verbindung (Co +3, V 2 O 5 +, MoO 3) gekennzeichnet. In diesem Fall erfolgt die Katalyse durch Änderung der Oxidationsstufe des Übergangsmetalls.

Viele Reaktionen werden mit Hilfe von Katalysatoren durchgeführt, die durch Koordination von Reaktanten am Atom oder Ion des Übergangsmetalls (Ti, Rh, Ni) wirken. Eine solche Katalyse wird als Koordinationskatalyse bezeichnet.

Weist der Katalysator chirale Eigenschaften auf, so wird aus einem optisch inaktiven Substrat ein optisch aktives Produkt erhalten.

In der modernen Wissenschaft und Technik werden häufig Systeme aus mehreren Katalysatoren verwendet, die jeweils unterschiedliche Stufen der Reaktion beschleunigen. Der Katalysator kann auch die Geschwindigkeit einer der Stufen des katalytischen Zyklus erhöhen, die von einem anderen Katalysator durchgeführt wird. Hier findet die „Katalyse der Katalyse“ oder die Katalyse der zweiten Ebene statt.

Enzyme spielen die Rolle von Katalysatoren in biochemischen Reaktionen.

Es gibt homogene und heterogene Katalyse, aber für jede von ihnen sind die Hauptgesetzmäßigkeiten wie folgt:

1. Der Katalysator nimmt aktiv am elementaren Akt der Reaktion teil und bildet entweder Zwischenverbindungen mit einem der Reaktionsteilnehmer oder einen aktivierten Komplex mit allen Reaktanten. Nach jedem elementaren Akt wird es regeneriert und kann mit neuen Molekülen reagierender Substanzen interagieren.

2. Die Geschwindigkeit einer katalytischen Reaktion ist proportional zur Katalysatormenge.

3. Der Katalysator hat eine Selektivität der Wirkung. Es kann die Geschwindigkeit einer Reaktion ändern und die Geschwindigkeit einer anderen nicht beeinflussen.

4. Der Katalysator ermöglicht, dass die Reaktion anders und schneller abläuft als in Abwesenheit eines Katalysators.

Die Geschwindigkeit kann durch Verringern der Aktivierungsenergie, Erhöhen des präexponentiellen Faktors oder beides erhöht werden. Beispielsweise wird die thermische Zersetzung von Acetaldehyd CH 3 CHO CH 4 + CO durch Joddampf katalysiert, was eine Abnahme der Aktivierungsenergie um 55 kJ/mol bewirkt. Diese Abnahme bewirkt eine Erhöhung der Geschwindigkeitskonstante um einen Faktor von etwa 10.000.

5. Der Katalysator beeinflusst die Lage des thermodynamischen Gleichgewichts nicht. Es ändert gleichermaßen die Geschwindigkeit von Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen.

6. Wenn bestimmte Substanzen, Promotoren genannt, hinzugefügt werden, erhöht sich die Aktivität des Katalysators; die Zugabe von Inhibitoren verringert die Reaktionsgeschwindigkeit.

Homogene Katalyse.

Bei der homogenen Katalyse ist der Katalysator ein Molekül oder Ion in einer homogenen Lösung. Bei der homogenen Katalyse bilden der Katalysator und alle Reaktionspartner eine gemeinsame Phase.
Ein Beispiel für homogene Katalyse ist die durch Joddampf katalysierte Reaktion der thermischen Zersetzung von Acetaldehyd CH 3 CH 4 + CO. In Abwesenheit von Joddampf E a= 191,0 kJ/mol, in ihrer Gegenwart E a= 136,0 kJ/mol. Die Geschwindigkeitskonstante erhöht sich um den Faktor 10.000. Denn die Reaktion verläuft in zwei Stufen:

CH 3 SOHN + I 2 \u003d CH 3 I + HI + CO

CH 3 I + HI \u003d CH 4 + I 2

Die Aktivierungsenergie jedes Schrittes ist kleiner als die Aktivierungsenergie der nichtkatalytischen Reaktion.

Die homogene Katalyse umfasst viele Säure-Base-Reaktionen, Komplexbildungsreaktionen, Redoxreaktionen, zahlreiche Hydrierungsreaktionen, Sulfatierungsreaktionen usw.

3. Säure- und Basenkatalyse

Säuren und Basen wirken in vielen Reaktionen als Katalysator, d. h. sie nehmen an der Reaktion teil und werden selbst nicht verbraucht (Hydrolyse-, Alkylierungs-, Veresterungsreaktionen usw.). Es gibt drei Arten der Säure-Base-Katalyse:

4. Homogene katalytische Reaktionen, die durch komplexe Verbindungen katalysiert werden

Die Reaktionen der Reduktion, Hydrierung, Oxidation, Isomerisierung, Polymerisation unter industriellen Bedingungen werden in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt - Komplexverbindungen (Metallionen der Gruppe VIII des Periodensystems Fe, Co, Ni, Ru sowie Cu, Fg , Hg, Cr, Mn). Das Wesen der katalytischen Wirkung besteht darin, dass Metallionen als Donatoren oder Akzeptoren von Elektronen wirken. Die chemische Wechselwirkung zwischen reagierenden Molekülen, die um das zentrale Metallion koordiniert sind, wird durch Polarisierung der Moleküle und eine Abnahme der Energie einzelner Bindungen erleichtert. Das zentrale Metallion ist eine Brücke, die elektronische Übergänge zwischen reagierenden Molekülen erleichtert.

5. Enzymatische Katalyse

Enzyme sind die erstaunlichsten Katalysatoren. Viele Reaktionen in lebenden Organismen sind mit ihnen verbunden, weshalb sie oft als biologische Katalysatoren bezeichnet werden. Die enzymatische Katalyse ist ein komplexeres Phänomen als die konventionelle Katalyse. Die hohe Organisation der Prozesse der enzymatischen Katalyse wird durch die Besonderheit der Wechselwirkung in einem lebenden Organismus bestimmt, die mit einer speziellen Kombination der molekularen Struktur von Enzymen und Substraten verbunden ist, die bei enzymatischen Reaktionen als Reaktanten bezeichnet werden.

6. Heterogene Katalyse

Heterogene Katalyse findet an der Grenzfläche statt. Die erste beobachtete heterogene katalytische Reaktion wurde von Priestley (1778) Dehydratisierung von Ethylalkohol auf aktivem Ton durchgeführt:

C 2 H 5 OH -- C 2 H 4 + H 2 O

In der Praxis sind zwei Arten der heterogenen Katalyse am häufigsten anzutreffen:

1) Verfahren, bei denen sich der Katalysator in der festen Phase und die Reaktanten in der flüssigen Phase befinden;

2) Prozesse, deren Katalysator sich in der festen Phase und die Reaktanten in der Gasphase befinden. Die Reaktion findet in der Regel an der Phasengrenze statt (und beginnt bei einigen mehrstufigen Prozessen), d.h. auf der Oberfläche eines Festkörpers - ein Katalysator.

61. Allgemeine Eigenschaften der Elemente der Gruppe II-A. Die biologische Rolle der S-Elemente der Gruppe II-A.

Elemente der Gruppe IIA haben die elektronische Formel ns 2 . Alle von ihnen sind Metalle, starke Reduktionsmittel, etwas weniger aktiv als die Alkalimetalle. Sie sind durch eine Oxidationsstufe von +2 und eine pWertigkeit von 2 gekennzeichnet. Bei der Bildung einer kovalenten Bindung kommt es zu einer s-Anregung eines Elektrons und einer sp-Hybridisierung von AOs. Elemente der Gruppe IIA können in drei Teile unterteilt werden: 1) Erdalkalimetalle Ca, Sr, Ba, Ra, deren Basen Alkalien sind, 2) Mg, dessen Base in Wasser leicht löslich ist, 3) Be, die Base davon ist eine amphotere Base. In der Natur liegen die Elemente der Gruppe IIA in Form von Salzen vor: Sulfate, Carbonate, Phosphate, Silikate. Diese Elemente werden durch Elektrolyse ihrer Salzschmelzen gewonnen. Elemente der Gruppe IIA sind leichte silbrige Metalle, die härter als Alkalimetalle sind.

Chemische Eigenschaften von Elementen

Elemente der Gruppe IIA sind weniger aktive Reduktionsmittel als Alkalimetalle. Ihre reduzierenden Eigenschaften nehmen von Beryllium zu Radium zu. Luftsauerstoff oxidiert Ca, Sr, Ba, Ra bei normaler Temperatur. Mg und Be sind mit Oxidfilmen bedeckt und werden nur beim Erhitzen durch Sauerstoff oxidiert:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

Aktive Reduktionsmittel, Metalle der Gruppe IIA, reagieren mit Nichtmetallen (z. B. Chlor), Wasser, Säuren:

Ca + Cl 2 = CaCl 2

Ca + 2 H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 

Erdalkalimetallhydride sind ionische salzartige Verbindungen und wechselwirken mit Wasser und Säuren:

CaH 2 + 2H 2 O Ca (OH) 2 + 2H 2

CaH 2 + 2HCl 2  CaCl2 + 2H 2

Oxide der Erdalkalimetalle Ca, Sr, Ba, Ra lösen sich in Wasser unter Bildung von Alkalien. Magnesiumoxid ist schwer wasserlöslich und hat nur basische Eigenschaften. Berylliumoxid, das in Wasser unlöslich ist, hat amphotere Eigenschaften.

CaClCaO + 2HCl 2 + H 2 O

Ca-, Sr-, Ba-, Ra-Hydroxide sind Alkalien, Mg-Hydroxid ist ein schwerlösliches basisches Hydroxid, Be-Hydroxid ist ein amphoteres Hydroxid.

Carbonate und Sulfate von Elementen der Gruppe IIA sind in Wasser schwer löslich. Carbonate lösen sich in Säuren:

C Wasserhärte (W) wird in Millimol Salzäquivalenten in 1 Liter Wasser gemessen: W = 1000 e, wobei C e die molare Konzentration von Salzäquivalenten (Normalität) von Salzen in Wasser ist.

Die Salze BaCl 2 und BaCO 3 sind giftig und werden als Insektizide verwendet. Magnesium ist ein wichtiger Strukturstoff, ist ein Spurenelement, ist Bestandteil des Chlorophylls. Gelöschter Kalk wird im Bauwesen verwendet. Calciumsalze, z. B. CaSO 4 2H 2 O - Gips - werden zum Vergipsen salzhaltiger Böden verwendet.

biologische Rolle.

Beryllium kommt sowohl in Pflanzen als auch in tierischen Organismen vor. Der Gehalt an Beryllium in lebenden Organismen beträgt 10 -7 %, d. h. es ist ein verunreinigendes Ultramikroelement. Die biologische Rolle von Beryllium ist noch nicht ausreichend untersucht. Berylliumverbindungen sind giftig und verursachen eine Reihe von Krankheiten (Beryllium-Rachitis, Berylliose etc.). Flüchtige Verbindungen von Beryllium sind besonders giftig. Negative Wirkung von Be 2 + aufgrund seiner chemischen Eigenschaften auf physiologische Prozesse.

Magnesium ist formal ein Makronährstoff. Sein Gesamtgehalt im Körper beträgt 0,027% (ca. 20 g). Die Topographie von Magnesium im menschlichen Körper ist wie folgt: Magnesium ist am stärksten in Dentin und Zahnschmelz, Knochengewebe konzentriert. Es reichert sich auch in Bauchspeicheldrüse, Skelettmuskulatur, Nieren, Gehirn, Leber und Herz an. Bei einem Erwachsenen beträgt der Tagesbedarf an Magnesium etwa 0,7 g.Das Mg-Ion ist wie das K-Ion ein intrazelluläres Kation.

In biologischen Flüssigkeiten und Geweben des Körpers kommt Magnesium sowohl in Form eines Aqua-Ions als auch in proteingebundenem Zustand vor, in dessen Menge das Hydrophosphat-Ion HPO gebildet wird. 2- und eine große Menge an Energie wird freigesetzt, vergeht mit einem Überschuss an Mg 2+.

Kalzium ist ein Makronährstoff. Sein Gesamtgehalt im Körper beträgt 1,4%. Kalzium kommt in jeder Zelle des menschlichen Körpers vor. Der Großteil des Kalziums befindet sich in Knochen- und Zahngewebe. Im Durchschnitt sollte ein Erwachsener 1 g Calcium pro Tag zu sich nehmen, obwohl der Bedarf an Calcium nur 0,5 g beträgt Mit der Nahrung zugeführtes Calcium wird im Darm nur zu 50 % resorbiert. Die relativ schlechte Resorption ist eine Folge der Bildung von schwerlöslichem Calciumphosphat Ca 3 (PO 4 ) 2 und Calciumsalzen von Fettsäuren im Magen-Darm-Trakt. Im Körper wird die Konzentration von Ca-Ionen durch Hormone reguliert.

In den Knochen und Zähnen eines Erwachsenen liegt etwa 1 kg Kalzium in Form eines unlöslichen kristallinen Minerals vor - Hydroxylapatit Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, dessen Bildung auftritt, wenn Ca-Ionen mit Phosphationen interagieren. Im Blut und in der Lymphe kommt Calcium sowohl in ionisiertem als auch in nicht ionisiertem Zustand vor - in Verbindungen mit Proteinen, Kohlenhydraten usw. Der Blutgerinnungsmechanismus besteht aus mehreren Stufen, abhängig vom Vorhandensein von ionisiertem Ca. Ca-Ionen sind an der Übertragung von Nervenimpulsen, der Muskelkontraktion und der Regulation des Herzmuskels beteiligt.

Die Konzentration von Ca-Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle beträgt jeweils 10 -6 und (2,25-2,8) 10 -3 mol / l. Da Kalzium innerhalb der Zelle praktisch nicht verwendet wird, wirkt es als Baustoff im Körper - in Knochen, Zähnen. Das Skelett ist der Hauptspeicher für Kalzium im Körper.

Aktivierter Komplex

Gruppierung von Atomen im entscheidenden Moment des elementaren Aktes einer chemischen Reaktion. Das Konzept von A. bis wird in der Theorie der Geschwindigkeiten chemischer Reaktionen häufig verwendet.

Am Beispiel einer gasförmigen bimolekularen Reaktion (Siehe Bimolekulare Reaktionen) der Bildung von Jodwasserstoff aus Wasserstoff- und Joddampf kann der Ablauf eines Elementarakts betrachtet werden:

H 2 + I 2 \u003d 2HI (1)

Wie die quantenmechanische Theorie zeigt, stoßen sich H 2 - und I 2 -Moleküle, wenn sie sich in einem Abstand nähern, der mit ihren Molekülabmessungen vergleichbar ist, mit einer Kraft ab, die mit abnehmendem Abstand schnell zunimmt. Die überwiegende Mehrheit der Stöße von H 2 - und I 2 -Molekülen in einem Gasgemisch führt zu keiner Reaktion, weil die Energie der thermischen Bewegung der Moleküle nicht ausreicht, um die Abstoßung zu überwinden. Für einen bestimmten, sehr kleinen Bruchteil von Molekülen ist die Intensität der thermischen Bewegung zufällig viel größer als der Durchschnitt; dies schafft die Möglichkeit einer so engen Annäherung der H 2 - und I 2 -Moleküle, dass neue chemische Bindungen zwischen den H- und I-Atomen entstehen und die zuvor bestehenden chemischen Bindungen H-H und I-I aufgebrochen werden. Die beiden gebildeten HI-Moleküle stoßen sich ab und laufen daher auseinander, womit der elementare Akt der Reaktion abgeschlossen ist. Navigieren Sie von der Linkposition aus

2HI \u003d H2 + I2 (2)

die Anordnung der Atome in einem A. bis ist die gleiche wie bei der direkten Reaktion (1), aber die Bewegungsrichtungen der Atome in den aktivierten Komplexen der Reaktionen (1) und (2) sind einander entgegengesetzt.

Die Energieverhältnisse im Elementarakt der Reaktion lassen sich schematisch anhand eines Diagramms darstellen, auf dem die potentielle Energie des reagierenden Systems aufgetragen ist U dargestellt als Funktion der sog. Reaktionskoordinate X, beschreibt die gegenseitige Anordnung von Atomen.

Gegeben sei ein sehr kleines Intervall Δ X (Reis. ) und unter der Annahme, dass die Konfiguration der Atome A. bis entspricht, wenn die Koordinate X einen Wert hat, der innerhalb dieses Intervalls liegt, ist es möglich, die Konzepte - die Konzentration aktivierter direkter Reaktionskomplexe in einem gegebenen Reaktionssystem mit + und ihre Lebensdauer τ einzuführen. Während der Zeit τ pro Volumeneinheit, mit + Akte der direkten Reaktion. Da die Geschwindigkeit der direkten Reaktion r + . ist dann die Anzahl der entsprechenden Reaktionsvorgänge pro Volumeneinheit pro Zeiteinheit

Da das Intervall Δ X klein ist, dann sind sowohl c + als auch τ proportional zu Δ X, so dass ihr Verhältnis nicht vom Wert einer willkürlich gewählten Größe Δ abhängt X. Mengen mit + und τ werden mit Methoden der statistischen Mechanik berechnet, wobei eine Reihe vereinfachender Annahmen verwendet werden, von denen die wichtigste die Annahme ist, dass die Reaktion die statistische Gleichgewichtsverteilung von Molekülen über Zustände nicht verletzt.

Gleichung (3) drückt den Grundgedanken der theoretischen Interpretation von Reaktionsgeschwindigkeiten basierend auf dem Konzept von A. aus. Sie erlaubt nicht nur eine Beurteilung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Konzentrationen der an der Reaktion beteiligten Substanzen, weiter Temperatur und andere Faktoren, sondern legt auch den absoluten Wert der Rate fest. Daher wird die Methode von A. bis. oft als Theorie der absoluten Reaktionsgeschwindigkeiten bezeichnet. Bei einigen vergleichsweise wenigen Reaktionen ist die Umstrukturierung chemischer Bindungen schwierig, so dass das Erreichen der Konfiguration der A. bis noch nicht die Durchführung der Reaktion gewährleistet. Um das Vorhandensein solcher Reaktionen zu berücksichtigen, die als nicht adiabat bezeichnet werden, wird ein zusätzlicher Faktor, der "Übertragungskoeffizient" oder "Übertragungskoeffizient", in die rechte Seite der Gleichheit (3) eingeführt; bei nichtadiabatischen Reaktionen ist es viel kleiner als Eins.

Die Grundkonzepte der A. bis.-Methode wurden oben am Beispiel einer homogenen Gasreaktion erläutert, aber die Methode wird auch auf Reaktionsgeschwindigkeiten in Lösungen, heterogene katalytische Reaktionen und allgemein auf die Berechnung von Geschwindigkeiten insgesamt angewendet Fälle, in denen die Umwandlung mit der Notwendigkeit einer zufälligen Konzentration thermischer Bewegungsenergie in einer Menge verbunden ist, die viel höher ist als die durchschnittliche Energie der Moleküle bei einer bestimmten Temperatur.

Ein Vergleich der Theorie der absoluten Reaktionsgeschwindigkeiten mit experimentellen Daten sowie eine theoretische Analyse ihrer Prämissen zeigt, dass diese Theorie, obwohl sie nicht ganz genau ist, gleichzeitig eine erfolgreiche Annäherung ist, die wegen ihrer Einfachheit wertvoll ist.

Zündete.: Glesston S., Leidler K., Eyring G., Theorie der absoluten Reaktionsgeschwindigkeiten, übers. aus dem Englischen, M., 1948.

M. I. Tyomkin.

Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978 .

Sehen Sie, was "aktivierter Komplex" in anderen Wörterbüchern ist:

In der Chemie dasselbe wie der Übergangszustand ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

- (chem.), das gleiche wie der Übergangszustand. * * * AKTIVIERTER KOMPLEX AKTIVIERTER KOMPLEX, in der Chemie gleichbedeutend mit Übergangszustand (siehe ÜBERGANGSZUSTAND) ... Enzyklopädisches Wörterbuch

aktivierter Komplex- aktyvintasis kompleksas statusas T sritis chemija apibrėžtis Nepatvarus, iš reaguojančiųjų medžiagų susidarantis ir skylantis į reakcijos produktus kompleksas. atitikmenys: engl. aktivierter Komplex rus. aktivierter Komplex... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

- (chem.), das gleiche wie der Übergangszustand ... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

(Übergangszustand)

Diese Theorie ist die einfachste und historisch die erste Version der statistischen Theorie chemischer Reaktionen. Entwickelt von E. Wigner, M. Polyani, G. Eyring, M. Evans in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts.

Die Theorie basiert auch auf der Idee der Kollision von Molekülen als unabdingbare Bedingung für die Reaktion, berücksichtigt aber gleichzeitig den Mechanismus der Kollision von Molekülen.

Betrachten wir eine solche Reaktion: A + B = C, dann können wir aufgrund der Übergangszustandstheorie sagen, dass diese Reaktion wie folgt abläuft: A + B ⇄ X ¹ ® C, wobei A und B die Ausgangsstoffe sind , X ¹ ist der Übergangskomplex , C ist das Produkt der Reaktion.

Was ist ein Übergangskomplex? Unmittelbar nach der Kollision der aktiven Moleküle A und B beginnt die Umverteilung chemischer Bindungen und die Bildung eines Übergangskomplexes. Ein Übergangskomplex ist ein Zustand interagierender Moleküle, in dem alte Bindungen noch nicht gebrochen und neue noch nicht entstanden sind, aber die Umverteilung von Bindungen bereits begonnen hat. Der Übergangskomplex liegt vor, wenn die Moleküle A und B ihre Individualität verloren haben und wir eine Kombination von Atomen zwischen A, B und C haben. Der Übergangszustand ist durch eine kontinuierliche Änderung der Abstände zwischen den interagierenden Atomen gekennzeichnet. Dies ist der wesentliche Unterschied zwischen einem Übergangskomplex und einem gewöhnlichen Molekül, bei dem die durchschnittlichen Abstände zwischen Atomen nicht von der Zeit abhängen. Der Übergangskomplex ist auch nicht mit Zwischenprodukten zu verwechseln, bei denen ebenfalls die Atomabstände unverändert bleiben.

Es sollte beachtet werden, dass die Bildung des Übergangskomplexes Energie erfordert. Die Energie, die benötigt wird, um die Reaktanten in den Zustand des Übergangskomplexes zu überführen, wird als Aktivierungsenergie bezeichnet. Da die Ausgangsmoleküle noch nicht zerfallen sind, sich aber die für die Moleküle der Reaktionsprodukte charakteristischen Bindungen bereits zu bilden begonnen haben, ist natürlich die Energie für den Übergang in den aktivierten Zustand (E a) kleiner als die Energie für den Bindungsbruch die Moleküle der Ausgangsstoffe: E a< E диссоциации. Таким образом, образование переходного комплекса – процесс энергетически более выгодный, чем полный распад вступающих в реакцию молекул. Превращение активированного комплекса в продукты реакции всегда является процессом экзотермическим.

Das Hauptpostulat der Übergangszustandstheorie ist, dass die Ausgangsstoffe immer im Gleichgewicht mit den Übergangskomplexen stehen: A+B ⇄ X ¹ ®C. Dann ist die chemische Gleichgewichtskonstante der Bildung des Übergangskomplexes gleich: . (26)

Aus diesem Ausdruck ergibt sich die Konzentration des Übergangskomplexes zu:

X¹ = [A]×[B] (27)

Dann wird der Übergangskomplex unter Bildung des Reaktionsprodukts C irreversibel zerstört. Das quantitative Merkmal dieses Prozesses ist die Zerfallsfrequenz des Übergangskomplexes - R.

Aus der statistischen Mechanik ist bekannt, dass die Zahl P nur von der Temperatur abhängt. Diese Abhängigkeit sieht so aus:

wobei k die Boltzmann-Konstante ist; h ist die Plancksche Konstante; T ist die absolute Temperatur.

Daher ist bei einer gegebenen Temperatur die Zahl P für alle Übergangszustände gleich, und die Geschwindigkeit jeder chemischen Reaktion hängt nur von der Konzentration der Übergangskomplexe ab:

V = (29)

Die Konzentration von Übergangszuständen ist jedoch durch Beziehung (27) mit der Konzentration von Reagenzien verknüpft, und daher erhalten wir durch Einsetzen des Werts von X¹ in Gleichung (29) einen Ausdruck für die Bildungsgeschwindigkeit von Reaktionsprodukten.

V = ×[A]×[B] (30)

Für die übliche Wechselwirkungsreaktion A + B ⇄ C gilt das Massenwirkungsgesetz:

V = k v [A]×[B] (31)

(Das Symbol k v wird im Gegensatz zur Boltzmann-Konstante für die Geschwindigkeitskonstante verwendet).

Wir setzen die rechten Teile der Gleichungen (30) und (31) gleich und erhalten:

kv = × oder kv =P× (32).

Gleichung (32) zeigt, dass bei einer gegebenen Temperatur die Revon der chemischen Gleichgewichtskonstante der Bildung des Übergangskomplexes und von der Zerfallshäufigkeit der Übergangskomplexe abhängt.

Gleichung (32) wird die Grundgleichung der Übergangszustandstheorie genannt.

Im Gegensatz zur Theorie der aktiven Stöße vergleicht die Theorie des Übergangszustands verschiedene mögliche Komplexe, zeigt deren mehr oder weniger Realisierbarkeit auf und ermittelt daraus den energetisch günstigsten Reaktionsweg.

Die chemische Kinetik basiert also auf zwei sich ergänzenden Theorien. Benutzt man die Übergangszustandstheorie zur Berechnung der absoluten Geschwindigkeiten von Elektrodenprozessen, Diffusionsprozessen etc., so beschreibt die Theorie aktiver Stöße in der Regel gut Reaktionen in der Gasphase.