pagbabago

Pag-unlad ng reaksyon

Figure 6. Energy scheme para sa pagbuo ng isang activated complex.

Ang pag-activate ay ang komunikasyon ng ganoong dami ng enerhiya sa mga molekula na, kapag sila ay epektibong na-convert, ang mga sangkap ay nabuo sa isang aktibong estado.

Ang pagbabagong-anyo ay ang pagbuo ng mga produkto ng reaksyon mula sa mga sangkap sa isang aktibong estado.

Kung hindi madaanan ng system ang energy barrier na ito, hindi maaaring mangyari ang mga pagbabagong kemikal dito. Nangangahulugan ito na ang sistemang ito ay hindi aktibo sa kemikal at nangangailangan ng karagdagang enerhiya para sa pag-activate. Ang halaga ng sobrang enerhiya na ito ay depende sa kung gaano karaming enerhiya ang mayroon na ang system.

Ang enerhiya ng paunang sistema ay hindi maaaring mas mababa sa zero energy nito (ibig sabihin, sa 0 0 K). Upang maisaaktibo ang anumang sistema, sapat na upang bigyan ito ng karagdagang enerhiya. Ang enerhiya na ito ay tinatawag na totoong activation energy.

Ang tunay na activation energy ng isang elementary chemical act ay ang pinakamababang enerhiya na ang paunang sistema ay dapat magkaroon ng higit sa zero energy (ibig sabihin, sa 0 0 K) upang mangyari ang mga pagbabagong kemikal dito. Ang pagkakaiba sa pagitan ng totoong activation energy ng reverse at direct reactions ay katumbas ng thermal effect ng reaksyon sa absolute zero.

Sa loob ng balangkas ng teorya ng ganap na mga rate ng reaksyon, E. a. - ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaga ng average na enerhiya ng mga aktibong complex at ang average na enerhiya ng orihinal na mga molekula.

Mga representasyon tungkol sa E. at. nagmula noong 70s at 80s. ika-19 na siglo bilang resulta ng gawain nina J. van't Hoff at S. Arrhenius, na nakatuon sa pag-aaral ng epekto ng temperatura sa bilis ng isang reaksiyong kemikal. Ang bilis ng reaksyon ay pare-pareho k nauugnay sa E. a. ( E)ang equation m Arrhenius:

k = k o e -E/RT

kung saan ang R ay ang pare-pareho ng gas, ang T ay ang ganap na temperatura sa K, k o ay isang pare-pareho, na tinatawag na pre-exponential factor ng rate constant. Ang equation na ito, batay sa molecular-kinetic theory, ay nakuha sa paglaon sa statistical physics, na isinasaalang-alang ang isang bilang ng mga nagpapasimpleng pagpapalagay, isa na rito ang pagsasarili ng E. a. mula sa temperatura. Para sa pagsasanay at para sa mga teoretikal na kalkulasyon sa medyo makitid na hanay ng temperatura, ang pagpapalagay na ito ay wasto.

E. a. ay matatagpuan sa eksperimento sa maraming paraan. Ayon sa isa sa kanila, pinag-aaralan nila ang kinetics ng reaksyon sa ilang mga temperatura (para sa mga pamamaraan, tingnan ang artikulo. Ang rate ng isang kemikal na reaksyon) at bumuo ng isang graph sa mga coordinate Sa k - 1/T; ang padaplis ng slope ng tuwid na linya sa graph na ito, alinsunod sa Arrhenius equation, ay katumbas ng E. Para sa mga one-step na reversible reaction (tingnan ang Reversible at irreversible reactions) E. a. ang mga reaksyon sa isa sa mga direksyon (pasulong o pabalik) ay maaaring kalkulahin kung ang E. a. mga reaksyon sa isa pa at ang pagdepende sa temperatura ng equilibrium constant (mula sa thermodynamic data). Para sa mas tumpak na mga kalkulasyon, dapat isaalang-alang ng isa ang pagtitiwala ng E. a. mula sa temperatura.

E. a. ang mga kumplikadong reaksyon ay kumbinasyon ng E. a. elementarya na mga yugto. Minsan, bilang karagdagan sa totoong E. a., na tinutukoy ng Arrhenius equation, ang konsepto ng "maliwanag" na E. a. ay ginagamit. Halimbawa, kung ang rate constants ng heterogenous catalytic reactions ay tinutukoy ng mga pagbabago sa volume concentrations ng mga panimulang materyales at produkto, kung gayon ang maliwanag na E. a. naiiba mula sa totoo sa pamamagitan ng magnitude ng mga thermal effect na kasama ng mga proseso ng adsorption at desorption ng mga reactant sa ibabaw ng catalyst. Sa mga non-equilibrium system, gaya ng plasma-chemical system (tingnan ang Plasma chemistry) , kahulugan ng E. a. ay isang napakahirap na gawain. Sa ilang mga kaso, gayunpaman, ang isang pormal na aplikasyon ng Arrhenius equation ay posible.

Energy diagram ng reaksyon.

Ang activation energy ay makabuluhang nakakaapekto sa halaga ng reaction rate constant at ang pagdepende nito sa temperatura: mas malaki ang E a, mas mababa ang rate constant at mas malaki ang epekto nito sa pagbabago ng temperatura.

Fig.5. Energy diagram ng reaksyon A + B = C + D

Ang kemikal na catalysis ay ang pagpapabilis ng mga reaksiyong kemikal sa ilalim ng pagkilos ng maliliit na halaga ng mga sangkap (catalysts). Pagkatapos ng kumpletong cycle ng intermediate chemical interaction, ibinabalik ng catalyst ang kemikal na komposisyon nito.

Ang mga katalista ay nahahati sa homogenous at heterogenous. Ang isang homogenous na katalista ay nasa parehong yugto sa mga reactant, ang isang heterogenous ay bumubuo ng isang independiyenteng yugto, na pinaghihiwalay ng isang interface mula sa yugto kung saan matatagpuan ang mga reactant. Ang mga karaniwang homogenous catalyst ay mga acid at base. Ang mga metal, ang kanilang mga oxide at sulfide ay ginagamit bilang mga heterogenous catalyst.

Ang mga reaksyon ng parehong uri ay maaaring magpatuloy sa parehong homogenous at heterogenous catalysts. Kaya, kasama ng mga solusyon sa acid, solid Al 2 O 3 , TiO 2 , ThO 2 , aluminosilicates, at zeolites na may acidic na katangian ay ginagamit. Heterogenous catalysts na may mga pangunahing katangian: CaO, BaO, MgO.

Ang mga heterogenous catalyst, bilang panuntunan, ay may mataas na binuo na ibabaw, kung saan sila ay ipinamamahagi sa isang inert carrier (silica gel, alumina, activated carbon, atbp.).

Para sa bawat uri ng reaksyon, ilang mga catalyst lamang ang epektibo. Bilang karagdagan sa mga acid-base na nabanggit na, may mga oxidation-reduction catalysts; ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang transition metal o ang tambalan nito (Co +3, V 2 O 5 +, MoO 3). Sa kasong ito, ang catalysis ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng estado ng oksihenasyon ng metal na paglipat.

Maraming mga reaksyon ang isinasagawa sa tulong ng mga catalyst na kumikilos sa pamamagitan ng koordinasyon ng mga reactant sa atom o ion ng transition metal (Ti, Rh, Ni). Ang nasabing catalysis ay tinatawag na coordination catalysis.

Kung ang catalyst ay may mga katangian ng chiral, kung gayon ang isang optically active na produkto ay nakuha mula sa isang optically inactive na substrate.

Sa modernong agham at teknolohiya, ang mga sistema ng ilang mga catalyst ay kadalasang ginagamit, na ang bawat isa ay nagpapabilis ng iba't ibang yugto ng reaksyon. Ang katalista ay maaari ring dagdagan ang bilis ng isa sa mga yugto ng catalytic cycle na isinasagawa ng isa pang katalista. Dito nagaganap ang "catalysis of catalysis" o second-level catalysis.

Ang mga enzyme ay gumaganap ng papel ng mga catalyst sa mga biochemical reaction.

Mayroong homogenous at heterogenous catalysis, ngunit para sa alinman sa kanila ang mga pangunahing regularidad ay ang mga sumusunod:

1. Ang catalyst ay aktibong nakikilahok sa elementarya na pagkilos ng reaksyon, na bumubuo ng alinman sa mga intermediate compound na may isa sa mga kalahok sa reaksyon, o isang activated complex na may lahat ng mga reactant. Pagkatapos ng bawat elementarya, ito ay muling nabuo at maaaring makipag-ugnayan sa mga bagong molekula ng mga tumutugon na sangkap.

2. Ang rate ng catalytic reaction ay proporsyonal sa dami ng catalyst.

3. Ang katalista ay may selectivity ng pagkilos. Maaari nitong baguhin ang rate ng isang reaksyon at hindi makakaapekto sa rate ng isa pa.

4. Ang katalista ay nagpapahintulot sa reaksyon na magpatuloy sa ibang paraan, at sa mas mabilis na bilis kaysa sa ginagawa nito kapag walang katalista.

Ang bilis ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pagpapababa ng activation energy, pagtaas ng pre-exponential factor, o pareho. Halimbawa, ang thermal decomposition ng acetaldehyde CH 3 CHO CH 4 + CO ay na-catalyzed ng singaw ng iodine, na nagiging sanhi ng pagbaba sa activation energy ng 55 kJ/mol. Ang pagbaba na ito ay nagdudulot ng pagtaas sa rate constant sa isang salik na humigit-kumulang 10,000.

5. Ang katalista ay hindi nakakaapekto sa posisyon ng thermodynamic equilibrium. Pareho nitong binabago ang rate ng parehong pasulong at pabalik na mga reaksyon.

6. Kapag ang ilang mga sangkap, na tinatawag na mga tagapagtaguyod, ay idinagdag, ang aktibidad ng katalista ay tumataas; ang pagdaragdag ng mga inhibitor ay binabawasan ang rate ng reaksyon.

homogenous catalysis.

Sa homogenous catalysis, ang catalyst ay isang molekula o ion sa isang homogenous na solusyon. Sa kaso ng homogenous catalysis, ang catalyst at lahat ng reactants ay bumubuo ng isang karaniwang yugto.
Ang isang halimbawa ng homogenous catalysis ay ang reaksyon ng thermal decomposition ng acetaldehyde CH 3 CH 4 + CO, na na-catalyzed ng singaw ng yodo. Sa kawalan ng singaw ng yodo E a=191.0 kJ/mol, sa kanilang presensya E a= 136.0 kJ/mol. Ang rate na pare-pareho ay tumataas ng isang kadahilanan na 10,000. Ito ay dahil ang reaksyon ay nagpapatuloy sa dalawang yugto:

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

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

Ang activation energy ng bawat hakbang ay mas mababa sa activation energy ng non-catalytic reaction.

Ang homogenous catalysis ay kinabibilangan ng maraming acid-base reactions, complex formation reactions, redox reactions, maraming hydrogenation reactions, sulfation reactions, atbp.

3. Acid at base catalysis

Ang mga acid at base sa maraming mga reaksyon ay kumikilos bilang isang katalista, ibig sabihin, nakikilahok sa reaksyon, sila mismo ay hindi natupok (mga reaksyon ng hydrolysis, alkylation, esterification, atbp. Mayroong tatlong uri ng acid-base catalysis:

4. Mga homogenous na catalytic reaction na na-catalyze ng mga kumplikadong compound

Ang mga reaksyon ng pagbawas, hydrogenation, oksihenasyon, isomerization, polymerization sa ilalim ng mga kondisyong pang-industriya ay isinasagawa sa pagkakaroon ng mga catalyst - kumplikadong mga compound (metal ions ng pangkat VIII ng periodic table Fe, Co, Ni, Ru, pati na rin ang Cu, Fg , Hg, Cr, Mn). Ang kakanyahan ng catalytic action ay ang mga metal ions ay kumikilos bilang mga donor o acceptors ng mga electron. Ang pakikipag-ugnayan ng kemikal sa pagitan ng mga tumutugon na molekula na pinag-ugnay sa paligid ng sentral na ion ng metal ay pinadali ng polariseysyon ng mga molekula at pagbaba ng enerhiya ng mga indibidwal na bono. Ang gitnang metal ion ay isang tulay na nagpapadali sa mga elektronikong transisyon sa pagitan ng mga tumutugon na molekula.

5. Enzymatic catalysis

Ang mga enzyme ay ang pinakakahanga-hangang mga katalista. Maraming mga reaksyon sa mga buhay na organismo ang nauugnay sa kanila, at samakatuwid sila ay madalas na tinatawag na biological catalysts. Ang enzymatic catalysis ay isang mas kumplikadong phenomenon kaysa sa conventional catalysis. Ang mataas na organisasyon ng mga proseso ng enzymatic catalysis ay tinutukoy ng kakaibang pakikipag-ugnayan sa isang buhay na organismo, na nauugnay sa isang espesyal na kumbinasyon ng molekular na istraktura ng mga enzyme at substrates, na tinatawag na mga reactant sa mga reaksyon ng enzymatic.

6. Heterogenous catalysis

Ang heterogenous catalysis ay isinasagawa sa interface. Ang unang naobserbahang heterogenous catalytic reaction ay isinagawa ng Priestley (1778) na pag-aalis ng tubig ng ethyl alcohol sa aktibong luad:

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

Sa pagsasagawa, ang dalawang uri ng heterogenous catalysis ay madalas na nakatagpo:

1) mga proseso, ang katalista ay nasa solid phase, at ang mga reactant ay nasa likidong bahagi;

2) mga proseso, ang katalista ay nasa solid phase, at ang mga reactant ay nasa gas phase. Ang reaksyon, bilang panuntunan, ay nangyayari (at sa ilang mga multistage na proseso ay nagsisimula) sa hangganan ng bahagi, i.e. sa ibabaw ng isang solidong katawan - isang katalista.

61. Pangkalahatang katangian ng mga elemento ng pangkat II-A. Ang biological na papel ng mga S-elemento ng pangkat II-A.

Ang mga elemento ng Group IIA ay may electronic formula ns 2 . Ang lahat ng mga ito ay mga metal, malakas na pagbabawas ng mga ahente, medyo hindi gaanong aktibo kaysa sa mga alkali na metal. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang estado ng oksihenasyon ng +2 at isang pvalency ng 2. Kapag ang isang covalent bond ay nabuo, ang isang s excitation ng isang electron at isang sp hybridization ng mga AO ay nagaganap. Ang mga elemento ng Group IIA ay maaaring nahahati sa tatlong bahagi: 1) alkaline earth metals Ca, Sr, Ba, Ra, ang mga base nito ay alkalis, 2) Mg, ang base nito ay bahagyang natutunaw sa tubig, 3) Be, ang base kung saan ay isang amphoteric base. Sa likas na katangian, ang mga elemento ng pangkat IIA ay nasa anyo ng mga asing-gamot: sulfates, carbonates, phosphates, silicates. Ang mga elementong ito ay nakuha sa pamamagitan ng electrolysis ng kanilang mga natutunaw na asin. Ang mga elemento ng Group IIA ay mga light silvery metal na mas matigas kaysa sa alkali metal.

Mga kemikal na katangian ng mga elemento

Ang mga elemento ng Group IIA ay hindi gaanong aktibong mga ahente ng pagbabawas kaysa sa mga metal na alkali. Ang kanilang mga nagpapababang katangian ay tumataas mula sa beryllium hanggang radium. Ang air oxygen ay nag-oxidize ng Ca, Sr, Ba, Ra sa normal na temperatura. Ang Mg at Be ay natatakpan ng mga pelikulang oxide at na-oxidize lamang ng oxygen kapag pinainit:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

Ang mga aktibong ahente ng pagbabawas, mga metal ng pangkat IIA, ay tumutugon sa mga hindi metal (halimbawa, klorin), tubig, mga acid:

Ca + Cl 2= CaCl 2

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 

Ang alkaline earth metal hydride ay mga ionic salt-like compound at nakikipag-ugnayan sa tubig at mga acid:

CaH 2 + 2H 2 O Ca (OH) 2 + 2H 2

CaH 2 + 2HCl 2  CaCl2 + 2H 2

Ang mga oxide ng alkaline earth na mga metal Ca, Sr, Ba, Ra ay natutunaw sa tubig na may pagbuo ng alkalis. Ang magnesium oxide ay bahagyang natutunaw sa tubig at mayroon lamang mga pangunahing katangian. Ang Beryllium oxide, na hindi matutunaw sa tubig, ay may mga katangian ng amphoteric.

CaClCaO + 2HCl 2 + H 2 O

Ang Ca, Sr, Ba, Ra hydroxides ay alkalis, Mg hydroxide ay isang matipid na natutunaw na basic hydroxide, Be hydroxide ay isang amphoteric hydroxide.

Ang mga carbonates at sulfate ng mga elemento ng pangkat IIA ay bahagyang natutunaw sa tubig. Ang carbonates ay natutunaw sa mga acid:

C Ang katigasan ng tubig (W) ay sinusukat sa millimoles ng katumbas ng asin sa 1 litro ng tubig: W = 1000 e, kung saan ang C e ay ang molar na konsentrasyon ng mga katumbas (normalidad) ng mga asin sa tubig.

Ang mga asin na BaCl 2 at BaCO 3 ay nakakalason at ginagamit bilang pamatay-insekto. Ang magnesiyo ay isang mahalagang structural material, ay isang trace element, ay bahagi ng chlorophyll. Ang slaked lime ay ginagamit sa pagtatayo. Calcium salts, halimbawa, CaSO 4 2H 2 O - gypsum - ay ginagamit para sa gypsuming saline soils.

biyolohikal na papel.

Ang Beryllium ay matatagpuan sa mga halaman gayundin sa mga organismo ng hayop. Ang nilalaman ng beryllium sa mga buhay na organismo ay 10 -7 %, ibig sabihin, ito ay isang ultramicroelement ng karumihan. Ang biological na papel ng beryllium ay hindi pa napag-aralan nang sapat. Ang mga compound ng Beryllium ay nakakalason at nagiging sanhi ng maraming sakit (beryllium rickets, berylliosis, atbp.). Ang mga pabagu-bagong compound ng beryllium ay lalong nakakalason. Negatibong epekto ng Be 2 + sa mga prosesong pisyolohikal dahil sa mga katangiang kemikal nito.

Magnesium ay pormal na isang macronutrient. Ang kabuuang nilalaman nito sa katawan ay 0.027% (mga 20 g). Ang topograpiya ng magnesiyo sa katawan ng tao ay ang mga sumusunod: ang magnesiyo ay puro sa pinakamalaking lawak sa dentin at enamel ng ngipin, tissue ng buto. Naiipon din ito sa pancreas, skeletal muscles, bato, utak, atay at puso. Sa isang may sapat na gulang, ang pang-araw-araw na pangangailangan para sa magnesium ay humigit-kumulang 0.7 g. Ang Mg ion, tulad ng K ion, ay isang intracellular cation.

Sa mga biological na likido at tisyu ng katawan, ang magnesium ay matatagpuan kapwa sa anyo ng isang aqua ion at sa isang estado na nauugnay sa mga protina, sa dami kung saan nabuo ang hydrophosphate ion HPO. 2- at ang isang malaking halaga ng enerhiya ay inilabas, pumasa na may labis na Mg 2+.

Ang calcium ay isang macronutrient. Ang kabuuang nilalaman nito sa katawan ay 1.4%. Ang calcium ay matatagpuan sa bawat cell ng katawan ng tao. Ang karamihan ng calcium ay matatagpuan sa mga tisyu ng buto at ngipin. Sa karaniwan, ang isang may sapat na gulang ay dapat kumonsumo ng 1 g ng calcium bawat araw, bagaman ang pangangailangan para sa calcium ay 0.5 g lamang. Ang calcium na pinangangasiwaan kasama ng pagkain ay 50% lamang ang hinihigop sa mga bituka. Ang medyo mahinang pagsipsip ay bunga ng pagbuo sa gastrointestinal tract ng matipid na natutunaw na calcium phosphate Ca 3 (PO 4) 2 at mga calcium salt ng mga fatty acid. Sa katawan, ang konsentrasyon ng mga Ca ion ay kinokontrol ng mga hormone.

Sa mga buto at ngipin ng isang may sapat na gulang, ang tungkol sa 1 kg ng calcium ay nasa anyo ng isang hindi matutunaw na kristal na mineral - hydroxylapatite Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, ang pagbuo ng kung saan ay nangyayari kapag ang mga Ca ions ay nakikipag-ugnayan sa mga phosphate ions. Sa dugo at lymph, ang calcium ay matatagpuan pareho sa isang ionized at non-ionized na estado - sa mga compound na may mga protina, carbohydrates, atbp. Ang mekanismo ng coagulation ng dugo ay binubuo ng isang bilang ng mga yugto, depende sa pagkakaroon ng ionized Ca. Ang mga Ca ions ay kasangkot sa paghahatid ng mga nerve impulses, pag-urong ng kalamnan, regulasyon ng kalamnan ng puso.

Ang konsentrasyon ng mga Ca ions sa loob at labas ng cell, ayon sa pagkakabanggit, ay 10 -6 at (2.25-2.8) 10 -3 mol / l. Dahil ang calcium ay halos hindi ginagamit sa loob ng cell, ito ay gumaganap bilang isang materyal na gusali sa katawan - sa mga buto, ngipin. Ang balangkas ay ang pangunahing imbakan ng calcium sa katawan.

Na-activate na complex

pagpapangkat ng mga atomo sa mapagpasyang sandali ng elementarya na pagkilos ng isang kemikal na reaksyon. Ang konsepto ng A. to. ay malawakang ginagamit sa teorya ng mga rate ng mga reaksiyong kemikal.

Ang kurso ng elementarya ay maaaring isaalang-alang sa halimbawa ng isang gaseous na bimolecular na reaksyon (Tingnan ang Bimolecular reactions) ng pagbuo ng hydrogen iodide mula sa hydrogen at iodine vapor:

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

Tulad ng ipinapakita ng quantum mechanical theory, kapag ang H 2 at I 2 na mga molekula ay lumalapit sa layo na maihahambing sa mga sukat ng molekular, tinataboy nila ang isa't isa sa pamamagitan ng puwersa na mabilis na tumataas sa pagbaba ng distansya. Ang karamihan sa mga banggaan ng H 2 at I 2 na mga molekula sa isang halo ng gas ay hindi humahantong sa isang reaksyon, dahil ang enerhiya ng thermal motion ng mga molekula ay hindi sapat upang mapagtagumpayan ang pagtanggi. Para sa isang tiyak, napakaliit na bahagi ng mga molekula, ang intensity ng thermal motion ay nagkataon na mas malaki kaysa sa karaniwan; lumilikha ito ng posibilidad ng gayong malapit na paglapit ng mga molekula ng H 2 at I 2 na ang mga bagong bono ng kemikal ay lumitaw sa pagitan ng mga atomo ng H at I, at ang mga dating umiiral na mga bono ng kemikal na H-H at I-I ay nasira. Ang dalawang nabuong molekula ng HI ay nagtataboy sa isa't isa at samakatuwid ay naghihiwalay, na kumukumpleto sa elementarya na pagkilos ng reaksyon. Mag-navigate mula sa lokasyon ng link

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

ang pagkakaayos ng mga atomo sa isang A. to. ay magiging kapareho ng para sa direktang reaksyon (1), ngunit ang mga direksyon ng paggalaw ng mga atomo sa mga aktibong complex ng mga reaksyon (1) at (2) ay magkasalungat.

Ang mga relasyon sa enerhiya para sa isang elementarya na reaksyon ay maaaring ilarawan sa eskematiko gamit ang isang graph kung saan ang potensyal na enerhiya ng reacting system U ipinapakita bilang isang function ng tinatawag na. coordinate ng reaksyon X, naglalarawan sa magkaparehong pag-aayos ng mga atomo.

Ibinigay ang ilang napakaliit na pagitan Δ X (kanin. ) at ipagpalagay na ang pagsasaayos ng mga atom ay tumutugma sa A. hanggang., kung ang coordinate X ay may halaga na nasa loob ng agwat na ito, maaari nating ipakilala ang mga konsepto - ang konsentrasyon ng mga aktibong direktang reaksyon complex sa isang naibigay na sistema ng reaksyon na may + at ang kanilang panghabambuhay na τ. Sa panahon τ kada yunit ng dami, may + kilos ng direktang reaksyon. Dahil ang rate ng direktang reaksyon r + . ay ang bilang ng mga katumbas na pagkilos ng reaksyon sa bawat dami ng yunit sa bawat yunit ng oras, kung gayon

Dahil ang pagitan Δ X ay maliit, kung gayon ang parehong c + at τ ay proporsyonal sa Δ X, upang ang kanilang ratio ay hindi nakasalalay sa halaga ng isang arbitraryong napiling dami Δ X. Dami may + at τ ay kinakalkula sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng statistical mechanics, habang gumagamit ng isang bilang ng mga nagpapasimpleng pagpapalagay, kung saan ang pangunahing isa ay ang pagpapalagay na ang reaksyon ay hindi lumalabag sa istatistikal na pamamahagi ng balanse ng mga molekula sa mga estado.

Ang equation (3) ay nagpapahayag ng pangunahing ideya ng teoretikal na interpretasyon ng mga rate ng reaksyon batay sa konsepto ng A. hanggang. temperatura, at iba pang mga kadahilanan, ngunit nagtatatag din ng ganap na halaga ng rate. Samakatuwid, ang pamamaraan ng A. to. ay madalas na tinatawag na teorya ng ganap na mga rate ng reaksyon. Sa ilang medyo kakaunting reaksyon, mahirap ang muling pagsasaayos ng mga bono ng kemikal, kaya hindi pa ginagarantiyahan ng pagkamit ng pagsasaayos ng A. to. ang pagpapatupad ng reaksyon. Upang isaalang-alang ang pagkakaroon ng naturang mga reaksyon, na tinatawag na non-adiabatic, isang karagdagang kadahilanan, ang "transmission coefficient" o "transmission coefficient" ay ipinakilala sa kanang bahagi ng pagkakapantay-pantay (3); sa kaso ng mga nondiabatic na reaksyon, ito ay mas mababa kaysa sa pagkakaisa.

Ang mga pangunahing konsepto ng pamamaraang A. to. ay ipinaliwanag sa itaas gamit ang halimbawa ng isang homogenous na reaksyon ng gas, ngunit ang pamamaraan ay inilalapat din sa mga rate ng mga reaksyon sa mga solusyon, mga heterogenous na catalytic na reaksyon, at sa pangkalahatan sa pagkalkula ng mga rate sa lahat. mga kaso kapag ang pagbabago ay nauugnay sa pangangailangan para sa random na konsentrasyon ng thermal motion energy sa isang halaga na mas mataas kaysa sa average na enerhiya ng mga molekula sa isang naibigay na temperatura.

Ang paghahambing ng teorya ng ganap na mga rate ng reaksyon sa pang-eksperimentong data, pati na rin ang isang teoretikal na pagsusuri ng mga lugar nito, ay nagpapakita na ang teoryang ito, bagama't hindi masyadong tumpak, ay sa parehong oras ay isang matagumpay na pagtatantya, na mahalaga para sa pagiging simple nito.

Lit.: Glesston S., Leidler K., Eyring G., Teorya ng ganap na mga rate ng reaksyon, trans. mula sa English, M., 1948.

M. I. Thomkin.

Great Soviet Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia. 1969-1978 .

Tingnan kung ano ang "Activated Complex" sa iba pang mga diksyunaryo:

Sa kimika, kapareho ng estado ng paglipat ... Malaking Encyclopedic Dictionary

- (chem.), Kapareho ng estado ng paglipat. * * * ACTIVATED COMPLEX ACTIVATED COMPLEX, sa chemistry ay pareho sa transition state (tingnan ang TRANSITION STATE) ... encyclopedic Dictionary

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

- (chem.), kapareho ng estado ng paglipat ... Likas na agham. encyclopedic Dictionary

(transition state)

Ang teoryang ito ay ang pinakasimple at historikal ang unang bersyon ng istatistikal na teorya ng mga reaksiyong kemikal. Binuo ni E. Wigner, M. Polyani, G. Eyring, M. Evans noong 30s ng ikadalawampu siglo.

Ang teorya ay batay din sa ideya ng banggaan ng mga molekula bilang isang kailangang-kailangan na kondisyon para sa reaksyon, ngunit sa parehong oras ang mekanismo ng banggaan ng mga molekula ay isinasaalang-alang.

Kung isasaalang-alang natin ang gayong reaksyon: A + B = C, pagkatapos ay batay sa teorya ng estado ng paglipat, masasabi nating ang reaksyong ito ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod: A + B ⇄ X ¹ ® C, kung saan ang A at B ay ang mga panimulang sangkap , X ¹ ay ang transition complex , C ay ang produkto ng reaksyon.

Ano ang isang transition complex? Kaagad pagkatapos ng banggaan ng mga aktibong molekula A at B, ang muling pamamahagi ng mga bono ng kemikal at ang pagbuo ng isang transition complex ay magsisimula. Ang isang transition complex ay isang estado ng mga nakikipag-ugnayang molekula kapag ang mga lumang bono ay hindi pa nasira, at ang mga bago ay hindi pa nabubuo, ngunit ang muling pamamahagi ng mga bono ay nagsimula na. Ang transition complex ay kapag ang mga molekula A at B ay nawala ang kanilang sariling katangian at mayroon tayong kumbinasyon ng mga atomo na nasa pagitan ng A, B at C. Ang estado ng paglipat ay nailalarawan sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na pagbabago sa mga distansya sa pagitan ng mga nakikipag-ugnayang atomo. Ito ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng kumplikadong paglipat at isang ordinaryong molekula, kung saan ang average na distansya sa pagitan ng mga atom ay hindi nakasalalay sa oras. Ang transition complex ay hindi rin dapat malito sa mga intermediate na produkto, kung saan ang mga distansya sa pagitan ng mga atom ay nananatiling hindi nagbabago.

Dapat tandaan na ang pagbuo ng transition complex ay nangangailangan ng enerhiya. Ang enerhiya na kinakailangan upang baguhin ang mga reactant sa estado ng transition complex ay tinatawag na activation energy. Dahil ang mga paunang molekula ay hindi pa nabubulok, ngunit ang mga bono na katangian ng mga molekula ng mga produkto ng reaksyon ay nagsimula nang mabuo, kung gayon, natural, ang enerhiya ng paglipat sa activated na estado (E a) ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng pagsira ng bono. sa mga molekula ng mga paunang sangkap: 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.

Ang pangunahing postulate ng teorya ng estado ng paglipat ay ang mga paunang sangkap ay palaging nasa ekwilibriyo sa mga kumplikadong paglipat: A+B ⇄ X ¹ ®C. Pagkatapos ang chemical equilibrium constant ng pagbuo ng transition complex ay katumbas ng: . (26)

Mula sa expression na ito, ang konsentrasyon ng transition complex ay:

X ¹ = [A]×[B] (27)

Pagkatapos ang transition complex ay hindi maibabalik na nawasak sa pagbuo ng produkto ng reaksyon C. Ang dami ng katangian ng prosesong ito ay ang dalas ng pagkabulok ng transition complex - R.

Ito ay kilala mula sa statistical mechanics na ang bilang P ay nakasalalay lamang sa temperatura. Ang dependency na ito ay mukhang:

kung saan ang k ay ang Boltzmann constant; h ay ang pare-pareho ng Planck; Ang T ay ang ganap na temperatura.

Samakatuwid, para sa isang naibigay na temperatura, ang bilang P ay pareho para sa lahat ng mga estado ng paglipat, at ang rate ng anumang kemikal na reaksyon ay nakasalalay lamang sa konsentrasyon ng mga kumplikadong paglipat:

V = (29)

Gayunpaman, ang konsentrasyon ng mga estado ng paglipat ay nauugnay sa konsentrasyon ng mga reagents sa pamamagitan ng kaugnayan (27) at samakatuwid, pinapalitan ang halaga ng X ¹ sa equation (29), nakakakuha kami ng isang expression para sa rate ng pagbuo ng mga produkto ng reaksyon.

V = ×[A]×[B] (30)

Sa karaniwang reaksyon ng pakikipag-ugnayan A + B ⇄ C, ang batas ng mass action ay naaangkop:

V = k v [A]×[B] (31)

(Ginagamit ang simbolo na k v para sa pare-pareho ang rate, kabaligtaran sa pare-parehong Boltzmann).

Itinutumbas natin ang mga tamang bahagi ng mga equation (30) at (31), nakukuha natin:

kv = × o kv =P× (32).

Ang equation (32) ay nagpapakita na sa isang naibigay na temperatura, ang reaction rate constant ay nakasalalay sa chemical equilibrium constant ng pagbuo ng transition complex at sa dalas ng decomposition ng transition complexes.

Ang equation (32) ay tinatawag na basic equation ng transition state theory.

Kabaligtaran sa teorya ng mga aktibong banggaan, ang teorya ng estado ng paglipat ay naghahambing ng iba't ibang posibleng mga kumplikado, ipinapakita ang kanilang mas malaki o mas mababang kakayahang makamit, at bilang isang resulta ay tinutukoy ang masigasig na pinaka-kanais-nais na landas ng reaksyon.

Kaya, ang mga kemikal na kinetika ay batay sa dalawang teorya na umakma sa isa't isa. Kung ang teorya ng estado ng paglipat ay ginagamit upang kalkulahin ang ganap na mga rate ng mga proseso ng elektrod, mga proseso ng pagsasabog, atbp., kung gayon ang teorya ng mga aktibong banggaan ay mahusay na naglalarawan, bilang panuntunan, ang mga reaksyon sa yugto ng gas.