Молекулярность реакции

Число химических частиц, принимающих участие в одной стадии механизма реакции называется молекулярностъю данной стадии.

  • Стадия реакции, в которой участвует всего одна реагирующая частица, называется мономолекулярной стадией.
  • Стадия реакции, в которой принимают участие две реагирующие частицы, называется бимолекулярной стадией.
  • Стадия реакции, в которой принимают участие сразу три реагирующие частицы называется тримолекулярной стадией.

В приведенном выше примере все три стадии реакции являются бимолекулярными Молекулярность реакции не следует путать с полным порядком реакции. Реакция имеющая полный первый порядок, может протекать через целую последовательность мономолекулярных и бимолекулярных стадий.

теория столкновений

Теория столкновений была развита в рамках кинетической теории газов (см. разд 3.1) для объяснения зависимости скорости реакций от концентрации реагентов и температуры. Эта теория основана на трех важнейших постулатах:

1. Протекание реакций обусловлено столкновениями между реагирующими частицами.

2. Каждое столкновение может приводить к реакции только в том случае, если его энергия превосходит некоторую минимальную энергию.

3. Каждое столкновение приводит к реакции только в том случае, если сталкивающиеся частицы определенным образом ориентированы одна по отношению к другой.

Теория столкновений не обязательно должна применяться к тем реагирующим частицам, которые представлены в стехиометрическом уравнении реакции. Как мы уже видели, стехиометрическое уравнение описывает только результирующую реакцию. Механизм реакции может включать целый ряд стадий. Теория столкновений применяется только к одной конкретной стадии реакции.

Концентрация и теория столкновений

Выше было указано, что скорость химической реакции обычно возрастает при увеличении концентрации одного или нескольких реагентов. Теория столкновений объясняет это тем, что при возрастании концентрации должна увеличиваться частота столкновений частиц. А с возрастанием частоты столкновений должна увеличиваться и вероятность тех столкновений, которые обладают достаточной энергией для осуществления реакции.

Предположительный механизм разложения N2O5

Полное стехиометрическое уравнение 2N2O5 (г.) = 4NO2 (г.) + O2 (г.)

Экспериментальные данные Скорость реакции = k [N2O5]

В реакционной смеси обнаружены частицы NO и NO3 Предполагаемый механизм

1-я стадия является мономолекулярной, а 2-я и 3-я стадии-биомолекулярные. Самая медленная-2-я стадия, и, следовательно, она и является лимитирующей (скоростьопределяющей) стадией. На основании проведении довольно сложных математических выкладок можно показать, что предложенный механизм реакции приводит к кинетическому уравнению

Скорость реакции = к [N2O5]

Указанные математические выкладки основаны на использовании приближения стационарных концентраций. Это приближение в свою очередь основано на предположении, что через некоторое время после начала реакции устанавливается равенство

Скорость образования интермедиатов реакции =

= Скорость расходования интермедиатов реакции

В рассматриваемом примере интермедиатами реакции являютси NO и NO3.

Оглавление: