Температура и энергия активации
Введено| English | Значение |
|---|---|
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | энергия активации |
| Boltzmann distribution/ˈbɒltsmən ˌdɪstrɪˈbjuːʃn/ | распределение Больцмана |
Почему нагревание ускоряет процесс
- Энергия активации ($E_A$) — это минимальная энергия, необходимая столкновению для того, чтобы стать эффективным.
- Распределение Больцмана показывает распределение энергий молекул.
- Повышение температуры вызывает значительный рост скорости реакции.
Энергия активации — это:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Реакцию могут вызвать только столкновения с энергией не менее энергии активации.
Повышение температуры увеличивает долю молекул с энергией выше энергии активации.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Таким образом, становится больше успешных столкновений.
Распределение Больцмана
- Кривая начинается в начале координат, имеет пик, затем убывает с длинным хвостом. Площадь под ней равна общему числу молекул.
- Только молекулы справа от $E_A$ обладают достаточной энергией для реакции.
Энергия активации и температура
доля с E ≥ Ea растет с T
Нагрев смещает распределение энергии вправо — теперь гораздо больше молекул превышает Ea, поэтому скорость резко возрастает.
На распределении Больцмана молекулы, способные к реакции, — это те, которые:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Молекулы с энергией выше Eₐ (правее линии) обладают достаточной энергией для реакции.
Соотнесите каждую идею с её значением.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Каждый пункт связывает термин с его верным значением.
Важность температуры
- При повышении температуры кривая смещается вправо, поэтому значительно большая доля молекул теперь превышает $E_A$.
- Молекулы также сталкиваются чаще, но первый эффект является более существенным.
- Именно поэтому небольшое повышение температуры даёт большой рост скорости.
Реакция происходит только при правильной ориентации и достаточной энергии столкновения
Основная причина, по которой более высокая температура ускоряет реакцию, заключается в том, что:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Кривая смещается вправо, поэтому значительно большее число молекул превышает Eₐ; это важнее, чем увеличение частоты столкновений.
Небольшое повышение температуры может вызвать значительный рост скорости реакции.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Поскольку доля реагирующих частиц резко возрастает с температурой, даже небольшое увеличение сильно ускоряет реакцию.
Представление о распределении Больцмана
- Повышение температуры сдвигает распределение Больцмана, так что значительно больше молекул превышают энергию активации.
- Именно поэтому небольшое повышение температуры может примерно удвоить скорость реакции.
Вы поняли
- энергия активации $E_A$ = минимальная энергия для эффективного столкновения
- на распределении Больцмана реагируют только молекулы с энергией > $E_A$
- более высокая температура → кривая смещается вправо → гораздо больше молекул превышают $E_A$ (главный эффект)
- поэтому небольшое повышение температуры → большой рост скорости