Теория Активных Соударений (ТАС)

Рефераты по химии / Теории активации и механизмы элементарного акта / Теория Активных Соударений (ТАС)
Страница 1

2.1.1. Число двойных соударений между одинаковыми частицами

Одна частица в единицу времени пробежит «цилиндр соударения» (рис.), в котором затронет любую частицу, центр которой в него попадает, и его объём выражается через среднюю скорость частицы u и её диаметр :

(5.6)

Число частиц в этом цилиндре пропорционально его объёму и мольной концентрации. С ними-то и сталкивается одна частица. Полное же число столкновений в единичном объёме Z’ должно бы быть равно половине от произведе­ния числа соударений одной частицы на число всех частиц в объёме (удобно выразить его через мольную концентрацию), но, согласно газокинетической теории Максвелла, истинное число соударений Z превышает Z’ в 21/2 раз из-за ломаного характера траектории, увеличивающего вероятность встреч частиц в пространстве. Необходимые формулы имеют вид:

Підпис:

(5.7)

Примечание: Неискушённый читатель вправе удивиться столь простому и решительному способу подсчёта числа столкновений частиц – ведь, всякое соударение изменяет вектор скорости, и реальная траектория это ломаная линия. Однако учтём, что при упругом ударе изменяется лишь направление, а не модуль вектора скорости, и поэтому длина ломаной траектории, образуемой за единицу времени, остаётся равной линейной скорости частицы. Это подобно тому, как длина столярной складной линейки суммируется из её отдельных сегментов. Полезно отметить, что и уточнение числа соударений за счёт учёта постоянной смены ориентации движений, носит формальный характер, не меняя существа дела. Добавим, что газокинетический диаметр частиц понятие до известной степени условное и вводится для упрощения модели.

2.1.2. Число соударений между разными частицами (частицы вида 1 и частицы вида 2)

В формулу средней скорости следует подставить усреднённый диаметр и приведённую массу, и также нет необходимости уменьшать число соударений вдвое. Все прочие соображения те же самые . Поэтому при наличии всех сомножителей со слегка изменённым смыслом численный множитель возрастёт вдвое . Действительно, получаем

(5.8)

2.1.3. Число «горячих» частиц одного вида равно , откуда получаем:

1) число «горячих» соударений между молекулами одного вида

(5.9)

2) число «горячих» соударений между молекулами разных видов

(5.10)

2.1.4. Бимолекулярные элементарные акты. Два различных случая

1) Реагируют одинаковые частицы:

(M- частицы продукта )

Скорость первой стадии это число «горячих» частиц, образующихся в единицу времени, и, согласно стехиометрии, оно равно числу активных соударений. Это означает:

(5.11)

2) Реагируют различные частицы:

(M – частицы продукта)

(5.12)

Получена та же формула, что и для реакции одинаковых частиц. Здесь эмпирический поправочный множитель p называется стерическим фактором. Он характеризует отклонение от теоретического значения под влиянием любых факторов. Принято считать, что он возникает из-за поправок на вероятность встречи молекул своими активными регионами – теми, где находятся их реакционные центры.

Комментарий. Элементарные сведения из молекулярно-кинетической теории:

Средние скорости частиц идеального газа и их пропорция в распределении Максвелла:

и

(скорости: наиболее вероятная, средняя арифметическая, среднеквадратичная ). В принципе-то их отличия несущественны, и строго говоря, неважно, какую из них использует читатель Всё равно в приложениях далее появляется эмпирический поправочный стерический фактор, который обычно на многие порядки может отличатся от единицы .

Страницы: 1 2

Информация о химии

Флори (Flory), Пол Джон

Американский химик Пол Джон Флори родился в Стерлинге, маленьком городке штата Иллинойс, в семье Эзры Флори, священника-педагога, и Марты (в девичестве Брумбау) Флори, учительницы. После получения среднего образования в местной шк ...

Обнаружена внеземная природа натурального квазикристалла

Единственный в мире образец природного квазикристалла буквально упал на Землю из космоса. Таков вывод группы учёных, проанализировавших образец столь необычного материала. Напомним, именно за открытие квазикристаллов (quasicrysta ...

Ленгмюр (Lengmuir), Ирвинг

Американский химик Ирвинг Ленгмюр родился в Нью-Йорке, в Бруклине. Он был третьим ребенком в семье Чарльза и Сэйди (Каминг) Ленгмюр. Отец его, шотландец по происхождению, работал страховым агентом, а род его матери восходил к перв ...