Kollisionsteorisystem, energi, exempel

De kollisionsteori Förklara hastigheterna i kemiska reaktioner ur ett bara molekylärt perspektiv. Det är därför nära kemisk kinetik. Istället för att närma sig hastigheter när det gäller koncentrationer gör det det baserat på kollisionsfrekvenser.

När du pratar om kollisioner kan bilden av några biljardbollar komma till minnet på att påverka varandra på bordet. Men molekyler, även om denna teori antar att dess former är sfäriska, uppträder inte på liknande sätt. Molekylära kollisioner skiljer sig åt på flera sätt, både rumslig och energi.

Denna teori, även om den kan vara matematiskt lite komplex och visa betydande variationer beträffande experimentella resultat, erbjuder en bild av synliga tolkningar och utan abstrakta aspekter.

Även om det används för gasformiga system eller mycket utspädda lösningar, kan dess principer sträcka sig till alla reaktion och fysiska medier.

[TOC]

Förhållanden för att reaktioner ska inträffa

Enligt kollisionsteorin finns det tre förutsättningar för reaktioner att inträffa:

• Kemiska arter (joner, molekyler, radikaler, etc.) De måste kollidera effektivt.
• De måste ha tillräckligt med energi för att deras länkar delar upp.
• Dessutom måste slagorientering vara mycket specifik.

Molekylkollisioner

Liksom i bowling sker reaktioner endast när effektiva kollisioner inträffar när det gäller energi och vägledning

Molekylära kollisioner delar något gemensamt med makroskopiskt: de förekommer främst mellan två arter eller kroppar. Två biljardbollar kolliderar med varandra, liksom en fotbollsboll mot en vägg, eller två projektiler mitt i luften. Det vill säga kollisioner när det gäller kemi och dess reaktioner tenderar att vara bimolekylär typ.

Kan tjäna dig: jonisering i fysik och kemi: koncept, process och exempel

Molekylerna är inte stilla, men de rör sig och roterar genom utrymmet som omger dem. På så sätt antas det att de drar en slags cirkel som kallas tvärsnitt, på vilken det finns sannolikheten för att en annan Colison -molekyl. På samma sätt anser teorin att molekyler är sfäriska för att förenkla matematiska modeller.

Två molekyler, hypotetiskt sfäriska, kan kollidera utan problem, även om det inte finns någon kemisk reaktion. Men det händer inte på samma sätt när det gäller tre, fyra eller fler molekyler.

Ju fler arter de bör kollidera för att komma från en produkt, desto mer osannolikt blir fenomenet. Detta förklaras visuellt att försöka att tre bollar eller projektiler kolliderar samtidigt tillsammans. Därför är bimolekylära kollisioner överlägset vanligaste.

System

Kollisionsteori är endast giltig för mjukvarusystem eller faser. Detta beror på att gaser visar beteende som kan beskrivas väl av deras kinetik.

För flytande faser eller mycket utspädda lösningar är reaktiva arter inslagna i en lösningsmedelsmolekylbur, med vilken de också kolliderar. Detta modifierar panoramaet, eftersom reaktionerna inte bara beror på kollisionsfrekvenserna, utan också på diffusionen av reaktantmolekylerna genom mediet.

Kollisionsenergier

Molekylerna kan kollidera långsamt eller mycket snabbt. Detta beror på hur stor sin energi, vilket i sin tur varierar avsevärt med temperaturen. Ju starkare kollisionen, sannolikheten för att det finns en kemisk reaktion kommer att öka, eftersom denna energi kan bryta de nödvändiga länkarna för att bilda nya.

Kan tjäna dig: monomerer

Denna energi kallas aktivering och_TILL, Och det är karakteristiskt för alla kemiska reaktioner. När temperaturen ökar kan medelvärdet av molekylerna matcha eller överskrida E_TILL, Så antalet effektiva kollisioner och därför ökar produkterna.

I närvaro av en katalysator och_TILL minskar, eftersom det tillhandahåller ytor och elektroniska medel som förmåner kollisioner. Resultatet: Reaktionshastigheten ökar utan att öka temperaturen eller tillsätta andra reagens.

Sterisk faktor

Kemiska arter kolliderar effektivt för att reagera och förutsäger denna teori vad som kommer att vara hastigheten på deras reaktioner. Emellertid har experiment visat att ju mer komplexa strukturerna för reagensen är, desto större är avvikelser eller skillnader mellan teoretiska och experimentella hastigheter.

Detta beror på att molekylerna är långt ifrån sfäriska, men har rumsligt alla slags geometrier. Det är här den steriska faktorn kommer in, ρ, med vilken den försöker korrigera reaktionshastigheterna så att teorins förutsägelser med de experimentella resultaten är bättre.

Exempel på reaktioner

Bimolekylär reaktion

Effektiv kollision mellan kväveoxider. Källa: Gabriel Bolívar.

Följande reaktion:

N₂O + no → n₂ + NEJ₂

Det används ofta för att förklara vad effektiv orientering betyder i molekylära kollisioner.

Molekylen n₂Eller, dyitrogenoxid, den kommer inte att reagera med NO, kväveoxid, såvida inte under kollisionen syreatomen (röd cirkel) hos N₂Eller chock direkt med kväveatomen (blå cirkel) i NO. Endast på detta sätt kommer produkterna N att komma från₂ och inte₂; Annars n molekyler₂O Och de kommer inte att studsa utan att reagera.

Kan tjäna dig: Gaseous State: Egenskaper, allmän lag, exempel

Detta är ett exempel på en bimolekylär kollision för en elementär bimolekylär reaktion. Även när reagens har tillräckligt med energi för att bryta länkarna, om orienteringen inte är lämplig, kommer det inte att finnas någon kemisk reaktion.

Unimolekylär reaktion

Kollisioner är också nödvändiga för cyklobutanisomerisering. Källa: Gabriel Bolívar.

I en unimolekylär elementär reaktion kan molekylära kollisioner också ingripa, även om det bara är en art som lider av omvandlingen eller nedbrytningen av dess länkar.

Tänk till exempel isomeriseringen av cyklobutanen för att ge upphov till en blandning av butaner. När temperaturen ökar kommer cyklobutanmolekyler att vibrera vid högre frekvenser och kollidera med större kraft. Produkterna visar emellertid att två cyklobutanmolekyler inte reagerar på varandra eftersom de annars skulle producera en förening med åtta kolhydrater.

I mitten kan det finnas föroreningar (Green Circle), som också kolliderar med cyklobutanen, särskilt på någon av dess C-C-länkar. Dessa kan vara ädla gaser, eller inte särskilt reaktiva molekyler som kväve.

Det kommer en tid då orenhet kommer att kollidera med tillräcklig energi för att bryta en av C-C-länkarna för cyklobutanen. Och sedan kommer dess molekyl att försöka ordna om och komma från en buuten, kännbar för sin dubbelbindning och dess linjära kedjestruktur.

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Glanssten. (1970). Fysikalisk fördrag. Aguilar. TILL. av utgåvor, Juan Bravo, 38, Madrid (Spanien).
3. Walter J. Moore. (1962). Fysisk kemi. (Fjärde upplagan). Longmans.
4. Wikipedia. (2020). Kollisionsteori. Hämtad från: i.Wikipedia.org
5. Redaktörerna för Enyclopaedia Britannica. (2020). Kollisionsteori. Britannica Encyclopaedia. Återhämtat sig från: Britannica.com
6. Clark Jim. (2018). Kolisionsteorin om reaktionshastigheter. Återhämtat sig från: Chemguide.co.Storbritannien
7. Lawson p. & Lägre S. (18 maj 2020). Colision Theory. Kemi librettexts. Återhämtad från: kem.Librettexts.org