Теория столкновений

Первая мысль о том, что скорость реакций представляют функции, возрастающие с увеличением температуры, была высказана Аррениусом. Для этого он привлек теорию столкновений (соударений), объясняя, что продукты реакции образуются лишь при столкновении реагирующих частиц (молекул, атомов, ионов) друг с другом. Но не все столкновения между частицами эффективны и приводят к реакции, потому что в противном случае органические реакции были бы бесконечно более быстрыми, чем они являются в действительности. Успешными бывают лишь столкновения частиц, имеющих некоторую минимальную энергию – энергию активации. Многочисленные опыты привели к классическому кинетическому уравнению, называемому уравнением Аррениуса:

или (А предэкспоненциальный множитель, фактор частоты):

где Т – температура по шкале Кельвина;

R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(К*моль));

E_a – энергия активации, аррениусовская энергия активации (постоянная, характерная для данной реакции);

Z – число столкновений между реагирующими частицами;

Р – фактор вероятности (стерический фактор);

е – основание натурального логарифма;

К – константа скорости (фактор пропорциональности, связывающий действительную скорость с концентрацией различных реагентов: если все концентрации равны 1, общая скорость равна К).

Из уравнения Аррениуса видно, что скорость реакции сильно (экспоненциально) зависит от температуры. Согласно эмпирическому правилу, при повышении температуры на 10^оС реакции ускоряются в 2 – 4 раза (правило Вант-Гоффа).