Энергия активации химической реакции

Химическое превращение происходит только, когда возникают условия для перераспределения электронной плотности столкнувшихся частиц. Этот процесс протекает во времени и требует затрат энергии. Рассмотрим взаимодействие газообразных веществ А₂ и В₂:

А₂ (г)+ В₂ (г) = 2АВ (г) (13).

Путь реакции можно охарактеризовать тремя последовательными состояниями системы:

А В А……В A - B

│ + │ → : : → + (14).

А В А…....В A - B

начальное состояние переходное конечное состояние

(исходные реагенты) состояние (продукты реакции)

(активированный

комплекс)

В переходном состоянии происходит перегруппировка атомов, сопровождающаяся перераспределением электронной плотности. Энергию, необходимую для перехода веществ в состояние активированного комплекса, называют энергией активации Гиббса.

Она определяется соотношением

G = H – TS

Поэтому аналогично запишем энергию активации Гиббса

∆G^≠ = ∆H^≠ - T∆S^≠ (15),

где ∆H^≠ - энтальпия активации реакции; Т – температура; ∆S^≠ - энтропия активации реакции.

Образование активированного комплекса требует затраты энергии. Вероятность того, что при столкновении частиц образуется активированный комплекс и произойдет реакция, зависит от энергии сталкивающихся частиц. Реагируют только те из молекул, энергия которых для этого достаточна. Такие молекулы называются активными. Энергия, необходимую для перехода веществ в состояние активированного комплекса, называется энтальпией активации ∆H^≠.

Важным условием осуществления химической реакции является энтропия активации ∆S^≠. Она зависит от числа и ориентации молекул в момент столкновения.

Энергетические изменения в реагирующей системе можно представить на диаграмме, которая изображена на рис.

Разность энергий Гиббса начального и конечного состояний равна энергии Гиббса химической реакции ∆G. Согласно схеме, приведенной на рис. 2 в химическое взаимодействие вступают лишь те частицы, которые обладают необходимой энергией активации Гиббса ∆G^≠.

Рис. 2. Энергетическая схема хода реакции.