Для того чтобы произошла химическая реакция, необходимо, чтобы частицы столкнулись. Скорость реакции пропорциональна общему числу двойных столкновений в единицу времени в единице объема
w=qzобщ,
где q – коэффициент пропорциональности.
В теории соударений используются следующие допущения:
1. Частицы бесструктурны – это шары с радиусом r;
2. В момент соударения молекулы ведут себя как упругие шары. Т.е. суммарная энергия молекул до и после соударения остается постоянной, но может перераспределяться между молекулами.
3. Реагируют только молекулы, которые обладают энергией активации.
4. Число двойных активных столкновений определяется соотношением:
,
где zобщ – общее число столкновений,
zакт – число активных столкновений,
- доля активных столкновений, равная множителю Больцмана . Он тем меньше, чем больше энергия активации.
5. Процесс превращения исходных веществ в продукты происходит мгновенно в момент соударения активных молекул.
6. Скорость реакции А+В=С определяется выражением
|
|
,
где Р – стерический фактор.
Он определяется опытным путем из соотношения опытной и теоретической скорости. Р<1.
Рассмотрим бимолекулярную реакцию
AB + C → BC + A.
Считается, что частицы уже активированы, т.е. рассматриваем сам элементарный акт реакции, происходящий во времени.
При сближении активированных молекул взаимодействие между ними начинается еще до столкновения – старая связь ослабевает, но еще не разрушена, при этом одновременно образуется новая связь. Таким образом, образуется трехатомный конгломерат (активированный комплекс), который находится в равновесии с исходными веществами и затем распадается на продукты.
Активированный комплекс находится в равновесии с исходными веществами:
или, в более общем виде:
так что можно записать . Активированный комплекс устойчив во всех направлениях, кроме пути реакции. Т.е. активированный комплекс может распасться только на продукты реакции.