• 2022-06-11
    经验活化能的含义有几种说法?哪种说法较确切?
  • 答:活化能是个很复杂的概念,有经验活化能和理论活化能之分。在大学一年级的无机化学中主要介绍经验活化能,目的是为了解释温度及催化剂对反应速率的影响。理论活化能留待物理化学课程中介绍。经验活化能的概念是瑞典物理化学家阿伦尼乌斯(Arrhenius)于1889年提出的,就酸对蔗糖转化速率的影响实验而言,阿伦尼乌斯认为“活性蔗糖比非活性蔗糖的能量高出q”,该q值即为“未活化的蔗糖转变为活性蔗糖的转变热”。用今日的化学术语叙述,为“反应物活化分子比非活化分子的能量高出q,该q值即为非活化分子转变成活化分子的转变热或活化热”。他总结出反应速率常数、活化热、反应温度之间的关系式为[tex=9.5x1.571]FrohTTT5RBCGBUfWmmCX2OaQV4GBMaF6jaynLWJ3o7huKN81g+4F4YviEajNCENebw8JCvNYFqoL2svH7C6KsgJ3pFfYnjUDwVdz470kLk6F4sq8f1M/Fj+kwby+ABXk[/tex],式中: [tex=3.214x1.286]Ll8nfV4JqBzpX5aF7E9Gj3udWb9wiVJ0Sy3NjehmwLA=[/tex]分别为温度[tex=2.214x1.214]QlauDEUR0vGUGRnxMxRW5w==[/tex]时的反应速率常数。后人对阿伦尼乌斯的经 验式做了如下变换: 令[tex=6.143x1.286]MX+74ma4tDm6yWvRY3GYILIp4efl4pFTp/kEDKX+mSE=[/tex], [tex=18.929x1.571]8J4E2vzIeyH/rkF8sq9JHtoH5c5wh/rJmfNPPjHPFPxcYkqpNAtQr/XpUVbRldL5gLSQZCA6TAEiwmVoADAuYJcmh3GhOFGmhi0kfEHgEKVxwnsp/7aW0/9YVrskP/AQ[/tex], 则得[tex=20.857x6.0]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[/tex]式中;R为摩尔气体常数;在温度为[tex=1.0x1.214]uDLq1pltx8bidzPpXavtVw==[/tex]时,[tex=0.929x1.214]c55Lrwjsm5gyw3daa3CCLg==[/tex]为定值,假定[tex=1.143x1.214]+vQSZFAxOAPdLzxT7Tqo1Q==[/tex](与T关系不大)为常数,可令[tex=9.571x1.286]E/My2vHkYMwZ7Q83fGK3wYPPS9ZfhoBVbC5klF+OEEUyi1lWLH6WUvSWoZaCsIajEj4bBPLUIdF6uknznprLqg==[/tex]即可得出阿伦尼乌斯公式的指数形式:[tex=5.714x1.286]PoVpB3H1knkyCX4nJXT+qELc9RBp3XWwdFrcdeMVb+c=[/tex][br][/br]式中:[tex=1.143x1.214]+vQSZFAxOAPdLzxT7Tqo1Q==[/tex]被定义为活化能。不难看出,阿伦尼乌斯给出的活化热的概念是很粗糙的,因为无论是非活化分子群还是活化分子群,它们每个分子的能量并不完全相同。后人相继对[tex=1.143x1.214]+vQSZFAxOAPdLzxT7Tqo1Q==[/tex]的含义做进一步探讨,从而形成几种不同的见解。目前对于E。的叙述主要有以下几种不同说法。第一种:反应物的普通分子转变为活化分子所需要的能量。第二种:活化分子所具有的最低能量([tex=2.714x1.429]Fe//3xnDwtBuUKgduEhuRw==[/tex])与反应物分子的平均能量([tex=0.786x1.143]PLCNm/+MAyUrWj5xUui4ZQ==[/tex])之差。第三种:活化分子的平均能量[tex=2.071x1.5]SqcUBQJLBCPYh0UI+qihHBravc45jmZssZjS888m570=[/tex]与反应物分子的平均能量([tex=0.786x1.143]PLCNm/+MAyUrWj5xUui4ZQ==[/tex])之差。第四种:活化分子所必须具有的最低能量。在以上四种说法中,第一种说法实为阿伦尼乌斯活化热的原意,比较粗糙,不严格。第二种说法追其源为威廉●刘易斯(W. C. M. Lewis)于 1918年提出来的。他把活化热理解为“把1mol物质从其平均能量升高到临界态所必须吸收的能量”。由于威廉●刘易斯理解的活化能为一个不随温度而变的有确定值的物理量,这对研究问题方便,是人们乐于接受的;加上刘易斯(分子碰撞理论的创始人)的权威和声誉,几十年来他对经验活化能([tex=1.143x1.214]+vQSZFAxOAPdLzxT7Tqo1Q==[/tex])的理解长期为学术界大多数人所采用。第三种说法是托尔曼(R. C. Tolman)于1925年提出来的,他从理论上导出反应速率与活化能的关系式:[tex=9.714x2.5]xe5ox9RfW0fvarujXS4z1ED9cEO7XbT3qXjDc4ebHQI9CZB3i7uXoya4vSlfRzQm8SXkOld4zPqRdajEBsw9upjHtUE0g+QIMb9PO8G2ctgheA5dOdxxe64FOo0XWssa[/tex]活化能[tex=1.929x1.357]XmiNnXVRp62H1TPim6QXW4S5hbH81ZwloRZCYkxpCE8=[/tex]被定义为[tex=3.571x1.5]YVEB8Sd0zwBI7clMMCjxUcfMMvpOrRsnwkgGpd+VUrP35oJBh+vIZ6g+P7dP6YRc[/tex] 。由于[tex=2.143x1.357]2fiuWlnJsF9q6wNx7AllTijYLdkTUhzt0P1gE0OuT5g=[/tex]均为宏观物理量, [tex=1.143x1.214]9RSnvrZ3AuOFh0bDEeo8bg==[/tex]也必为宏观物理量。在一般情况下,由于[tex=2.143x1.357]2fiuWlnJsF9q6wNx7AllTijYLdkTUhzt0P1gE0OuT5g=[/tex]都随温度做程度不完全等同的相对浮动, [tex=2.643x1.286]1YBr4kgVP4VTn0hvfSve/C1Ah9A0AiVRxK2DydVZf7o=[/tex]仅略有变化,表示温度对 [tex=1.143x1.214]9RSnvrZ3AuOFh0bDEeo8bg==[/tex]影响不大。以上说明托尔曼对 [tex=1.143x1.214]9RSnvrZ3AuOFh0bDEeo8bg==[/tex]的理解很 接近阿伦尼乌斯的原意。第二种说法中的[tex=2.714x1.429]Fe//3xnDwtBuUKgduEhuRw==[/tex]实际上是分子水平的微观量  [tex=0.857x1.071]II6LHVxi54muqCEt1w+Lcg==[/tex] (一个活化分子所必须具备的最低能量) 与阿伏伽德罗常数 [tex=2.143x1.357]Elrhk3gzRH5kENKhhb4jcmLQvzw8JiP0GoXwqk7EPF4=[/tex] 的乘积[tex=3.0x1.357]UP4ch6fUSBock+5FAe6Og2R+Z68S1/du+sXLUSkzchyLfMpepIQKpl7jFpWHnisq[/tex] ;只有在[tex=3.429x1.214]n/y9jYbWUQbgYjjAzx7U3DkgPj+FIAwcGJV/NRK/fO4=[/tex] 、反应温度变化范围不大时,温度对[tex=1.357x1.214]a6Zjj6ntkPaA40GrH6QobxQ7ZIrPNq+OPumNBLiUZfY=[/tex]的影响才不大。 因此,近 20 年来托尔曼对[tex=1.143x1.214]9RSnvrZ3AuOFh0bDEeo8bg==[/tex]的解释逐渐为我国化学界所接受。第四种说法推 测是从 1925 年吉尔伯特・刘易斯(G . N . Lewis ) 和史密斯 (D . F . Smith )的提 法一从“把一个分子从内能为 0 升高到活化状态所需的热”演变而来的;另外, 也有可能是把碰撞理论中的临界能 [tex=1.857x1.357]JzWDcCXPuFgyYMdSoBHW7OShiHBGqNTiGcOm5CkAEg8=[/tex]与经验活化能[tex=1.929x1.357]XmiNnXVRp62H1TPim6QXW4S5hbH81ZwloRZCYkxpCE8=[/tex]混同了。最后,顺便提一下两种理论活化能的含义。分子碰撞理论中把活化能称为 临界能[tex=4.429x1.357]JzWDcCXPuFgyYMdSoBHW7AlEIpLy/e2jWBGmDyGa3hQ=[/tex]反应物分子对要发生有效碰撞,在连心线上相对平动能所应 具有的最小能量。过渡状态理论中把活化能称为势能垒[tex=4.714x1.357]XujdLZlWeAQxDBBZ1RTlwfFGeBe/woL/DDSIJ6Kl/zrpTRxQAob71JTAcx1hDJnX[/tex] 为势能面 上沿着最低能量途径跨越能垒时,活化配合体的最低能级与反应物最低能级的势能差;[tex=1.143x1.214]27izVG7MngS9NK5aWbLI7w==[/tex]为绝对零度时势能面上活化配合体和反应物热力学能之差。

    内容

    • 0

      下列关于反应速率与活化分子说法正确的是: A: 浓度改变活化分子百分数,所以加快反应速率 B: 温度降低活化能,所以提高活化分子百分数加快反应速率 C: 正反应的活化能高,则逆反应的活化能也高 D: 活化能是反应的本性,所以不能改变

    • 1

      催化剂能加快反应速率,主要是因为能__________反应的活化能,使活化分子百分数__________。

    • 2

      对于化学反应,下列说法不正确的是()。 A: 活化能越小,反应速率越快 B: 活化能越大,反应速率越快 C: 活化能与反应速率无关 D: 活化能越负,反应速率越快

    • 3

      温度升高,反应速率加快,其主要原因是( ) A: 活化分子分数增加+活化能增加 B: 活化分子分数增加 C: 活化能增加 D: 活化分子分数增加+活化能增加+活化能降低 E: 活化能降低

    • 4

      热力学第二定律的说法很多,下列几种说法中,哪种说法是错误的?