#分享 反應速率與平衡迷思 從沒搞懂的化學4-3

課業板 2021年5月17日 22:03

上一篇(4-2)在這🤗🤗 —————————————————————————— 哈嘍各位 今天要來解釋「從沒搞懂的化學4-2」的圖了 內容也是很多阿😂😂 不知道各位看不看的下去🤪🤪 可能會有點無聊😅😅 但是我還是怕那些真正想了解問題根本的同學們 上網找了很久卻還是找不到解答😤😤 最後還是決定完整的打出來了 希望各位能夠有收穫🤗🤗 —————————————————————————— 這篇先講 有效碰撞頻率、(總)碰撞頻率、有效碰撞分率 首先介紹這三個名詞的定義🤗🤗 (總)碰撞頻率 = 單位時間內碰撞粒子數 有效碰撞頻率 = 單位時間內有效碰撞粒子數 有效碰撞分率 = 有效碰撞頻率 / (總)碰撞頻率                         = 有效碰撞粒子數 / 碰撞粒子數         首先，(總)碰撞頻率正比於n√T(n為粒子數，T為溫度，完整公式推導太複雜)，這很好思考，粒子數越多，(總)碰撞頻率越高，而溫度越高，粒子運動速度越快，(總)碰撞頻率也會越高，而催化劑並不影響粒子數量和能量，故對(總)碰撞頻率沒有影響。         再來，有效碰撞頻率 ≤ (總)碰撞頻率，因為有效碰撞除了要碰撞以外，也要同時有足夠能量和合適碰撞位置。先講溫度影響，溫度變高，同時增加(總)碰撞頻率和粒子能量，不僅使得更多粒子碰撞，也使更多活化粒子產生(活化粒子是指超越反應最低所需能量的粒子)，因而使得有效碰撞頻率升高。再來講催化劑，催化劑唯一改變的一件事，就是將反應最低所需能量降低，使得一些原本能量不夠的粒子也可以成為活化粒子(注意，粒子本身能量並沒有改變，只是反應所需能量降低)，因而使得有效碰撞頻率升高。最後講濃度影響，我想這很明顯了，濃度大，(總)碰撞頻率變高，連帶使有效碰撞頻率升高。         最後，有效碰撞分率，是大家最常搞不懂的地方，首先，它的公式是「有效碰撞頻率 / (總)碰撞頻率」，這時大家一定會想：「喔！所以只要能影響有效碰撞頻率或(總)碰撞頻率，不就可以影響有效碰撞分率了嗎？」，這樣判斷只能判別催化劑而已，因為催化劑只會影響有效碰撞頻率，而不影響(總)碰撞頻率，所以絕對會改變有效碰撞分率。但溫度跟濃度是同時影響有效碰撞頻率和(總)碰撞頻率，所以若使有效碰撞頻率和(總)碰撞頻率等比例改變的話，就不影響有效碰撞分率了，沒錯！濃度就是這個模式，那為什麼呢？不急，我先介紹一下「波茲曼動能分佈」 從這張圖可以看出，在定溫下，超越反應所需最低能量的粒子數是有「固定比例」的，感覺到了嗎？沒錯，只要定溫不改變動能分佈，且不改變催化劑讓反應所需最低能量保持不變，就會使超越反應所需最低能量的粒子數保持著固定比例，概念可以這樣類比，「假設有一個大球池中的紅白球比例是6:7，若我今天隨機的拿一個桶子撈，桶子中的紅白球比例也應該趨近於6:7」，就好像「根據波茲曼動能分佈，超越反應所需最低能量的粒子數與總粒子數的比例是6:7，而若我將有在碰撞的粒子挑出來，在不考慮碰撞位置的情況下，其中產生有效碰撞的粒子數與總碰撞粒子數的比例也應該趨近於6:7」，這樣有比較瞭解了嗎？也就是說，在定溫且不改變催化劑又不考慮碰撞位置的情況下，有效碰撞分率應該要與波茲曼動能分佈所算出的固定比例相同，所以有效碰撞分率又可以寫成 在不考慮碰撞位置的情況下(很常有人省略這句話) 有效碰撞分率 = 超越低限能的粒子數 / 總粒子數                         = 超越低限能圖形面積 / 總圖形面積 就因為如此，即便濃度使得有效碰撞頻率和(總)碰撞頻率增加，也是使它們等比例增加，因為他們兩個的比值，也就是有效碰撞分率，應該要是固定的。那溫度呢？跟上面一樣用波茲曼分佈解，若溫度升高，粒子動能變大，也就導致超越反應最低所需能量的粒子數比例變高，自然使有效碰撞分率提高。一樣的，催化劑也可以用這方法解釋，因為催化劑降低了反應所需最低能量，所以超越反應所需最低能量的粒子數比例變高，有效碰撞分率就提高。 好啦！今天先這樣😂😂 我都懶得排版了😅😅 希望大家不要看到眼睛瞎掉🤪🤪 大家拜拜～ —————————————————————————— （再等等😫😫） 下一篇(4-4)在這🤗🤗