Негомогенная кинетика фото- и радиационно- стимулированных процессов в конденсированной фазе. Новиков Г.Ф. - 6 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

6
лами . Сумму порядков реакции по всем реагирующим веществам называют по-
рядком реакции. Множитель k, показывающий, с какой скоростью идет химиче -
ский процесс при концентрациях реагирующих веществ, равных единице, называ-
ется константой скорости химического процесса.
1.1.6. Зависимость константы скорости реакции от температуры . Энер-
гия активации
Наиболее широкое распространение получило выражение температурной
зависимости скорости реакции в виде уравнения Аррениуса. Это уравнение опре -
деляет зависимость константы скорости от температуры в виде
0
E
RT
kke
=
, (2)
где Т - абсолютная температура,
o
К; постоянные параметры k
0
и Е эффективная
или эмпирическая энергия активации. В случае сложных реакций параметр Е в
уравнении (2) не имеет простого физического смысла и является некоторой функ -
цией энергии активации отдельных стадий или вообще эмпирической величиной .
1.2. Элементарные процессы
1.2.1. Элементарный акт химического превращения. Переходное состояние
и энергия активации
В любом элементарном акте принимает участие некоторая совокупность
атомов (система атомов ), которые в начале процесса сгруппированы в исходные
частицы, а к концу процесса перегруппировываются в частицы продуктов реак-
ции. Число координат, характеризующее взаимное расположение атомов , равно
3n-6 (всего система из n атомов имеет 3n степеней свободы , но 6 из них характе -
ризуют поступательное движение и вращение системы как целого, и лишь ос -
тальные характеризуют взаимное расположение атомов ). Функцию энергии сис-
темы U(q
1
, q
2
, , q
3n-6
) (включающую энергию электронов и потенциальную энер-
гию электростатического взаимодействия между ядрами ) можно формально рас-
сматривать как уравнение поверхности 3n-6-го порядка в 3n-5-мерном простран-
стве с величинами U и q
i
в качестве координат. Эта поверхность носит название
потенциальной поверхности реакции или поверхности потенциальной энергии.
Последовательность промежуточных состояний, через которые проходит
система в ходе элементарного акта, называют путем реакции. Для одной и той же
элементарной реакции пути , по которым развивается элементарный акт, могут
быть весьма разнообразны .
1.2.2. Переходное состояние
Промежуточное состояние системы атомов в ходе элементарного акта хи -
мического превращения, потенциальная энергия которого является максимальной
для путей реакции, проходящих через это состояние, но меньшей максимального
значения потенциальной энергии на любом другом пути , называется переходным
состоянием, или активированным комплексом .
1.2.3. Истинная энергия активации
Истинной энергией активации элементарного акта химического превраще-
ния называется минимальная энергия, которой должна обладать исходная система
                                               6
л ами . Сумму порядков ре акц и и повсе м ре аги рую щ и м ве щ е ствам назы ваю т по-
рядком ре акц и и . М нож и те л ь k, показы ваю щ и й, с какой скорость ю и де т хи ми че -
ски й проц е сс при конц е нтрац и ях ре аги рую щ и х ве щ е ств, равны х е ди ни ц е , назы ва-
е тся константой скорости хи ми че скогопроц е сса.
        1.1.6. Зави с и м ос т ь кон с т ан т ы с корос т и реакци и от т ем перат уры . Э н ер-
ги я акт и ваци и
        Наи бол е е ши рокое распростране ни е пол учи л о вы раж е ни е те мпе ратурной
зави си мости скорости ре акц и и в ви де уравне ни я А рре ни уса. Этоуравне ни е опре -
де л яе т зави си мость константы скорости от те мпе ратуры в ви де
                      E
                 −
       k = k0e       RT
                          ,              (2)
где Т - абсол ю тная те мпе ратура, oК; постоянны е параме тры k0 и Е − эффе кти вная
и л и эмпи ри че ская эне рги я акти вац и и . В сл учае сл ож ны х ре акц и й параме тр Е в
уравне ни и (2) не и ме е т простогофи зи че скогосмы сл а и явл яе тся не которой функ-
ц и е й эне рги и акти вац и и отде л ь ны х стади й и л и вообщ е эмпи ри че ской ве л и чи ной.
       1.2. Эл е ме нтарны е проц е ссы
        1.2.1. Э лем ен т арн ы й акт хи м и ч ес кого превращ ен и я. Переходн ое с ос т оян и е
и эн ерги я акт и ваци и
         В л ю бом эл е ме нтарном акте при ни мае т участи е не которая совокупность
атомов (си сте ма атомов), которы е в начал е проц е сса сгруппи рованы в и сходны е
части ц ы , а к конц у проц е сса пе ре группи ровы ваю тся в части ц ы продуктов ре ак-
ц и и . Ч и сл окоорди нат, характе ри зую щ е е взаи мное распол ож е ни е атомов, равно
3n-6 (все госи сте ма и з n атомов и ме е т 3n сте пе не й свободы , но6 и з ни х характе -
ри зую т поступате л ь ное дви ж е ни е и вращ е ни е си сте мы как ц е л ого, и л и шь ос-
тал ь ны е характе ри зую т взаи мное распол ож е ни е атомов). Ф ункц и ю эне рги и си с-
те мы U(q1, q2, … , q3n-6) (вкл ю чаю щ ую эне рги ю эл е ктронов и поте нц и ал ь ную эне р-
ги ю эл е ктростати че скоговзаи моде йстви я ме ж ду ядрами ) мож ноформал ь норас-
сматри вать как уравне ни е пове рхности 3n-6-гопорядка в 3n-5-ме рном простран-
стве с ве л и чи нами U и qi в каче стве коорди нат. Эта пове рхность носи т названи е
поте нц и ал ь ной пове рхности ре акц и и и л и пове рхности поте нц и ал ь ной эне рги и .
         П осл е довате л ь ность проме ж уточны х состояни й, че ре з которы е проходи т
си сте ма в ходе эл е ме нтарногоакта, назы ваю т путе м ре акц и и . Д л я одной и той ж е
эл е ме нтарной ре акц и и пути , по которы м разви вае тся эл е ме нтарны й акт, могут
бы ть ве сь ма разнообразны .
        1.2.2. Переходн ое с ос т оян и е
         П роме ж уточное состояни е си сте мы атомов в ходе эл е ме нтарногоакта хи -
ми че скогопре вращ е ни я, поте нц и ал ь ная эне рги я которогоявл яе тся макси мал ь ной
дл я путе й ре акц и и , проходящ и х че ре з этосостояни е , номе нь ше й макси мал ь ного
значе ни я поте нц и ал ь ной эне рги и на л ю бом другом пути , назы вае тся пе ре ходны м
состояни е м, и л и акти ви рованны м компл е ксом.
        1.2.3. И с т и н н ая эн ерги я акт и ваци и
         Исти нной эне рги е й акти вац и и эл е ме нтарногоакта хи ми че скогопре вращ е -
ни я назы вае тся ми ни мал ь ная эне рги я, которой дол ж на обл адать и сходная си сте ма