Ключевая разница - теория столкновений и теория переходного состояния
Теория столкновений и теория переходного состояния - это две теории, которые используются для объяснения скоростей различных химических реакций на молекулярном уровне. Теория столкновений описывает столкновения молекул газа в газофазных химических реакциях. Теория переходного состояния объясняет скорость реакции, предполагая образование промежуточных соединений, которые являются переходными состояниями. Ключевое различие между теорией столкновений и теорией переходного состояния заключается в том, что теория столкновений относится к столкновениям между молекулами газа, тогда как теория переходного состояния относится к образованию промежуточных соединений в переходных состояниях.
Что такое теория столкновений?
Теория столкновений объясняет, что химические реакции в газовой фазе происходят, когда молекулы сталкиваются с достаточной кинетической энергией. Эта теория построена на основе кинетической теории газов (кинетическая теория газов описывает, что газы содержат частицы, не имеющие определенного объема, но с определенной массой, и между этими частицами газа нет межмолекулярного притяжения или отталкивания).
Рисунок 01: Если в малом объеме много частиц газа, то концентрация высокая, то велика вероятность столкновения двух частиц газа. Это приводит к большому количеству успешных столкновений
Согласно теории столкновений, лишь несколько столкновений между частицами газа заставляют эти частицы подвергаться значительным химическим реакциям. Эти столкновения известны как успешные столкновения. Энергия, необходимая для этих успешных столкновений, известна как энергия активации. Эти столкновения могут вызвать разрыв и образование химических связей.
Что такое теория переходного состояния?
Теория переходного состояния показывает, что между состоянием, в котором молекулы являются реагентами, и состоянием, в котором молекулы являются продуктами, существует состояние, известное как переходное состояние. Теория переходного состояния может быть использована для определения скоростей элементарных реакций. Согласно этой теории, реагенты, продукты и соединения переходного состояния находятся в химическом равновесии друг с другом.
Рисунок 02: Диаграмма, показывающая реагенты, продукты и комплексы переходного состояния
Теория переходного состояния может быть использована для понимания механизма элементарной химической реакции. Эта теория является более точной альтернативой уравнению Аррениуса. Согласно теории переходного состояния, на механизм реакции влияют три основных фактора:
- Концентрация соединения в переходном состоянии (известного как активированный комплекс)
- Скорость распада активированного комплекса – от этого зависит скорость образования целевого продукта
- Путь распада активированного комплекса – это определяет продукты, образующиеся в химической реакции
Однако, согласно этой теории, есть два подхода к химической реакции; активированный комплекс может вернуться в форму реагента или может распасться, чтобы образовать продукт(ы). Разность энергий между энергией реагента и энергией переходного состояния известна как энергия активации.
В чем разница между теорией столкновений и теорией переходного состояния?
Теория столкновений против теории переходного состояния |
|
| Теория столкновений объясняет, что химические реакции в газовой фазе происходят, когда молекулы сталкиваются с достаточной кинетической энергией. | Теория переходного состояния показывает, что между состоянием, в котором молекулы являются реагентами, и состоянием, в котором молекулы являются продуктами, существует состояние, известное как переходное состояние. |
| Принцип | |
| Теория столкновений утверждает, что химические реакции (в газовой фазе) происходят за счет столкновений реагентов. | Теория переходного состояния утверждает, что химические реакции происходят при переходе через переходное состояние. |
| Требования | |
| Согласно теории столкновений, только успешные столкновения вызывают химические реакции. | Согласно теории переходного состояния, химическая реакция будет развиваться, если реагенты смогут преодолеть энергетический барьер активации. |
Резюме – Теория столкновений против теории переходного состояния
Теория столкновений и теория переходных состояний используются для объяснения скоростей реакций и механизмов различных химических реакций. Разница между теорией столкновений и теорией переходного состояния заключается в том, что теория столкновений относится к столкновениям между молекулами газа, тогда как теория переходного состояния относится к образованию промежуточных соединений в переходных состояниях.
