Collision theory and the Maxwell-Boltzmann distribution | Kinetics | AP Chemistry | Khan Academy

Toqquşma nəzəriyyəsi

Maxvel-Boltzman yayımları ilə əlaqələndirilə bilər.

Və ilk olaraq biz toqquşma nəzəriyyəsi ilə başlayacağıq.

Toqquşma nəzəriyyəsi deyir ki hissəciklər

toqquşma düzgün istiqamətdə olmalıdır və

kifayət qədər kinetik enerji ilə aktivasiya enerji bariyerinin öhtəsindən gəlməlidir.

Buna görə gəlin reaksiyaya baxaq hansı ki A B və C ilə reaksiyaya girir

və AB +C yaradır.

Enerji profilində, bizim burada solda

reagentlərimiz var.

Beləliklə A, atom A qırmızı rəngdə olandır,

və bizim burada BC molekulumuz var.

Beləliklə reaksiyanın baş verməsi üçün,

bu iki hissəcik toqquşmalıdırlar,

və onlar onlar aktivasiya enerji maneəsinin öhtəsindən gəlmək üçün

kifayət qədər kinetik enerji ilə toqquşmalıdırlar.

Beləliklə enerji profilindəki aktivasiya enerjisi,

keçid vəziyyəti ilə reaktivlərin

enerjisi olan buradakı

zirvə arasındakı enerjidəki fərqdir.

Buna görə bu enerji aktivasiya enerjimizdir.

Reaksiyanın baş verməsi üçün lazım olan

minimum enerji miqdarı.

Buna görə əgər bu hissəciklər kifayət qədər enerji ilə toqquşsalar,

biz bu aktivasiya enerji maneəsinin öhtəsindən gələ bilərik

və reaksiyalar iki məhsula çevrilər.

Əgər bizim reaktiv hissəciklərimiz bir birini

yetərincə enerji ilə itələmirsə, onlar bir biri ilə

toqquşacaq və reaksiya heç vaxt baş verməyəcək.

Biz heç vaxt bu aktivasiya enerjisinin öhtəsindən gələ bilmiyəcəyik.

Analogiya üçün, gəlin qolf topunu vurmaq haqqında düşünək.

Gəlin düşünək ki bir təpə var,

və təpənin sağ tərəfində,

deşik aşağıda bir yerdədir ,

və təpənin sol tərəfində qolf topudur.

Biz bilirik ki biz bu qolf topunu

təpənin başına çatdırmaq üçün

və təpəni keçib deşiyə düşməsi üçün lazım olan kinetik enerjini vermək üçün

bu qolf topuna yetərincə qüvvə ilə vurmalıyıq.

Biz bu təpəni

potensiyal enerjinin təpəsi kimi düşünə bilərik.

Və bu qolf topunun

təpəni keçmək üçün lazım olan potensiyal enerjiyə çevrilən kinetik enerjisi olmalıdır.

Əgər biz qolf topuna yetərincə bərk vurmasaq,

onun təpəni keçmək üçün kifayət qədər enerjisi olmayacaq.

Buna görə əgər biz onu yavaş vursaq,

o təpənin yarısına kimi gedə biləcək və geri dönəcək.

Kinetik enerji kök altında 1/2Mv-ya bərabərdir.

Və M qolf topunun kütləsidir

və V sürətdir.

Buna görə biz onu yetərincə qüvvəylə vurmalıyıq ki

onun təpəni keçəcək qədər lazım olan kinetik enerji üçün

sürəti

olsun.

Gəlin toqquşma nəzəriyyəsini

Maxvell-Boltzman yayımına tətbiq edək.

Adətən Maxvell-Botlzman yayımının

kəsr hissəcikləri və ya hissəciklərin nisbi sayları var

y oxu üzərində və hissəcik sürəti x oxu üzərində.

Və Maxvell-Botlzman yayımı

bizə qaz nümunəsində

olan hissəciklər üçün olan sürət intervalını göstərir.

Gəlin deyək ki bizim

bu hissəcik diaqramımız var.

Gəlin deyək bizim müəyyən T temperaturunda

qaz nümunəmiz var

Bu hissəciklər eyni sürətdə hərəkət etmir,

onlar üçün uyğun olan sürət intervalı var.

Buna görə bir hissəcik çox yavaş ola bilər

buna görə biz burada qısa xətt çəkəcəyik.

Bir az daha çoxu bir qədər daha sürətli ola bilər,

buna görə biz daha yüksək sürəti daha uzun xəttlə çəkirik.

Və bir hissəcik ən sürətlisi ola bilər.

Buna görə biz bu hissəciyi ən uzun xəttlə çəkəcəyik.

Biz Maxvell-Boltzman yayımı üçün olan əyri

altındakı sahə haqqında düşünə bilərik

hansı ki nümunəmizdəki bütün hissəcikləri təqdim edir.

Beləliklə bizim burada çox yavaş hərəkət edən bir hissəciyimiz var,

və əgər biz ayrimizə baxsaq və əyrinin altında olan

sahə haqqında düşünsək

hansı ki aşağı sürətdədir,

bu sahə əyrinin digər hissələrindən daha kiçikdir.

Beləliklə bu sadəcə çox yavaş edən

bir hissəcik ilə təqdim edilib.

Biz əyrinin növbəti hissəsi haqqında düşünürük,

daha çox, bu sahənin böyük hissəsidir

və bu hissəciklər daha yüksək sürətlə hərəkət edir.

Buna görə ola bilsin bu üç hissəcik

daha yüksək sürətlə hərəkət edən hissəcikləri təqdim edir.

Və son olaraq, bizim bu bir hissəciyimiz var,

biz bu xətti digərlərindən daha uzun çəkdik.

Buna görə bu hissəcik digərindən daha sürətlə hərəkət edir.

Buna görə ola bilsin yuxarıdakı əyrinin altındakı bu sahə

bir hissəcik tərəfindən təqdim edilir.

Biz birləşmə teorisindən bilirik ki

hissəciklərin reaksiyanın baş verməsi üçün

olan aktivasiya enerjisinin öhtəsindən gəlmək üçün, kifayət qədər kinetik enerjisi olmalıdır.

Buna görə biz Maxvel-Boltzman yayımında aktivasiya

enerjisini təqdim edən xətti çəkə bilərik.

Əgər mən bu xətti çəksəm, buradakı bu nöqtəli xətt,

bu aktivasiya enerjimi təqdim edir.

Və hissəciklərin sürəti yerinə, siz

istəyirsinizsə x oxunda olan kinetik enerji haqqında düşünün.

Beləliklə daha sürətli , kinetik enerjisi daha yüksək olan

hissəcik hərəkət edir.

Və buna görə bu xəttin altında

olan sahə,

bu reaksiyanın baş verməsi üçün kifayət qədər

kinetik enerjisi olan hissəciklərin hamısını təqdim edir.

Növbəti, gəlin görək biz temperaturu artıranda

nümunəmizdəki hissəciklərimizə nə baş verir.

Beləliklə biz temperaturu artıranda,

Maxvell-Boltzman yayılması dəyişir.

Buna görə nə baş verirsə, zirvə hündürlüyü

yayılma əyrimiz daha geniş olur.

Bu belə görünür ki bu daha yüksək temperaturdadır.

Bizim hələ də daha aşağı sürətdə

hərəkət edən hissəciklərimiz var, düzdürmü?

Bunun əyrinin altında olan sahə olduğunu xatırlayın.

Buna görə ola bilər ki bu bir hissəciklə təqdim edilir,

və növbəti olaraq, gəlin

solda Ea üçün olan əyrinin sahəsi haqqında düşünək.

Beləliklə biz daha sürətli hərəkət edən

hissəciklərimizi

yaşıl rəngdə etmək istəyirik.

Buna görə gəlin davam edim və bu xətləri bir qədər uzun çəkim

amma bu xəttin sağına nə baş verdiyinə diqqət edin.

Biz magenta əyri üçün

əyrinin altında olan sahə haqqında düşünürük.

Fikir verin sahə əvvəlki nümunəmizdən necə daha böyükdür.

Ola bilsin bu dəfə bizim daha sürətlə hərəkət edən

iki hissəciyimiz var.

Buna görə mən bu xəttləri daha uzun çəkəcəm ki

onların daha sürətlə hərəkət etdiyini göstərim.

Və onlar bu xəttin sağında olduğuna görə,

bu hissəciklərin hər ikisi reaksiya üçün

aktivasiya enerjisini aşmaq üçün kifayət qədər kinetik enerjiyə sahibdir.

Buna görə siz temperaturu artıranda ,

siz aktivasiya enerjisinin öhtəsindən gələ

biləcək qədər kinetik enerjsi olan

hissəciklərin sayını artıra bilərsiniz.

Bunu qeyd etmək lazımdır ki

hissəciklərin sayı dəyişmədiyi üçün,

bizim bütün etdiyimiz temperaturu artırmaqdır,

və əyrinin altındakı sahə eyni qalır.

Beləliklə sarı əyrinin altında olan sahə ,

magenta rəngində olan ilə

eynidir.

Fərq əlbətdə ki magenta rəngində olan

daha yüksək temperaturdadır,

və buna görə aktivasiya enerjisi

üçün kifayət qədər kinetik enerjisi olan daha çox hissəcik var.

Buna görə temperaturun artması

reaksiyanın sürətini artırır.