碰撞理論是一個常用來理解反應條件(例如反應物濃度、反應溫度、催化劑)與反應速率相互關係的理論。以下就簡單介紹碰撞理論。
碰撞理論指出,反應物分子必須透過互相碰撞才可發生反應。當分子互相碰撞,分子中的原子才有機會可以重新排列,生成新的分子。而每單位時間內發生分子碰撞的次數就稱為碰撞頻率。
但並不是每一次分子碰撞都會導致反應發生,因為除了分子碰撞外,還須兩個條件:足夠的能量和正確的方位。我們稱能產生反應的碰撞為有效碰撞。我們就以氯化氫和氨的反應為例,說明為什麼分子除子需要碰撞外,還需要足夠的能量和正確的方位才可產生反應,亦即有效碰撞。
從化學式得知,氯化氫和氨發生反應,生成氯化氨。在這個過程中,會涉及 H-Cl 鍵的斷裂和 N-H 鍵的生成。為了使 H-Cl 鍵斷裂,我們就要提供足夠的能量。如果分子在碰撞時沒有足夠的能量,H-Cl 鍵就不會斷裂,因此不會產生反應;當分子在碰撞時獲得足夠的能量,H-Cl 鍵就會斷裂,使反應得以進行。
另外我們還要考慮 N-H 鍵的生成,如果分子碰撞的方位不利於 N-H 鍵的生成,那麼即使 H-Cl 鍵已經斷裂,反應還是不會發生;但如果分子碰撞的方位正確,有利於 N-H 鍵的生成,而且具足夠的能量,這個碰撞就是有效碰撞,反應便會發生。當有效碰撞頻率越高,反應速率越快。
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