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活 化 能
我们熟悉的氢气和氧气混合在一起会发生怎样的反应呢？
在常温、常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水
在常温、常压下，氢气可以在氧气中安静地燃烧
反应历程研究表明，氢气与氧气的反应属于复杂反应。
这个看似简单的化学反应实际上是具有历程的，大约要经历 12 步反应才能完成。以下列出主要的四步反应：
其中的每一步反应称为基元反应
1. 基元反应
：从微观上看，反应物分子一般总是经过若干个
简单的反应步骤才最终转化为产物分子的。
能够一步完成的反应都称为一个基元反应。
例：反应 2HI = H2 + I2
第一步：2HI H2 + 2I·
第二步：2I· I2
自由基：
带有单电子的原子或原子团。
基元反应与反应历程
3. 决速步
对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。
基元反应与反应历程
2. 反应历程
反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经过的全部基元反应，反应历程又称反应机理。
若反应A2＋B = A2B 是分两个基元步骤完成的
第一步：A2＋c→2A (慢反应)
第二步：2A+B→A2B+c (快反应)
总反应速率由谁来决定？
1. 基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生碰撞
注：并不是每一次碰撞都能发生化学反应。
碰撞理论与活化能
2 mol H2和1 mol O2混合于一个洁净的容器内，已知常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒钟平均碰撞2.355×1010次，如果每一次碰撞都能引发反应，整个容器中的氢气和氧气将在极短的时间内全部变成水。
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。要发生反应，对于碰撞也是有要求的。
力量不够
方向不对
好球！
碰撞理论与活化能
能量不足
取向不合适
足够的能量
取向合适
碰撞理论与活化能
例：反应 2HI = H2 + I2
1. 基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生碰撞
注：并不是每一次碰撞都能发生化学反应。
碰撞理论与活化能
2. 有效碰撞
(1)概念：能够发生化学反应的碰撞
(2)条件：足够的能量；合适的取向
HI
普通分子
碰撞理论与活化能
HI
活化分子
普通分子间的碰撞，无法发生化学反应。
活化分子间的碰撞，
可能发生化学反应。
吸收能量
3. 活化分子：
能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。
活化分子具有较高能量。
注：能发生有效碰撞的分子一定是活化分子。
活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞(碰撞时的取向)。
碰撞理论与活化能
思考：活化分子间的碰撞一定是有效碰撞吗？
4. 活化能
：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均
能量之差。
能量
E1
E2
反应物分子的平均能量
生成物分子的平均能量
活化分子的平均能量
正反应的活化能
活化分子变成生成物分子放出的能量
△H = E1 – E2< 0
碰撞理论与活化能
反应热
逆反应的活化能
用有效碰撞理论来讨论一下：化学反应发生的条件？
碰撞理论与活化能
(1)内因：
反应物本身的性质
(2)外因
影响化学反应速率的因素
(主要因素)
影响速率的外因 如何影响
温度
浓度
催化剂
接触面积
压强
T↑, ν ↑
c↑, ν ↑
加入催化剂，ν↑
接触面积↑，ν ↑
p↑, ν ↑
复习巩固
如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？
单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快
单位体积内活化分子数增大，活化分子百分数增大
有效碰撞理论解释化学反应发生的条件：
活化分子百分数 =
×100%
活化分子数
反应物分子总数
碰撞理论
碰撞理论
解释浓度对化学反应速率的影响
碰撞理论
其它条件不变时
增大反应物浓度
活化分子
分子总数：
活化分子数：
活化分子百分数：
分子总数：
活化分子数：
活化分子百分数：
10
3
30%
20
6
30%
其它条件相同时，增大反应物浓度，
→单位体积内活化分子数 (活化分子百分数 )，
→单位时间有效碰撞次数 →化学反应速率 。
增加
不变
增加
增大
解释温度对化学反应速率的影响
碰撞理论
其它条件不变时
升高温度
活化分子
分子总数：
活化分子数：
活化分子百分数：
分子总数:
活化分子数：
活化分子百分数：
10
3
30%
10
7
70%
其它条件相同时，升高温度，反应物分子的能量 ，
→单位体积内活化分子数 (活化分子百分数 )，
→单位时间有效碰撞次数 →化学反应速率 。
增加
增加
增加
增大
增加
解释压强对化学反应速率的影响
碰撞理论
其它条件不变时
增大压强
活化分子
分子总数：
活化分子数：
活化分子百分数：
分子总数：
活化分子数：
活化分子百分数：
10
3
30%
10
3
30%
其它条件相同时，增大压强，
→单位体积内活化分子数 (活化分子百分数 )，
→单位时间有效碰撞次数 →化学反应速率 。
增加
不变
增加
增大
解释催化剂对化学反应速率的影响
碰撞理论
思考：观察下图，为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
研究表明，催化剂可以改变反应历程，降低反应的活化能。
其它条件相同时，使用催化剂，反应的活化能 ，
→单位体积内活化分子数 (活化分子百分数 )，
→单位时间有效碰撞次数 →化学反应速率 。
降低
增加
增加
增加
增大
其他因素对化学反应速率的影响
碰撞理论
光辐照
电弧
放射线辐照
强磁场
超声波
高速研磨
总之，向反应体系输人能量，都有可能改变化学反应速率
单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结：用简单碰撞理论解释影响化学反应速率的因素

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