簡介:第3章、溶劑效應,絕大部分的有機反應是在溶液中進行的.在很多情況下,溶劑對反應速率和反應機理的影響是相當大的.有時,改變溶劑可以使同一反應的反應速率相差億萬倍.溶劑對于化合物酸堿性的強弱也有明顯的影響.例如,下列胺類的堿性強度關系為CH33N<CH32NH>CH3NH2>NH3,表示其堿性的PKA值依次為98、109、1064、929。以前對這一現(xiàn)象的解釋是由于甲基的推電子誘尋作用和三甲胺CH33N的空間張力,現(xiàn)在認為這主要是由于溶劑化作用造成的,在水溶液中,NH4的水化作用比NH3強得多,以至NH4更穩(wěn)定.但是,當甲基取代了氨中的氫,溶劑化作用就降低了.對于三甲胺來說,由于CH33NH中三個甲基包圍了氮正離子,使溶劑化作用減弱,所以三甲胺的堿性小于二甲胺.從誘導效應來看,如果烷基是推電子的,則可以預期在氣相中(無溶劑效應)胺類的堿性應該為R3N>R2NH>RNH2>NH3.事實證明確實如此.在氣相中,當R為ME、ET、PR,以及苯胺的堿性都比氨的堿性強.,對于一些簡單的醇,它們在氣相中的酸性次序完全與水溶液中的相反H2ONAKRB離子越小,溶劑化能越大。二價離子的溶劑化能比一價離子大很多。,表39離子及一些中性分子的水合能,偶極分子間的相互作用力的大小與它們間的取向和距離有關。與偶極與離子的相互作用力相比(與它們間的距離的2次方成反比),偶極分子間的相互作用力與它們間的距離的3次方成反比,說明隨著偶極分子間的距離的增加,其相互作用力更迅速地減小。而該式中很有意思的是3COS2Θ-1項,可以找到一個Θ值使該項等于零,即偶極分子間的相互作用力為零。這個角度大約為547°,對任何兩個相互作用的偶極,如果它們之間的夾角為547°,則它們之間的相互作用力為零,這個角度稱為“魔角”。因此,液態(tài)的偶極分子由于熱運動,其相互間的作用力是在不斷變化的。在固態(tài),分子的取向都是固定的,因此,在固相核磁共振中,采用這個魔角作為樣品旋轉的角度,可以最大限度地去掉固相中原本很強的原子核與核之間的偶合,從而得到最簡化最“SHARP”的圖譜。,氫鍵氫鍵是另一非常重要的分子間作用力。本質上氫鍵也是一種靜電作用力。原則上分子中任何帶部分負電荷的部分都可以成為氫鍵的接受者,并不一定要是電負性大的原子。因此,甚至Π鍵也可能接受氫鍵。下面這是一個極端的例子,銥氫成了氫鍵的受體,形成了一個氫與氫之間的氫鍵,因為連在銥上的氫帶有部分負電荷。,一般可以把氫鍵的強度分成三段。強度在1540KCAL/MOL的是非常強的氫鍵,強度在514KCAL/MOL的屬于中等強度,強度在04KCAL/MOL的氫鍵雖然最弱,但卻是最常見的。形成氫鍵的給體和受體之一如果帶有部分電荷的,所形成的氫鍵就會顯著增強。,Π效應事實上大部分分子間結合力的根源都是靜電力。Π鍵是個負電荷集中的部位,不管是芳環(huán)體系還是簡單的烯烴。因為在兩個原子之間有四個電子,而一般的單鍵是兩個電子。因此,Π鍵能與帶正電荷的部分發(fā)生相互作用,產生類似于偶極偶極相互作用的結合力,而且這種相互作用力可以是很大的。例如,氣相中苯環(huán)與LI的相互作用力甚至與最強的氫鍵相當。鈉離子與不同取代苯的結合能列在下面。,苯環(huán)與金屬離子的作用方式和結合力,取代苯與NA的結合能,苯的Π鍵與中性分子的作用力也很可觀。例如,氣相中水與苯的結合力達到19KCAL/MOL,這是一般氫鍵的結合力,其結合的幾何排布如下圖所示,水分子中的氫指向Π鍵。相似的,氣相中氨與苯的結合力達到了14KCAL/MOL,在例如環(huán)己烷這樣的非極性溶劑中,苯胺的氨基與苯環(huán)的結合力達到了16KCAL/MOL。這種相互作用也被稱為對苯環(huán)的氫鍵。但更恰當?shù)恼f法是偶極Π相互作用。,Π氫鍵,苯的堆積,T形堆積或邊面堆積,滑邊堆積,這種偶極Π相互作用的堆積方式也可以用于探究苯分子相互之間怎么排列的問題。在分子識別方面有一個詞叫“Π堆積”ΠSTACKING,這個說法是不很恰當?shù)囊粋€詞,因為這意味著苯分子是面對面的迭起來的,但面對面迭起來實際上使分子中相同電性的部分相互面對,這不是一種穩(wěn)定的狀態(tài)。由于苯環(huán)上氫是電正性的,因此,所謂“T形”,即一個苯環(huán)豎起來以含氫的邊去面對Π鍵,應該是比“Π堆積”更有利的。在氣相,這是一種優(yōu)勢取向,其ΔH約為-2KCAL/MOL。在某些不能達到“T形”堆積的情況下,較為有利的堆積方式是所謂“SLIPSTACKED”即滑邊的堆積,也是電正性的對電負性的,這應該是溶液中分子間相互面對的基本原則,應該是盡可能采取的方式。,§33非質子極性溶劑,有一些溶劑具有較大的介電常數(shù)和電偶極矩,但不含酸性氫,不能形成氫鍵一般稱為非質子極性溶劑,對于負離子與中性分子之間的雙分子反應來說,在極性非質子溶劑中的反應速率要比在質子溶劑中大得多.例如,,這些化合物的特殊的溶劑化性質是由于分子幾何形狀使它們對正離子的溶劑化作用遠遠大于對負離子的溶劑化作用.這種性質可以用轉移自由能ΔGTR來描述.例如,考慮溶劑從甲醇改變?yōu)镈MSO時的轉移自由能,,對于鉀離子K,ΔGTR-25KJMOL-1;對于氯離子CI-,ΔGTR30KJMOL-1.可以看出,DMSO中正離子的溶劑化作用要比在MEOH中強,而負離子則相反.因此,當離子化合物溶于非質子極性溶劑中時,負離子溶劑化作用很弱,更為活潑.,從質子溶劑改變?yōu)榉琴|子極性溶劑時,反應速率的變化也與進攻試劑負離子的大小有關.例如,鹵素離子在水、醇等質子溶劑中的親核性次序為I->BR->CL->F-.但是在DMF等非質子極性溶劑中,親核性次序為F->CL->BR->I-.這是由于較小的負離子在質子溶劑中形成較強的氫鍵而產生較大的溶劑化作用.CL-的負電荷比I-的負電荷更為集中,使得CL-被質子溶劑分子包圍得更緊,這好像在CL-與反應物之間有一道壁壘.I-的體積較大,電荷較分散,與溶劑締合程度小,使得I-比較自由,比CL-活潑.因此,CL-的堿性雖大于I-,但在質子溶劑中CL-的親核性卻小于I-.但在非質子極性溶劑中,溶劑只與正離子強締合,負離子是近乎裸露的,因此鹵負離子的堿性與親核性就一致了CL-I-,§33溶劑效應對SN1、SN2反應機理的影響共價鍵的異裂比均裂需要更多的能量,因為在電離時還需克服靜電引力。由于這額外的能量可由離子與溶劑分子之間的相互吸引作用(溶劑化能)補償,所以離子型反應幾乎都是在溶液中進行的,而這樣的反應必然對溶劑的本質非常敏感.對于一個電中性的反應物來說,溶劑對離子的溶劑化能力(即其極性)越強,則異裂反應的活化能越低.,需要能量,放出能量,凈熱效應,SN1反應強烈地依賴于溶劑的本質,它只發(fā)生在能最大程度地使離子溶劑化的那些溶劑中.最強的溶劑化力是氫鍵,其次是電荷-偶極相互作用.另外,這些溶劑應具有盡可能弱的親核能力,否則溶劑解產物將通過直接取代反應SN2生成,而不是通過溶劑化離子來生成.這就把溶劑種類的范圍限制在溶劑解反應中能產生碳正離子的磺酸、羧酸、硫酸、水和醇.然而,甚至在這些極性溶劑中,溶劑解反應也可能以兩種混合的機理進行溶劑部分地作為親核試劑進攻碳原子,也部分地作為溶劑化介質.,兩種途徑的速率分別為KC和KS,溶劑解反應的總速率為,式中F為進行電離生成產物的反應物分數(shù),而回復至起始原料的反應物分數(shù)為1-F.為了研究通過SN1機理進行的溶劑解反應,需要選擇一種溶劑,它的FKC/KS應盡可能地大.這個比值表示溶劑的極限特征,因為這要求KS≈0.大量數(shù)據指出了各種溶劑的極限特征增大的次序,反應物的電離速率也是依下列溶劑次序而增大BUOHETOH<MEOH<H2O<ACOH<HCOOH<CF3CH2OH<CF3COOH<H2SO4<FSO3H.按此系列,純的碳正離子反應的可能性增大.,溶劑對溶劑解反應速率的影響,從上表可見,電中性反應物與中性親核試劑(即溶劑)以SN1或SN2機理進行反應時,反應速率隨溶劑極性的增加而都有很大的增加.因此,溶劑效應不能作為區(qū)別SNL和SN2機理的有效工具.然而,實際上往往用加入溶劑陰離子后再觀察溶劑效應的方法來區(qū)別它們.例如,氯代正丁烷在氫氧化鈉乙醇水溶液中的反應隨著介質中水的含量增加而反應速率稍降低SN2反應.對SN1反應,在同樣條件下加或不加OH-氯代叔丁烷的反應隨著水的含量增加而大大加速.定量的,可以從WINSTEINGRUNWALD溶劑極性參數(shù)公式中的M值來看,仲烷基化合物往往以混合機理進行反應,如何從中分出“溶劑協(xié)助”和“電離”兩個組分KS和FKC呢,對2金剛烷基對甲苯磺酸酯而言,由于其幾何形狀的限制,它是不能進行SN2反應,或在離去基團背后接受親核協(xié)助,因此可以認為在任何溶劑中它的反應速率歸因于純的電離SN1組分FKC,這可以用進行SN1和SN2反應的典型化合物的數(shù)據與該化合物的特征數(shù)據比較(下表)來推斷.,上面的數(shù)據說明了對2金剛烷基對甲苯磺酸酯,2金剛烷基對甲苯磺酸酯的實驗數(shù)據與典型數(shù)據比較,這樣就算有了一個標準,可以來評價一個仲的底物在不同極性的溶劑中進行溶劑解,或者簡單地看成在親核取代反應中,兩種機理各占多少比例的定量問題了,因為現(xiàn)在已假定金剛烷基酯的反應速率等于其他仲烷對甲苯磺酸酯的電離組分FKC,因此,速率比值KOBS異丙基/KOBS2金剛烷基可以作為溶劑的親核協(xié)助程度的指標,這個比值隨著從高度極性溶劑CF3COOH到極性較弱但親核的ETOH的次序而明顯地增大,其中KS組分占優(yōu)勢.下表就是異丙醇對甲苯磺酸酯從CF3COOH中純的SNL機理過渡到乙醇中的幾乎純的SN2機理的變化.,
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簡介:第五節(jié)反應級數(shù)的測定,化學反應的瞬時速度R是很難直接測量的,一般都是間接測量。RD?/DT難CFT先測定RFCIMPORTANT簡單級數(shù)反應,測出反應級數(shù)就能得到速率方程。測定反應級數(shù)的方法常用的有三類,所謂積分法就是利用速率公式的積分形式來確定反應級數(shù)的方法,可分為以下幾種1嘗試法。將不同時刻測出的反應物濃度的數(shù)據代入各反應級數(shù)的積分公式,求算其速率常數(shù)K的數(shù)值,如果按某個公式計算的K為一常數(shù),則該公式的級數(shù)即為反應級數(shù)。,一、積分法,2作圖法。因為對一級反應,以LNC對T作圖應得直線;對二級反應,以1/C對T作圖應得直線;對三級反應,以1/C2對T作圖應得直線;對零級反應,以C對T作圖應得直線;所以將實驗數(shù)據按上述不同形式作圖,如果有一種圖成直線,則該圖代表的級數(shù)即為反應的級數(shù)。,,LNC,T,1/C,T,,T,T,C,,一級反應,二級反應,0級反應,,三級反應,CH3COOC2H5OH?CH3COOC2H5OH25oC,AB0064MOLDM3在不同時刻取樣25CM3,加入25CM3C0064MOLDM3的HCL。多余的酸用010MOLDM3的NAOH滴定,得數(shù)據如下表求反應級數(shù)和速率常數(shù)。,設T時刻反應掉的反應物濃度為X,據題意得2500CM3X01000MOLDM3VNAOH計算數(shù)據列在下表,1嘗試法26組數(shù)據,,,LNAXT,1/AXT,以上兩種方法常用來測定反應級數(shù)。其優(yōu)點是只要一次實驗的數(shù)據就能進行嘗試或作圖;其缺點是不夠靈敏,只能運用于簡單級數(shù)反應。對于實驗持續(xù)時間不夠長,轉化率又低的反應所得的CT數(shù)據可能按一級、二級甚至三級特征作圖均得線性關系。,二、微分法,微分法就是用速率公式的微分形式來確定反應級數(shù)的方法。如果各反應物濃度相同或只有一種反應物時,其反應速率公式為,,測定不同時刻反應物的濃度,作濃度對時間T的曲線,在曲線上任一點切線的斜率即為該濃度下的瞬時速率R。只要在CT曲線上任取兩個點,則這兩個點上的瞬時速率為,將上式取對數(shù)后相減取得反應級數(shù)N,,另外,對瞬時速率的通式取對數(shù)可得LNRLNKNLNC,NA→PT0CA,00TTCAX,微分法要作三次圖,引入的誤差較大,但可適用于非整數(shù)級數(shù)反應。,根據實驗數(shù)據作CA~T曲線。在不同時刻T求DCA/DT以LNDCA/DT對LNCA作圖,具體作法,從直線斜率求出N值。,使用微分法確定反應級數(shù)時,如果處理的方法不同,所得的級數(shù)含義也不同。一種處理方法是在CT圖上,求出不同時刻,即相應于不同濃度時切線的斜率,即為在該時刻的瞬時速率。然后將瞬時速率的對數(shù)LNR對LNC作圖,所得直線的斜率即為反應級數(shù)。這樣確定的反應級數(shù)稱為對時間而言的反應級數(shù),用符號NT表示。,,,,,,,,C1,C2,C3,,,,,LNC,LNR,微分法測反應級數(shù),T,另一種處理方法是在不同的起始濃度時測量不同的起始速率。然后將這些起始速率的對數(shù)LNR對相應的起始濃度的對數(shù)LNC作圖,應得一直線,此直線的斜率即為反應級數(shù)。用這種起始速率微分法可以避免由于副反應或中間產物而導致的一些干擾因素。用這種方法確定的級數(shù)可稱為對濃度而言的級數(shù),或稱真實級數(shù),用符號NC表示。,,,,,LNC,LNR,C1,C2,C3,,,,,,,T,初始速率微分法測反應能數(shù)N,對具有簡單級數(shù)的反應來說,用上述兩種微分法確定的級數(shù)NT和NC是相同的。但對復雜反應來說,就不一定相同了。如果NTNC,則意味著反應速率的下降比真實級數(shù)所預期的快些。這可能是由于反應中所形成的某些中間產物對反應起了抑制作用。,三、半衰期法,不同級數(shù)的反應,其半衰期與反應物起始濃度的關系不同,但可歸納出半衰期T1/2與起始濃度A又下列關系T1/2KC01–NN0,T1/2KC0DIRECTRATIOT1/2C0/2K0N1,T1/2KISCONSTANTT1/2LN2/K1N2,T1/2KC01INVERSERATIOT1/21/K2C0N3,T1/2KC02與濃度的平方成反比T1/23/2K3C02,式中K為與速率常數(shù)有關的比例常數(shù)。將上式取對數(shù)可得LNT1/2LNK1–NLNA由上式可以看出,如果采用不同的起始濃度A,并找出對應的T1/2之值,則以LNT1/2對LNA作圖應得一直線,由其斜率可以得到反應級數(shù)N。另外,由上面的對數(shù)式不難導出,,半衰期法的原理上并不限于半衰期,也可用于反應物反應了1/3、2/3、3/4、等的時間代替半衰期,而且也只需一次實驗的CT曲線即可求得反應級數(shù)。但它的缺點是反應物不止一種而起始濃度而不相同時,就變得比較復雜了。,用半衰期法求除一級反應以外的其它反應的級數(shù)。,以LNT1/2~LNA作圖從直線斜率求N值。從多個實驗數(shù)據用作圖法求出的N值更加準確。,根據N級反應的半衰期通式取兩個不同起始濃度A,A’作實驗,分別測定半衰期為T1/2和,因同一反應,常數(shù)A相同,所以,(,基于以上討論,顯然用半衰期法確定反應級數(shù)比起用微分法來就不那么可靠了。因為半衰期本身是與NT有關的,而半衰期隨起始濃度的變化卻是與NC有關的。孤立法(或過量濃度法)如果有兩種或兩種以上的物質參加反應,而各物質的起始濃度又不相同,起速率公式為RKA?B?這時可以采用過量濃度法(或稱孤立法)確定反應級數(shù)。,可以選擇這樣的實驗條件,即在一組實驗中保持除A以外的B、等物質大大過量,則反應過程中只有A的濃度有變化,而其它物質的濃度基本保持不變,或者在各次實驗中用相同的B、等物質的起始濃度而只改變A的起始濃度,這時速率公式就轉化為RK’A?,然后用上述積分法或微分法中的任何一種先求?。再在另一組實驗中保持除B以外的物質過量,或除B以外的物質的起始濃度均相同而只改變B的起始濃度,求出?。余類推,則反應級數(shù)應為N??,2H22NO?N22H2O得實驗數(shù)據如下分別確定NOANDH2的反應級數(shù)和速率公式。,LNRLNKNLNC,REPLACECWITHP,,,,,??2,??1,第六節(jié)溫度對反應速率的影響,范霍夫根據大量的實驗數(shù)據總結出一條經驗規(guī)律溫度每升高10K,反應速率近似增加24倍。這個經驗規(guī)律可以用來估計溫度對反應速率的影響。,例如某反應在390K時進行需10MIN。若降溫到290K,達到相同的程度,需時多少,解取每升高10K,速率增加的下限為2倍。,早在上世紀末,ARREHENIUS總結了大量的實驗數(shù)據,提出了溫度對反應速率的經驗公式式中的EA稱為實驗活化能,一般可看作與溫度無關的常數(shù)。將上式作不定積分,一、阿累尼烏斯經驗公式,,,由上式可以看出,以LNK對1/T作圖應得一直線,起斜率為–EA/R。此外,上面得到的不定積分式可以改寫為下列形式,上式的A為一常數(shù),通常稱為指前因子或頻率因子。由上式可以看出,速率常數(shù)與溫度T成指數(shù)關系,所以上式也稱為反應速率的指數(shù)定律。,并不是所有的反應都能夠符合ARRHENIUS公式。各種化學反應的速率與溫度的關系相當復雜。目前已知有五種類型。,(1)反應速率隨溫度的升高而逐漸加快,它們之間呈指數(shù)關系,這類反應最為常見。,(2)開始時溫度影響不大,到達一定極限時,反應以爆炸的形式極快的進行。,(3)在溫度不太高時,速率隨溫度的升高而加快,到達一定的溫度,速率反而下降。如多相催化反應和酶催化反應。,(4)速率在隨溫度升到某一高度時下降,再升高溫度,速率又迅速增加,可能發(fā)生了副反應。,(5)溫度升高,速率反而下降。這種類型很少,如一氧化氮氧化成二氧化氮。,1活化分子和活化能概念ARRHENIUS認為不是反應物分子之間之間的任何一次直接作用都能發(fā)生反應,只有那些能量相當高的分子之間的直接作用方能發(fā)生反應。在直接作用中能發(fā)生反應的、能量高的分子稱為活化分子?;罨肿拥哪芰勘绕胀ǚ肿拥哪芰康某鲋捣Q為反應的活化能。后來,TOLMAN用統(tǒng)計力學證明對基元反應來說,活化,二、活化能的概念及其實驗測定,能是活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差,可用下式表示濃度為1MOLDM3,V1CM3,碰撞為1028次/S105S完成反應。,,反應物A獲得能量EA變成活化狀態(tài)A,才能生成產物P,逆反應,P應獲得能量EA′才能越過能壘變成A,活化能示意圖,2活化能的實驗測定,(I)作圖法上式是ARRHENIUS公式的不定積分形式,可以看出一LNK對1/T作圖,可得一直線,EA–斜率?R,(3)ARRHENIUS公式的一些應用,1對一些實驗現(xiàn)象的解釋由所謂的指數(shù)定律可以解釋任何一個化學反應其速率的快慢主要取決于反應活化能的大小。EA越大,K越小。一般化學反應的活化能在60250KJMOL–1。,(II)數(shù)值計算法將ARREHNIUS公式在兩個溫度之間作定積分,則可求出反應的活化能。P470EXAMPLE7,,從ARREHENIUS公式的微分形式可以看出,一反應的活化能越大,則K隨溫度的變化率越大;反之,反應的活化能越小,K隨溫度的變化率越小。3確定較適宜的反應溫度原則上講,只需將ARRHENIUS公式代入反應的速率公式,即可解決較適宜的反應溫度的問題。綜上所述,ARRHENIUS公式在化學動力學中有重大作用,下面還對它作兩點補充說明,1ARRHENIUS公式對簡單反應或復合反應中的每一基元反應總是適用的。對某些復合反應,只有其速率公式具有濃度指數(shù)乘積的形式,仍然可以ARRHENIUS公式。但此時公式的的活化能不像簡單反應那樣具有明確意義,而可能是組成該復合反應的各個基元反應活化能的某種組合,因此通常被稱為表觀活化能。,活化能與溫度的關系,在ARRHENIUS公式中,將反應活化能看作一個與溫度無關的常數(shù),而實際上它是略與溫度有關的。,EA是基元反應的活化能,QV是溫度的函數(shù),所以EA也是溫度的函數(shù)。,,,,,,,,,E,E,,?UQV,A,活化狀態(tài),,,,EA,,,U生成物,U反應物,三、藥物貯存預測,預測藥物的貯存期一般用動力學的加速試驗法。又可分為恒溫法和變溫法。(一)恒溫法經典法測定幾個不同溫度下的動力學常數(shù),然后用LNK1/T作圖,根據ARRHENIUS指數(shù)定律,外推到室溫,求室溫下的K298,推測藥物的貯存期。這種方法適用于E40120KJMOL1的反應。,(二)經典變溫法,反應過程中程序升溫,使溫度和時間關系符合下式據ARRHENIUS公式,一級反應DC/DTKDT代入上式,1918年,LEWIS利用氣體分子運動論建立起碰撞理論。對于反應如何進行的問題,碰撞理論有兩點基本看法兩個反應物分子要發(fā)生反應的先決條件是必須發(fā)生碰撞;但不是任何兩個反應物分子之間的碰狀都能發(fā)生反應,只有當活化分子之間的碰撞后才能發(fā)生反應。,第十四節(jié)雙分子反應的簡單碰撞理論,反應速率是單位時間內的碰撞數(shù),根據以上兩點基本看法,自然就得到一個結論活化分子在單位時間內的碰撞數(shù)就應該是反應速率。因此,如果用符號Z來代表反應系統(tǒng)中單位體積、單位時間內分子之間的碰撞數(shù),用符號Q代表有效碰撞數(shù)中所占的分數(shù),那么,反應速率就可寫為,,(1)碰撞數(shù)Z的計算,,,,,,DAB,(2)有效碰撞數(shù)Q的計算,對大多數(shù)移動能在平均值附近或比平均值低的氣體分子來說,由于碰撞并不劇烈,不足以引起分子中鍵的松動和斷裂,因此不能引起反應,碰撞后隨即分開,這種碰撞稱為彈性碰撞。只有那些移動能足夠高的氣體分子,由于碰撞較為劇烈,有可能松動和破壞舊化學鍵而變成產物分子,這種碰撞稱為反應碰撞,也就是有效碰撞。,A和B兩分子碰撞的劇烈程度取決于A、B兩個分子在質心連線方向上的相對移動能,只有當A、B分子的這種相對移動能超過某一數(shù)值時方能發(fā)生反應,人們將這一數(shù)值稱為化學反應的臨界能或閾能,用?C來表示。ECL?C為活化能如果假設反應速率比分子間能量傳遞的速率慢得多,即反應發(fā)生時分子的能量分布仍然遵守平衡時的波茲曼能量分布;如果將分子的碰撞看作是二維運動,則根據能量分布定律可知,能量在EC以上,,,N,E,EC,,的分子數(shù)占總分子數(shù)的分數(shù)為,令人遺憾的是碰撞理論本身并不能預言EC將是多大,而需要借助ARRHENIUS公式的實驗活化能EA方可求Q,這是碰撞理論的一大缺陷。,(3)速率常數(shù)K的計算,化學反應的速率為雙分子反應的速率,速率常數(shù),(4)碰撞理論的成功與失敗,碰撞理論對于反應究竟是如何進行的提供一個簡單而清晰的物理圖象,它解釋了簡單反應的速率公式和ARRHENIUS公式成立的原因。對于一些分子結構簡單的反應,從理論上求算的K值和實驗測得的K值能較好地符合。根據碰撞理論可知EAEC?RT,而實驗也表明活化能確實和溫度是相關的。,活化能和溫度的關系,碰撞理論有以下兩個方面的主要缺點(I)碰撞理論本身不能預言EC的大小,需要借助ARRHENIUS公式才能計算K的大小,但這樣就失去了從理論上預言K的意義。(II)在碰撞理論中曾假設反應物分子是個內部無結構的剛性球體。這個假定過于粗糙。因此只是對那些反應物分子結構比較簡單的反應來說,理論計算值與實驗值符合較好,但對更多的反應來說,計算值與實驗值有很大的偏差。,對復雜反應來說,除需要考慮能量因素外,還需考慮碰撞時的空間方位問題,還可能有反應部位附近有較大的原子團起屏蔽作用以及分子內部能量傳遞需要一定的時間等時間。因此有人提出應在碰撞理論的速率公式前而乘一校正因子P,即但碰撞理論本身是不能求算P的大小,因而成為一個經驗性的校正系數(shù)。,
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