活化分子百分数是什么 高中化学最抽象的概念

今天这节课我们要一起来学习活化能、活化分子。

我们知道影响化学反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂等等。在一般的情况下，如果保证其他条件相同的时候，增大浓度速率增大、升高温度速率增大，使用催化剂速率增大。对于有气体参加的化学反应，改变压强同样也可以是化学反应速率增大。那为什么浓度、温度、压强、催化剂会对化学反应的速率产生如此大的影响呢？

研究发现，大多数的化学反应不是经过简单的碰撞就能够完成的，而是经历了很多个反应的步骤才最后得以实现。例如图片当中展示的这个方程式，实际上就是经过下列两步反应进行的，每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应体现了这个总反应的历程，反应历程呢又被我们称之为反应机理，所以每一个化学方程式都有自己的反应机理。

基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须相互接触、发生碰撞。通常以气体的反应为例，我们知道气体是在时刻的处于不停的运动过程当中的，那任何的气体、分子、分子之间的碰撞次数都是非常巨大，如果气体的浓度是一摩尔每升的时候。在每立方厘米、每秒之内，分子的碰撞次数可以达到十的二十八次方次。如果反应物分子之间的任何一次碰撞都能够发生反应的话，那这个反应只需要十的负五次方秒就可以完成。

简而言之，气体的反应瞬间即可反应，但实际并非如此，也就是说并不是所有的反应物分子的每一次碰撞都能够发生真正的反应啊那我们会把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。所以总结如下，基元反应的发生条件是有效碰撞。那为什么有的分子碰撞的时候可以发生反应，而有的分子就不能发生反应呢？就是因为在化学反应的过程当中，反用的分子要具有一个能量，碰撞的过程当中还要有合适的取向，这样的碰撞呢才能够使化学键的断裂。大家都知道化学反应的本质就是旧键的断裂和新键的生成，这样才可以使化学反应发生。所以我们把活化分子的定义理解一下，发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，那这种分子就叫做有活化分子。活化分子具有的平均能量和反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。

如果这一段文字过于拗口，那我们可以把它剪成图片的形式。比如我们会观察到碰撞时能量不足，那不可以发生反应，碰撞时的取向不合适也不会发生。正反应，只有有效的碰撞才能够使化学反应真正的产生。那这张图片当中E1表示反映了活化能，E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量，E1减去E2就是我们前面的课程当中提到的反应热。

那我们尝试着用碰撞理论来解释一下，为什么反应的浓度增大、速率增大，为什么温度升高速率增大呢？

大家来看，对于任何一个反应来说，反应物分子当中的糊化分子百分数是一定，而单位体积内活化分子的数目和反应物分子的总数是成正比的，也就是说反应的浓度是跟它成正比的。我们举一个例子，某一个反应共有一百个反应的分子，可能活化分子只有三十个，而这个百分之三十这比例是不会发生改变的。那当我们增大反应物浓度的时候，自然也会增大活化分子的个数，所以就导致单位时间内有效碰撞的次数增加了，所以速率就会增大。

以图片的形式解释一下，浓度增大的时候，分子总数增大，活化分子数也会增多，所以体积内有所出增活化分子数增多，有效碰撞增大，所以使得速率增大。

其他条件相同的时候，在我们升高温度的过程当中，会使得反应的分子能量增加，那可能会将原来一部分能量比较低的分子变成了活化分子，从而增加了活化分子的百分数和单位时间内有效判断次数增加依然是以图片的形式为大家讲解。

比如能量低的分子它是不可以成为活化分子的，在我们升高温度之后，有一部分能量低的分子就变成了活化分子，所以导致胡化。分子百分数变大，运动速率和碰撞的次数都会更大，最后使得速率增大。嗯目前科学家普遍认为，催化剂之所以能够改变反应速率，就是因为它可以实现反应历程的改变，从而改变反应的互化能。

例如图示当中展现的实线和虚线分别表示有无催化剂以及有催化剂的反应历程。显然有催化剂的时候，每一次反应的活化能会比没有催化剂的时候反应的活化能降低了很多，这就使更多的反应分子变成活化分子，从而增大了单位体积内活化分子的数目，这样就增大了分子速率。

所以我们总结一下，使用催化剂可以降低糊化能，从而大大增大活化分子。负增加有效碰撞后做一个知识的拓展。除了改变温度、浓度、压强、催化剂之外，还有很多影响化学反应速率的因素和方法，比如光、辐射、放射线、辐射、超声波、电弧、磁场等等。

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