Номер 556, страница 90 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

556. Чем активные молекулы отличаются от неактивных? Как изменяется число активных молекул с ростом температуры?

Чем активные молекулы отличаются от неактивных?

В теории химической кинетики молекулы разделяют на активные и неактивные в зависимости от их энергетического состояния. Для того чтобы столкновение молекул привело к химической реакции, им необходимо преодолеть так называемый энергетический барьер. Минимальная энергия, которой должны обладать сталкивающиеся частицы для осуществления реакции, называется энергией активации ($E_a$).

Ключевое отличие между активными и неактивными молекулами заключается в их кинетической энергии:

Активные молекулы — это те молекулы, чья кинетическая энергия равна или превышает энергию активации ($E_{кин} \ge E_a$). Только столкновения между активными молекулами, происходящие при подходящей взаимной ориентации, могут привести к разрыву старых и образованию новых химических связей, то есть к реакции.

Неактивные молекулы (или пассивные) — это молекулы, кинетическая энергия которых меньше энергии активации ($E_{кин} < E_a$). При столкновении таких молекул друг с другом химического превращения не происходит; они просто отталкиваются, сохраняя свою химическую индивидуальность.

Таким образом, "активность" не является постоянным свойством молекулы, а характеризует ее состояние в определенный момент. Любая молекула может стать активной, получив дополнительную энергию (например, при нагревании), и наоборот, потерять свою активность, отдав избыток энергии.

Ответ: Активные молекулы отличаются от неактивных тем, что обладают достаточной кинетической энергией (равной или большей энергии активации) для вступления в химическую реакцию при столкновении, тогда как неактивные молекулы такой энергией не обладают.

Как изменяется число активных молекул с ростом температуры?

Температура системы является макроскопической характеристикой, которая напрямую связана со средней кинетической энергией хаотического движения ее микрочастиц (молекул, атомов). Однако в любой момент времени молекулы в системе имеют разную энергию — от очень низких до очень высоких значений. Это распределение частиц по энергиям описывается законом распределения Максвелла-Больцмана.

С повышением температуры средняя кинетическая энергия молекул возрастает. Это приводит к изменению кривой распределения Максвелла-Больцмана: она сдвигается вправо, в область более высоких энергий, и становится более пологой. В результате доля молекул, обладающих энергией, равной или превышающей энергию активации ($E_a$), экспоненциально возрастает.

Следовательно, при нагревании вещества все большее число ранее неактивных молекул приобретает достаточную энергию, чтобы стать активными. Именно этот фактор является основной причиной резкого увеличения скорости большинства химических реакций с ростом температуры.

Ответ: С ростом температуры число активных молекул в системе значительно увеличивается.