催化剂提高化学反应速率是通过降低反应的活化能实现的。就是让每一步反应的门槛降低一些,从而让反应更容易发生,进而提高反应速率。 那么,催化剂是如何降低活化能的呢? 主要是由以下几个方面实现的。 1. 催化剂可以提供替代反应路径,降低过渡状态的能量。催化剂通过参与反应,为反应物分子提供了一条更低能量的反应途径,使它们更容易达到过渡状态,从而降低活化能。 2. 催化剂可以改变反应物的化学配位,降低过渡状态的空间位阻。催化剂的存在改变了反应物分子的空间排布和方向,使反应更易发生,降低到达过渡状态的难度。 3. 催化剂提供了吸附位点,使反应物更易接近。催化剂的表面为反应提供了活性位点,使反应物更易吸附和接近,从而更易相互作用和反应,降低反应的活化能。 4. 催化剂调节了反应物的电子状态,使其更易发生化学变化。催化剂可以通过与反应物的相互作用来改变其电子态,使反应物更易达到过渡状态所需的电子态,从而减少反应的活化能。 5. 催化剂提供了中间体作用,参与并平衡反应的各个步骤。催化剂可以与反应过程中的中间体发生相互作用,使反应步骤之间更容易平衡进行,减小每一步骤的活化能,,从而降低整个反应的活化能。总之,催化剂通过多种方式参与到反应过程中,使反应更易发生和进行,降低反应达到过渡状态和进行的难度,减少活化能壁垒,加快反应速率,提高反应效率。这也是一般催化剂能显著提高反应速率的根本原因。 更具体来讲,当前对于高中学生理解化学反应的实质的工具,基本采用的是简化后的有效碰撞模型: 能量达到一定水平的分子(活化分子)相互碰撞,导致旧键断裂和新键形成。 当催化剂降低了活化能之后,这意味着有更多的反应物分子变成了所谓的“活化分子”,同时让单位体积内的活化分子百分数得到提高,然后加快化学反应速度。 |
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