Chemistry 板


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※ 引述《letmeask (Let me ask)》之铭言: : 今天在老师发的讲义看到一段叙述 : " 当一个反应又可拆分为数个基本程序时 : 此反应的活化位能图也具有数个高峰 : 而其中的最高峰的那个基本程序即是反应决定步骤(RDS) " : 如图:https://dl.dropboxusercontent.com/u/92653316/ff.jpg
: 依照讲义所言,RDS是其中 2 -> 3 的这个反应 : 也就是 : 1 -> 2 、 2 -> 3 、 3 -> 4 的三个基本程序中, 2 -> 3 是反应速率最慢的 : 但是我怎麽觉得,1 -> 2 的这个反应才是RDS : 1 -> 2 的反应有着最高的活化能 : 而活化能越高的反应,其反应速率不是应该越慢吗? : 有没有高手版友能帮忙解惑一下~? 其实反应速率是属於化学动力学中的一环,而反应速率也并非「快或慢」那麽直观,它实际上的想法比较接近「容不容易反应」。 也就是说,反应容易的我们就称它反应速率快,而不容易发生的反应则是反应速率慢的。 接着第二个观念是,「反应并非绝对由反应物变成生成物」。简单来说,一个反应并非单向的,它是同时双向发生,有反应物形成生成物,同时间也有生成物变回反应物。 有上述两个观念之後,我们先以你的图来做个比喻,首先想像你的图其实是一座山脉,图中的1是入山口而4则是出山口,请注意,身为游客的你并不一定要从入山口进入,你也可以选择从出山口进入,当然,这趟登山之旅你随时可以回头、走着原路回去。 接着,这趟旅程中,从图片里由左至右分别有着A峰、2谷、B峰、3谷、C峰。其中B峰是最高峰。 今天当你打算从入山口出发,你想横亘这座山脉时,哪一段对你最困难呢? 首先,第一段旅程,你要先攻上A峰,那是你这趟旅程中爬升路程最高的一段!好在你的旅程才刚开始,你自然是信心满满的开始登山,当你顺利攻下A峰,苦尽甘来,你一路轻松溜下坡,来到可以休息的2谷…… 第二段旅程,你在2谷望向B峰,说真的,其实从2谷爬向B峰的爬升路程并不长,比起从入山口到A峰的路程短上许多。问题是你刚刚才攻下A峰,你擦擦汗,从2谷回头望向身後的A峰,同样从2谷出发,往A峰的路程反而比往B峰的路程短啊! 於是你开始犹豫,到底该继续爬上B峰,或者回头爬上A峰,然後一路溜回入山口,接着回家休息? 好在意志力驱使着你登上了B峰,接着一路溜下3谷,准备第三段旅程,这次你比较不犹豫了,在你面前的C峰比你身後的B峰还低,不论你有多想休息,你肯定还是会爬过C峰来到出山口坐巴士回家休息,而不是爬上B峰、越过A峰去到入山口等巴士。 经过一番努力,你终於成功横亘这座山脉,现在你在出山口坐上返家的巴士,你在巴士上开始回想这趟登山之旅,这当中有三段旅程,哪一段是你觉得最难克服的呢? 化学反应就像你在登山,它们必须跨过被称为活化复合体的高峰,才有机会成为中间体(山谷),或是产物(出山口)。 当化学反应停留在中间体时,它们必须重新提升位能来达到活化复合体,但对它们来说,它们并没有一定要完成反应的义务,因此它们很有可能会柿子挑软的吃,「反正都要提升位能,我干嘛不变成那个位能比较低的活化复合体?」,於是化学反应很可能走上回头路,而使反应完全之日遥遥无期,反应速率也就很慢。 也就是说,对化学反应而言,并非爬最长的那段是瓶颈反应,而是那段「前头辛苦,後路容易」的步骤最容易让化学反应放弃,因此那才是最辛苦的瓶颈反应。 而要「最」符合「前头辛苦,後路容易」的步骤,根据逻辑,那也会是海拔(位能)最高的一段路程。 -- 我可能解释得很罗唆,但我在教学现场常是用这种说法为学生解释,效果还不错,可是在这说法当中,其实有一些比喻并没有那麽精准地符合现代化学的理论,更深入的内容,你可以参考大学的物化课程。 希望这种说法能够帮到你! ----- Sent from JPTT on my Sony D6653. --



※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 175.96.96.194
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Chemistry/M.1438445469.A.EB0.html
1F:推 r64924e: ~Sent by PTTNOW~ 08/02 00:29
2F:推 supersars: 物化动力学,3学分,修了你就懂了,不过要修过微积分 08/02 01:05
3F:→ supersars: 你才会懂PSSH与RDS法,在计算推导时的意义 08/02 01:06
4F:→ supersars: 基本反应-级数推导-RDS法与PSSH法 08/02 01:07
5F:→ supersars: 这些东西去图书馆看中文本,还是GOOGLE一下 08/02 01:08
6F:→ supersars: 上面有详细的推导过程,计算题的算法与推导 08/02 01:09
7F:→ supersars: 这个比量化好懂多了,量化实在是难懂 08/02 01:10
8F:推 letmeask: 那如果我在A谷前面又造了一个X谷,它比A谷矮很多 08/02 01:17
9F:→ letmeask: 说到 前面辛苦後面容易的程度,在X - A谷之间最严重 08/02 01:18
10F:→ letmeask: 那麽,RDS仍然是最高的那段? 08/02 01:19
11F:→ letmeask: 我觉得我原文的回答者 08/02 01:19
12F:→ letmeask: k大,用浓度稀薄的想法我蛮能接受的 08/02 01:20
13F:→ letmeask: 你的比喻我反而看不懂,可能是因为你没有结合理论来说服 08/02 01:21
14F:→ letmeask: 吧 08/02 01:21
15F:→ jessti: 当你多ㄧ个谷,他需要克服的位能障碍就不同情况08/02 01:27
16F:→ jessti: 每一个中间体进行下一反应时位能要提升越过能障08/02 01:36
17F:→ jessti: 逆反应的能障显然比进行下一步低,则下一步关键08/02 01:40
18F:推 letmeask: 所以楼上j大同意最难跨过的第一谷是RDS吗?08/02 01:40
19F:→ jessti: 浓度低不能保障往後反应的快慢,像是浓度低但逆08/02 01:41
20F:→ jessti: 向快过顺向,反应速率就是顺向决定08/02 01:42
21F:→ jessti: 依你的图是跨越最高峰的步骤08/02 01:43
22F:推 letmeask: 如果我在第一谷前面加上一个很矮的X谷,RDS仍是最高峰08/02 01:46
23F:→ letmeask: 吗?08/02 01:46
24F:→ jessti: 1<=>2<=>3<=>4每步骤都是可逆,1<=>2虽然慢08/02 01:46
25F:→ jessti: 造成2的浓度很低,但是2<=>3的能障高於前一步08/02 01:48
26F:→ jessti: 会造成2->1的效率高过2->3,实质上卡在後面08/02 01:50
27F:推 letmeask: 请问你指的 能障 是什麽呢?08/02 01:50
28F:推 letmeask: 那如我所说,在1的前面再加上一个非常矮的谷 08/02 01:51
29F:→ letmeask: 是否就变成卡在1→矮谷 那边了?08/02 01:52
30F:→ jessti: 能障就是爬山高度08/02 01:54
31F:→ jessti: 加谷也一样08/02 02:01
32F:推 letmeask: 谢谢j大这麽晚还陪我讨论,不过我精神不行了08/02 02:04
33F:→ letmeask: 头昏脑胀的,先晚安罗^_^ 08/02 02:04
34F:→ hiyori: 抱歉,用登山有点引喻失当,或许你可以想成打弹珠,当弹珠08/02 08:47
hiyori: 从1成功跨越最高的B峰,几乎可以笃定反应会成功。 s ※ 编辑: hiyori (175.96.96.194), 08/02/2015 08:51:52
35F:→ hiyori: http://i.imgur.com/VV9HfJU.jpg 08/02 08:52
36F:→ hiyori: 即使反应如你所述,变成上图,反应粒子从1出发而能够成功 08/02 09:01
37F:→ hiyori: 跨越y峰或A峰所具备的低限能,并不足以使反应粒子能跨越B 08/02 09:01
38F:→ hiyori: 峰。除非反应粒子最初由外界得到足够的动能以达到低限能的 08/02 09:01
39F:→ hiyori: 标准,要不然它始终无法跨越能障最高的活化复合体的活化能 08/02 09:01
40F:→ hiyori: (位能)。 08/02 09:01
41F:→ hiyori: 此外我刚才去看你在上篇的推文,你观念有个大问题,你误解 08/02 09:15
42F:→ hiyori: 活化能的意思了,活化能是活化复合体和反应物或生成物之间 08/02 09:15
43F:→ hiyori: 的位能差,而非与中间产物的位能差。所以1到2的正活化能是 08/02 09:15
44F:→ hiyori: 比1到3的小,根据阿瑞尼士方程式,第一步反应的k值较大, 08/02 09:15
45F:→ hiyori: 所以反应速率较快,第二步k值小很多。RDS应该和k值比较有 08/02 09:15
46F:→ hiyori: 关,可能和中间体的浓度关联性较不大,当然从浓度的观点切 08/02 09:15
47F:→ hiyori: 入也是一种适合高中的想法。 08/02 09:15
48F:推 letmeask: 活化能是活化复合体和反应物或生成物之间的位能差 08/02 13:07
49F:→ letmeask: 而非与中间产物的位能差<<< 这真的和我认知的不一样 08/02 13:07
50F:→ letmeask: 老师在提及到这个多峰的图时,还特别把每个中间产物 08/02 13:08
51F:→ letmeask: 需要跨越的Ea 特别写出来耶~ 08/02 13:08
52F:→ letmeask: 关於这题速率的问题我直接去问老师好了 08/02 13:09
53F:→ letmeask: 因为有太多想问的,但是文字又没办法详细的表达出来 08/02 13:09
54F:→ letmeask: 真的很谢谢楼上各位热心的帮助^^ 你们都是大好人 08/02 13:10
55F:→ jessti: 群体好人卡.....好样的 08/02 13:22
56F:→ hiyori: 很少有学生会像你问那麽深入的问题,其实你的问题也是许多 08/02 13:52
57F:→ hiyori: 化学教师想问的,你真的很用心而且很厉害。 08/02 13:53
58F:→ hiyori: 我有些部分也要再去查一查,谢啦~ 08/02 13:53
59F:推 letmeask: j大已经被我发了一张睡觉卡和一张好人卡,有点惨.. 08/02 14:15
60F:→ letmeask: h大应该是化学老师吧,好棒的老师,喜欢用比喻教导 08/02 14:16
61F:→ letmeask: 而且随时不忘记鼓励学生,又热心,谢谢你喔!! 08/02 14:16
62F:推 Falajack: 这不是小中中吗XD 08/02 14:59
63F:推 Tamama56: 好比喻 08/02 17:40
64F:→ hiyori: 法拉干嘛掀我底~ 08/02 17:45
65F:推 HiYork: ID好像喔 击掌 08/11 12:42
66F:→ hiyori: 拍! 08/19 11:12







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