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燃烧化学中的化学活化反应及其特征

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:单分子反应的一个重要特征是需要通过碰撞激活反应物,然后才能进一步反应生成产物。化学活化过程本质上是热活化,下面我们将这一过程称为“热活化”。这类双分子反应称为化学活化反应,其反应性质与单分子反应相同,我们将在5.3节中进行讨论。

燃烧化学中的化学活化反应及其特征

单分子反应的一个重要特征是需要通过碰撞激活反应物,然后才能进一步反应生成产物。化学活化过程本质上是热活化(反应物和第三体之间进行动能交换),下面我们将这一过程称为“热活化”。活化物质也可以来自两种反应物的结合,例如CH3·和H·的结合形成了一个振动激发的CH4,因为在结合后,CH3·和H·的平动能转化为CH4中的振动能。有两种方法可以消除这种(多余的)能量。CH4要么重新解离,或者与第三个物体发生碰撞,从而消除这种多余的能量。

假设由两种反应物结合形成的活化物可在两个竞争通道中发生解离,这样活化物的解离不需要回到相同的反应物(实际上可分解为不同的产物)。以CH3· + CH3·的反应为例,加合反应产生振动激发的[C2H6*加合物:

与热活化复合物相比,上述[C2H6*加合物是化学活化的,可以经逆反应生成反应物:

或者可以分解成C2H5· + H·:(www.xing528.com)

可以通过与第三体M碰撞失活,从而符合玻耳兹曼分布:

实际观测到的是两个反应:

反应式(5.3)是CH4解离的逆反应,而反应式(5.4)是双分子反应。由于反应速率系数(见式(5.2c))随着第三体浓度或压力的增加而增加。因此,活化复合物的数量也取决于压力。由于净反应速率系数(见式(5.4))是反应速率系数(见式(5.2b))乘以活化复合物的数量,因此反应速率系数(见式(5.4))也具有压力相关性。这类双分子反应称为化学活化反应,其反应性质与单分子反应相同,我们将在5.3节中进行讨论。

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