Avainero – törmäysteoria vs. siirtymätilateoria
Törmäysteoria ja siirtymätilateoria ovat kaksi teoriaa, joita käytetään selittämään erilaisten kemiallisten reaktioiden reaktionopeutta molekyylitasolla. Törmäysteoria kuvaa kaasumolekyylien törmäyksiä kaasufaasikemiallisissa reaktioissa. Siirtymätilateoria selittää reaktionopeudet olettaen, että muodostuu väliyhdisteitä, jotka ovat siirtymätiloja. Keskeinen ero törmäysteorian ja siirtymätilateorian välillä on, että törmäysteoria liittyy kaasumolekyylien välisiin törmäyksiin, kun taas siirtymätilateoria liittyy väliyhdisteiden muodostumiseen siirtymätiloissa.
Mikä on törmäysteoria?
Törmäysteoria selittää, että kaasufaasin kemiallisia reaktioita tapahtuu, kun molekyylit törmäävät riittävällä kineettisellä energialla. Tämä teoria perustuu kaasujen kineettiseen teoriaan (kaasujen kineettinen teoria kuvaa, että kaasut sisältävät hiukkasia, joilla ei ole määriteltyä tilavuutta mutta joilla on määrätyt massat, eikä näiden kaasuhiukkasten välillä ole molekyylien välisiä vetovoimaa tai hylkimistä).
Kuva 01: Jos pienessä tilavuudessa on paljon kaasuhiukkasia, pitoisuus on korkea, niin kahden kaasuhiukkasen törmäyksen todennäköisyys on suuri. Tämä johtaa suureen määrään onnistuneita törmäyksiä
Törmäysteorian mukaan vain muutamat kaasuhiukkasten väliset törmäykset aiheuttavat näille hiukkasille huomattavia kemiallisia reaktioita. Näitä törmäyksiä kutsutaan onnistuneiksi törmäyksiksi. Näihin onnistuneisiin törmäyksiin tarvittava energia tunnetaan aktivointienergiana. Nämä törmäykset voivat aiheuttaa rikkoutumisen ja kemiallisten sidosten muodostumisen.
Mikä on siirtymätilateoria?
Siirtymätilateoria osoittaa, että tilan, jossa molekyylit ovat reagoivia aineita, ja tilan, jossa molekyylit ovat tuotteita, välissä on tila, joka tunnetaan nimellä siirtymätila. Siirtymätilateoriaa voidaan käyttää alkuainereaktioiden reaktionopeuden määrittämiseen. Tämän teorian mukaan lähtöaineet, tuotteet ja siirtymätilayhdisteet ovat kemiallisessa tasapainossa keskenään.
Kuva 02: Kaavio, jossa näkyy reagoivat aineet, tuotteet ja siirtymätilan kompleksit
Siirtymätilateoriaa voidaan käyttää alkuainekemiallisen reaktion mekanismin ymmärtämiseen. Tämä teoria on tarkempi vaihtoehto Arrhenius-yhtälölle. Siirtymätilateorian mukaan reaktion mekanismiin vaikuttaa kolme päätekijää;
- Siirtymätilan yhdisteen pitoisuus (tunnetaan nimellä aktivoitu kompleksi)
- Aktivoidun kompleksin hajoamisnopeus – tämä määrittää halutun tuotteen muodostumisnopeuden
- Aktivoidun kompleksin hajoamistapa – tämä määrittää kemiallisessa reaktiossa muodostuvat tuotteet
Tämän teorian mukaan kemialliseen reaktioon on kuitenkin kaksi lähestymistapaa; aktivoitu kompleksi voi palata reagoivaan muotoon tai se voi hajota muodostaakseen tuotetta (tuotteita). Reagenssienergian ja siirtymätilan energian välinen energiaero tunnetaan aktivointienergiana.
Mitä eroa on törmäysteorialla ja siirtymätilateorialla?
Törmäysteoria vs siirtymätilan teoria |
|
| Törmäysteoria selittää, että kaasufaasin kemialliset reaktiot tapahtuvat, kun molekyylit törmäävät riittävällä kineettisellä energialla. | Siirtymätilateoria osoittaa, että tilan, jossa molekyylit ovat reagoivia aineita, ja tilan, jossa molekyylit ovat tuotteita, välissä on tila, joka tunnetaan nimellä siirtymätila. |
| Periaate | |
| Törmäysteoria väittää, että kemialliset reaktiot (kaasufaasissa) tapahtuvat reagoivien aineiden törmäyksistä. | Siirtymätilateorian mukaan kemialliset reaktiot tapahtuvat siirtymätilan kautta. |
| Requirements | |
| Törmäysteorian mukaan vain onnistuneet törmäykset aiheuttavat kemiallisia reaktioita. | Siirtymätilateorian mukaan kemiallinen reaktio etenee, jos reagoivat aineet voivat ylittää aktivaatioenergiaesteen. |
Yhteenveto – Törmäysteoria vs. siirtymätilateoria
Törmäysteoriaa ja siirtymätilateoriaa käytetään selittämään eri kemiallisten reaktioiden reaktionopeutta ja mekanismeja. Ero törmäysteorian ja siirtymätilateorian välillä on se, että törmäysteoria liittyy kaasumolekyylien välisiin törmäyksiin, kun taas siirtymätilateoria liittyy väliyhdisteiden muodostumiseen siirtymätiloissa.
