反應速率 reaction rates.

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1 反應速率 reaction rates

2 § 11-3 碰撞學說

3 碰撞理論(collision theory)
意義： 物質反應時，反應粒子(原子、分子或離子)必須互相碰撞，才能夠發生反應，且碰撞時方位必須正確、能量要超過特定值。

4 有效碰撞： 發生碰撞的兩粒子，有足夠的能量、適當的碰撞位向，如此碰撞便可發生反應 無效碰撞： 發生碰撞的兩粒子，若其動能不足或碰撞位向不正確，則粒子碰撞後無法發生反應

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6 活化能(activation energy)
達成有效碰撞所需的最低能量(動能) 使反應物粒子發生反應所需的最低能量 由反應物產生活化複體所需的能量 由反應物粒子形成活化複體所需超越的能量障礙

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8 活化錯合物(活化複體) 反應物粒子達成有效碰撞暫時結合的複合粒子。 活化錯合物極為不穩定，不論衍變為生成物或反應物均可放出能量。
是一種過渡狀態的物種，可分解為生成物，大部分反應物粒子，由於動能不足，在碰撞之後，不起化學變化，又互相分開。

9 § 11-4 影響反應速率的因素

10 影響反應速率的因素 反應物本質 反應物濃度/接觸面積 溫度 催化劑

11 反應物本質(1/2) 化學反應中，必然有一些鍵被破壞，另有一些新鍵形成 → 反應速率(R)要依鍵的特性決定，也就是反應物 的本質。 原則：

12 反應物本質(2/2) 各類型反應速率的快慢順序： 快 慢 中和反應 錯離子生成 沉澱反應 氧化還原反應 有機物反應 無機物反應

13 反應物濃度/接觸面積 對大多數反應而言，反應物濃度越大，其反應速率越快。(碰撞理論) 均相反應： (1)液相：反應物濃度越大，反應速率越快
(2)氣相：反應物壓力越大，反應速率越快 非均相反應： 反應速率與「兩相」間的接觸面積成正比，故使反應物顆粒變細小或加以攪拌，均可促進反應

14 均相 & 非均相反應 均相反應： 物質在同一相中反應。(液相；氣相) Ex : 非均相反應： 物質在二種或二種以上不同相間反應。
非均相反應發生於不同相間接觸的面積上 Ex :

15 溫度(1/2) 溫度的效應 主要效應： 升高溫度，超越低限能的反應物粒子數增加 次要效應： 升高溫度，反應粒子運動速率加快，碰撞頻率增加

16 溫度(2/2) 溫度升高，反應速率增快 對小分子的反應來說： 上述式子，對巨大分子的反應則出入很大
Ex: 蛋白質受熱變性反應，T↑10℃, R↑50倍

17 催化劑(catalysts) (1/4) 又稱觸媒 一種添加於反應混合物中，本身參與化學反應，會改變反應速率，但本身並未消耗的物質。
不出現於全反應方程式中。 (催化劑本身非反應物、非生成物)

18 催化劑(catalysts) (2/4) 催化原理： 催化劑作用： 改變反應途徑，提供一條活化能較低之反應途徑，使反應速率增快。
(1)降低活化能 (2)改變反應機構 (3)改變活化錯合物

19 催化劑(catalysts) (3/4) 類別： (1)正催化劑(催化劑) → 降低反應活化能，使R增快 (2)負催化劑(抑制劑)
特性： (1)可改變活化能 (2)可改變反應速率定律式 (3)專一性(特異性)：化學反應中，相同的反應物，若會產生許多不同的生成物時，則催化劑的種類及反應條件可以決定產物。

20 催化劑(catalysts) (4/4) 100℃, 1 atm 400℃, 500 atm
★催化劑具有專一性，在不同催化劑及反應條件下，可生成不同的產物。

21 § 11-5 反應機構

22 (討論內容) 什麼叫做「反應機構」(reaction mechanism) 反應機構怎麼決定的 什麼是「速率決定步驟」，它決定了什麼

23 反應機構 定義：化學反應可細分為一連串的簡單步驟，此一連 串的反應步驟，叫反應機構

24 反應機構的決定 無法由總反應式預測得到 是依據實驗推論出來的 將反應機構中各步驟(有的要乘以幾倍)相加，可得到總反應式。

25 速率決定步驟 (瓶頸反應) 是反應機構中最慢的一步驟 → 決定反應的級數是多少

26 § 11-6 催化劑與催化反應

27 催化劑與催化反應 (討論內容) 催化劑的分類 催化劑如何影響反應速率？ 催化劑與溫度對反應速率影響之比較

28 催化劑的分類 依對「反應速率」的影響分： (1)正催化劑 (2)負催化劑 依是否在「同一相」中進行反應分： (1)勻相催化劑
(2)非勻相催化劑 生物體內的催化劑

29 勻相/非勻相催化劑(1/2) 勻相催化劑： 催化劑與反應物混合，可互溶而成一相 → 增加催化劑濃度，可以加速反應 EX:

30 勻相/非勻相催化劑(2/2) 非勻相催化劑： 催化劑與反應物混合，不能互溶而成一相 → 增加催化劑的表面積，可加速反應
∴催化劑常是粉末狀或海綿狀 Ex:

31 生物體內的催化劑 生物體內的反應一般都在低溫(體溫)下進行，所以需要催化劑來加以催化。這些生物體內的催化劑便是酶，又稱酵素。
Ex:將葡萄糖放入37℃的水中，幾天後仍保持原狀。但一旦進入37℃的人體，則迅速氧化：

32 催化劑如何影響反應速率？ 改變反應所需活化能； (即降低反應低限能) 但不改變分子動能分佈曲線

33 催化劑 vs. 升高溫度