תורת ההתנגשויות.

שלב 1 מתוך 6

מולקולות צריכות להיפגש

יש תגובות שנגמרות בשבריר שנייה, כמו פיצוץ, ויש שנמשכות שנים, כמו חלודה. קצב התגובה הוא כמה מגיב הופך לתוצר בכל שנייה. כדי להבין מה קובע אותו, מסתכלים על המולקולות.

בבקבוק מולקולות של חנקן חד־חמצני, $\mathrm{NO}$⁠, ושל אוזון, $\mathrm{O_3}$⁠, שמגיבות לפי $\mathrm{NO + O_3 \rightarrow NO_2 + O_2}$⁠. כך האוזון בסטרטוספירה נהרס על ידי תחמוצות חנקן. כל הבזק הוא תגובה אחת. הסתכלו כמה התנגשויות יש, וכמה מהן מסתיימות בהבזק.

שלב 2 מתוך 6

בקבוק צפוף יותר

ריכוז קובע כמה מולקולות מגיבות יש בבקבוק. ככל שיש יותר מולקולות, הן נפגשות לעיתים קרובות יותר. אבל בכמה בדיוק?

כאן טמפרטורה קבועה על 298 K, טמפרטורת החדר.

שלב 3 מתוך 6

לדלל

הקצב תלוי בשני המגיבים יחד, ולכן הוא יחסי לריבוע של ריכוז: $\text{rate} = k[\mathrm{NO}][\mathrm{O_3}]$$\text{rate} =$$k[\mathrm{NO}][\mathrm{O_3}]$⁠, ושני הריכוזים משתנים יחד עם המחוון. השתמשו בזה בכיוון ההפוך.

שלב 4 מתוך 6

לחמם

חימום מאיץ כמעט כל תגובה. המהירות הממוצעת של מולקולה גדלה כמו השורש של הטמפרטורה בקלווין, $\sqrt{T}$⁠, כך שמ־298 K ל־398 K המולקולות מהירות רק ב־$16\%$⁠. ריכוז קבוע עכשיו. נבאו לפני שתחממו.

שלב 5 מתוך 6

המעטים שיש להם מספיק

לא לכל המולקולות יש אותה אנרגיה: בכל טמפרטורה יש מעט איטיות מאוד, הרבה בינוניות, ומעט מהירות מאוד. הגרף מראה את ההתפלגות הזאת, וקו מסמן את אנרגיית השפעול, $E_a$⁠, האנרגיה המינימלית שהתנגשות צריכה כדי להגיב. השטח הצבוע הוא המולקולות שמעבר לקו. הדגשת מולקולות אנרגטיות עומדת עכשיו על פועל, ולכן המולקולות האלה זוהרות בבקבוק.

שלב 6 מתוך 6

למה חימום עובד

כשמחממים, כל העקומה זזה ימינה ומשתטחת. הקו של $E_a$⁠ נשאר במקום. השוו את הגרף ב־398 K לגרף ב־298 K.