7.4 - Teori Perlanggaran

Pergerakan dan Perlanggaran Zarah

• Jirim terdiri daripada zarah halus dan diskrit yang sentiasa bergerak: zarah bergetar pada kedudukan tetap dalam pepejal serta bergerak bebas dalam cecair dan gas.
• Zarah berlanggar dan memindahkan tenaga. Tenaga kinetik semua zarah tidak sama dan sentiasa berubah.
• Teori perlanggaran menerangkan cara zarah bahan tindak balas berinteraksi untuk membentuk hasil tindak balas.
• Zarah mesti berlanggar supaya tindak balas berlaku, tetapi bukan semua perlanggaran menghasilkan tindak balas.

Perlanggaran Berkesan

Perlanggaran berkesan menghasilkan tindak balas. Kedua-dua syarat berikut mesti dipenuhi:

1. zarah berlanggar dengan tenaga yang sama dengan atau melebihi tenaga pengaktifan; dan
2. zarah berlanggar pada orientasi yang betul supaya ikatan lama boleh dipecahkan dan ikatan baharu terbentuk.

Perlanggaran dengan tenaga yang tidak mencukupi atau orientasi yang tidak betul ialah perlanggaran tak berkesan; zarah berpisah tanpa bertindak balas.

Tenaga Pengaktifan dan Profil Tenaga

Tenaga pengaktifan, $E_a$, ialah tenaga minimum yang perlu dicapai oleh zarah bahan tindak balas untuk memulakan tindak balas dengan memecahkan ikatan lama dan membolehkan ikatan baharu terbentuk.

• Analogi halangan tenaga: Seekor kuda memerlukan tenaga yang mencukupi untuk melepasi halangan; begitu juga zarah bahan tindak balas memerlukan tenaga yang mencukupi untuk mengatasi halangan tenaga pengaktifan.
• Tindak balas berlainan mempunyai tenaga pengaktifan berlainan.
• Haba tindak balas, $\Delta H$, ialah perubahan kandungan tenaga apabila bahan tindak balas bertukar kepada hasil tindak balas.
• Pada profil tenaga, $E_a$ ialah beza antara aras tenaga bahan tindak balas dengan puncak lengkung.
• Dalam tindak balas eksotermik, bahan tindak balas mempunyai tenaga lebih tinggi daripada hasil; haba dibebaskan dan $\Delta H$ bernilai negatif.
• Dalam tindak balas endotermik, hasil mempunyai tenaga lebih tinggi daripada bahan tindak balas; haba diserap dan $\Delta H$ bernilai positif.
• Semua tindak balas eksotermik dan endotermik mempunyai halangan tenaga pengaktifan.

Kesan Kepekatan dan Tekanan

Apabila kepekatan meningkat, bilangan zarah bahan tindak balas per unit isi padu bertambah, frekuensi perlanggaran bertambah, frekuensi perlanggaran berkesan bertambah dan kadar meningkat. Bagi gas, peningkatan tekanan pada suhu tetap memberi kesan zarah yang sama seperti peningkatan kepekatan.

Kesan Saiz Bahan Tindak Balas

Memecahkan suatu kuantiti pepejal kepada cebisan kecil mengekalkan jumlah isi padunya tetapi menambah jumlah luas permukaan terdedah. Lebih banyak zarah terdedah, maka frekuensi perlanggaran, frekuensi perlanggaran berkesan dan kadar tindak balas meningkat.

Kesan Suhu

Peningkatan suhu menaikkan purata tenaga kinetik zarah bahan tindak balas. Lebih banyak zarah mempunyai tenaga yang sama dengan atau melebihi $E_a$, maka frekuensi perlanggaran berkesan dan kadar tindak balas meningkat.

Kesan Mangkin

Mangkin menyediakan lintasan tindak balas alternatif dengan tenaga pengaktifan lebih rendah, $E_a^{\prime }$, berbanding dengan lintasan tanpa mangkin, $E_a$; maka, $E_a^{\prime }$ lebih rendah daripada $E_a$.

Lebih banyak zarah dapat mengatasi halangan yang lebih rendah, maka frekuensi perlanggaran berkesan dan kadar meningkat. Mangkin kekal tidak berubah secara kimia dan tidak mengubah aras tenaga bahan tindak balas atau hasil; oleh itu, mangkin tidak mengubah $\Delta H$.