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2.12:

반응 결과 예측

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Organic Chemistry
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Predicting Reaction Outcomes

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화학 역학은 반응제가 반응 경로에서 한 상태에서 다른 상태로 이동하는 속도와 경로를 설명하지만 열역학은 주 자체의 상대적 불안정을 고려합니다. 화합물 A와 B는 두 가지 가능한 경로에서 서로 반응할 수 있으며, 하나는 제품 C와 D로 이어지고, 다른 하나는 제품 E와 F로 이어집니다. 제품 C와 D는 E와 F보다 기형적으로 선호되며, 형성에는 더 작은 활성화 에너지가 필요합니다. 또한, 그들은 그들의 낮은 에너지의 계정에 열역학적으로 더 유리하다. 대부분의 경우, 반응 경로는 열역학과 키네틱 모두 선호, 열역학및 운동학 서로 반대 하는 경우가 있지만. 이 경우 제품 C와 D는 에너지가 낮기 때문에 열역학에 의해 선호됩니다. 그러나, 제품 E와 F는 그들의 형성활성화의 낮은 에너지를 포함 하기 때문에 운동에 의해 선호 됩니다. 온도는 주요 제품을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 저온에서는 E와 F 제품이 빠르게 형성되는 반면, 고온에서는 평형 농도가 빠르게 달성되어 C와 D가 생성됩니다. 활성화 에너지 장벽이 충분히 높으면 반응제는 ‘키네티 안정’으로 간주됩니다. 그러나 에너지를 추가하면 이러한 장벽을 극복할 수 있습니다. 예를 들어, 석유 연료와 대기 산소는 실온에서 자발적으로 반응하지 않습니다. 그러나 자동차 엔진에서는 외부 에너지원의 불꽃에 의해 연료가 점화되고 연료와 대기 산소 사이의 반응이 평형에 도달합니다. 반응 입자의 크기는 여러 개의 작은 입자가 하나의 큰 입자보다 더 큰 전체 표면적을 가지므로 충돌 빈도에 영향을 미칩니다. 충돌이 발생할 수 있는 표면적이 클수록 반응이 빨라집니다. 예를 들어 더 큰 로그를 더 작은 종류의 점화 조각으로 나누면 표면적이 증가합니다. 접근성이 높은 연료로 인해 연소 반응을 유지하는 데 필요한 에너지를 더 빠르게 제공합니다.

2.12:

반응 결과 예측

운동학은 반응이 발생하는 속도와 경로를 설명합니다. 반면 열역학은 상태 기능을 다루고 시스템의 특성, 동작 및 구성 요소를 설명합니다. 그것은 과정에 의해 취해진 경로에 관하여 염려되지 않으며 반응이 일어나는 비율을 해결할 수 없습니다. 반응 과정에서 발생할 수 있는 것에 대한 정보를 제공하지만 원자 또는 분자 수준에 나타나는 자세한 단계는 설명하지 않습니다. 한편, 운동학은 원자 또는 분자 수준에 대한 정보를 제공한다. 요컨대, 열역학은 제품 및 반응제의 에너지에 초점을 맞추고, 운동학은 제품에 반응제에서 경로에 초점을 맞추고 있는 반면. ΔG의 값이 음수이고 K의 해당 값이 하나보다 큰 산업 공정은 경제적으로 수익성이 너무 느립니다. 이러한 경우, 온도 또는 온도 변화, 전기 형태로 외부 에너지 원 공급 등 반응 조건을 변경하여 자발적으로 발생하는 열역학적 비자발적 반응이 이루어질 수 있다.

원자, 분자 또는 이온은 서로 반응하기 전에 충돌해야합니다. 원자는 화학 결합을 형성하기 위해 가까이 있어야합니다. 이 전제는 반응 속도에 영향을 미치는 요인을 포함하여 화학 운동학에 관한 많은 관측을 설명하는 이론의 기초입니다. 충돌 이론은 (i) 반응 속도가 반응의 속도에 비례한다는 유언을 기반으로 하며, (ii) 반응종은 제품에서 결합되는 원자 간의 접촉을 허용하는 방향으로 충돌하며, (iii) 충돌은 반응종의 원자 껍질의 상호 침투를 허용하기 위해 적절한 에너지로 발생하므로 새로운 종(화학적 형태)을 재배열할 수 있다. 반응종이 올바른 방향과 충분한 활성화 에너지와 충돌하면 활성화된 복합체 또는 전이 상태라는 불안정한 종을 형성하기 위해 결합합니다. 이 종은 단명하고 일반적으로 대부분의 분석 기기에 의해 탐지할 수 없습니다. 경우에 따라 정교한 스펙트럼 측정은 전환 상태를 관찰할 수 있습니다. 충돌 이론은 온도가 증가함에 따라 대부분의 반응 속도가 증가하는 이유를 설명합니다. 온도가 증가함에 따라 충돌 빈도가 증가합니다. 충돌이 많을수록 충돌 에너지가 적절하다고 가정하면 반응 속도가 빨라집니다.

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