collision model. most sensitive to changes in temperature

collision model. most sensitive to changes in temperature

In the collision model, which factor is most sensitive to changes in temperature?

> The fraction of molecules with energy greater than the activation energy.

> The frequency of collisions that occur between reactant molecules.

> The orientation factor for a given reactant molecule.

> The magnitude of the activation energy for a given reaction.

> I am unsure and need to study this concept to prepare for the exam

▶ 화학 반응에서 충돌 모델

분자들이 반응하기 위해서는 다음 조건들이 충족되어야 한다.

1. 반응물 분자들이 서로 충돌해야 한다.

2. 충돌하는 분자들은 반응이 일어나기 위한 최소 에너지인

활성화 에너지(Ea) 이상의 에너지를 가져야 한다.

3. 분자들은 반응이 일어날 수 있는

적절한 방향으로 충돌해야 한다(방향 인자).

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7371 )

온도 변화가 이러한 요소들에 미치는 영향을 살펴보자.

1. 활성화 에너지보다 큰 에너지를 가진 분자의 비율

온도가 증가하면 분자들의 운동 에너지가 증가한다. 이에 따라 활성화 에너지 장벽을 넘을 수 있는 분자들의 비율이 “지수함수적으로 증가”한다. 이는 맥스웰-볼츠만 분포를 따르며, 온도에 매우 민감하게 반응한다.

2. 반응물 분자 사이에 발생하는 충돌 빈도

온도가 증가하면 분자의 평균 운동 에너지와 속도가 증가하여 충돌 빈도가 증가한다. 그러나 이 증가는 온도의 “제곱근에 비례”하므로 상대적으로 완만하다.

3. 주어진 반응물 분자의 방향 인자

방향 인자는 분자들이 반응에 적합한 방향으로 충돌할 확률을 나타내며, 일반적으로 온도에 크게 영향을 받지 않는다.

4. 주어진 반응에 대한 활성화 에너지의 크기

활성화 에너지 자체는 반응에 고유한 값으로, 온도 변화에 따라 변하지 않는다.

정리하면,

온도 변화에 가장 민감하게 반응하는 요소는 활성화 에너지보다 큰 에너지를 가진 분자의 비율이다. 이 비율은 온도 증가에 따라 지수함수적으로 증가하며, 아레니우스 방정식(k = Ae^(–Ea/RT))에서도 확인할 수 있다. 온도(T)가 증가하면 e^(–Ea/RT) 항이 지수함수적으로 증가하여 반응 속도(k)를 크게 증가시킨다.

따라서 정답은

“활성화 에너지보다 큰 에너지를 가진 분자의 비율”

답: The fraction of molecules with energy greater than the activation energy.

[ 같은 글 https://ywpop.tistory.com/471244 ]

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7288 ]

아레니우스 식. 속도 상수의 온도 의존성. k = Ae^(–Ea/RT)

[키워드] 충돌 이론 기준, 충돌 모델 기준