Theo lý thuyết động học của câc quâ trình hoâ học thì tốc độ phản ứng bao giờ cũng phụ thuộc văo nồng độ chất tham gia văo phản ứng vă phụ thuộc văo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng cũng tăng. Ban
16
đầu được giải thích do tăng số lần va chạm của câc nguyín tử hay phđn tử tham gia văo phản ứng hoâ học. Trín cơ sở tính toân xâc suất va chạm, nếu va chạm năo giữa câc nguyín tử hay phđn tử cũng dẫn tới phản ứng thì tốc độ phản ứng sẽ tăng lín từ 102 đến 106 lần so với tốc độ thực tế đo được nếu ta tăng nhiệt độ trong khoảng từ 0oC đến 100oC. Từ đó câc nhă nghiín cứu cho rằng chỉ một phần trong số câc va chạm đó mới có khả năng tạo phản ứng hoâ học. Phản ứng chỉ có thể xảy ra khi câc nguyín tử hay phđn tử đạt được một giâ trị năng lượng nhất định gọi lă năng lượng hoạt hóa. Năng lượng hoạt hóa lă giâ trị năng lượng nhỏ nhất mă nguyín tử hay phđn tử cần phải đạt được mới có thể tham gia văo phản ứng. Câc nhă nghiín cứu đê âp dụng hăm phđn bố Maxwell - Boltzmann để giải thích mối liín quan giữa tốc độ phản ứng vă năng lượng hoạt hóa. Maxwell - Boltzmann đê thiết lập được công thức :
N*=N. RTE E
e− (2.44)
N*: Số phđn tử đạt giâ trị năng lượng bằng hoặc lớn hơn năng lượng hoạt hóa.
N: Tổng số phđn tử ban đầu trong một đơn vị thể tích. E: Năng lượng hoạt hóa của phđn tử vă R lă hằng số khí T: Nhiệt độ tuyệt đối (nhiệt độ Kelvin)
Công thức (2.44) biểu diễn trín đồ thị (hình 2.4) gọi lă hăm phđn bố Boltzmann. Đồ thị biểu diễn số phđn tử N theo vận tốc v (E=
2 mv2 ). T1 < T2 Ehh E N 0 a) Ehh E N 0 b)
Hình 2.4: Sự phđn bố của câc phđn tử theo năng lượng
Qua đồ thị (hình 2.4a) cho thấy chỉ có một số phđn tử có năng lượng bằng hoặc lớn hơn giâ trị năng lượng hoạt hóa (Eh) thì mới có khả năng tham gia văo phản ứng. Khi nhiệt độ tăng lín (T2>T1) thì đường cong phđn
17
bố Boltzmann dịch chuyển về phía bín phải, tức lă số lượng phđn tử có E≥Eh tăng lín (phần gạch ngang hình 2.4b) vì vậy tốc độ phản ứng tăng lín.
Nhiều phản ứng, nhất lă câc phản ứng hóa sinh, tuy có nồng độ, nhiệt độ vă năng lượng hoạt hóa giống nhau nhưng tốc độ phản ứng vẫn khâc nhau. Như vậy, không phải mọi va chạm giữa câc nguyín tử hay phđn tử có năng lượng bằng hay lớn hơn năng lượng hoạt hóa đều dẫn tới phản ứng. Điều năy được giải thích do tốc độ phản ứng còn liín quan tới cấu trúc hình học của câc phđn tử va chạm, gọi lă yếu tố lập thể (ký hiệu lă p).