Home  / Учебник ОБЩАЯ ХИМИЯ / Глава 5. Химические реакции / * Энергетический анализ взаимодействия активной частицы с молекулой

* Энергетический анализ взаимодействия активной частицы с молекулой

А теперь объясним, почему реакция взаимодействия между бромид-анионом и молекулярным хлором не может считаться окислительно-восстановительной. В разделе 4 мы уже говорили о том, что при образовании новой химической связи должна выделиться энергия. Соответственно, химическая реакция, при которой разрушаются старые связи и образуются новые, должна идти с выигрышем в энергии. Предположим, что бромид-анион и хлор взаимодействуют по окислительно-восстановительному «сценарию».  Молекулярный хлор якобы выступает в качестве окислителя, и к нему перебегают два электрона от бромид-аниона. Во многих учебниках такие процессы записываются в виде двух полуреакций: 

Cl₂ + 2е → 2Cl‾
2Br‾ - 2е → Br₂ 

Однако такой путь невозможен энергетически. Энергия ионизации бромид-аниона (Br¯) равна 3,36 эВ, а сродство газообразного хлора к электрону составляет 2,38 эВ. У молекулы хлора просто «не хватит сил» отобрать электроны у двух анионов брома. 

А теперь рассмотрим с энергетической точки зрения схему реакции бромид-аниона с хлором, предложенную нами. Как мы помним, она проходит в два этапа с образованием промежуточного соединения BrCl. Запишем эти два этапа в ионном виде: 

1) Br¯ + Cl₂ → BrCl + Cl¯
2) Br¯ + BrCl → Вr₂ + Cl¯ 

Электростатические составляющие связей в молекулах BrCl, Cl₂ и Вr₂, соответственно, равны 1,14, 1,18 и 0,93 эВ. Сродство атомов хлора (Cl) и брома (Br) к электронам, соответственно, равно 3,6 эВ и 3,36 эВ.
Смотрим на «энергетическую картинку» первого этапа реакции: 

Br¯        +          Cl₂                   →        Br Cl               +          Cl¯
     3,36 эВ  +         1,18 эВ           →        1,14 эВ           +          3,6 эВ
4,54 эВ                     →                    4,74 эВ

 Мы видим, что общая энергия химических связей продуктов первого этапа реакции на 0,2 эВ больше, чем аналогичный показатель для исходных веществ, в нее вступивших. Значит, на первом этапе взаимодействия бромид-аниона с молекулой хлора не только не наблюдается энергетических потерь, но и налицо некоторый выигрыш в энергии.

Теперь проделаем то же самое со вторым этапом реакции: 

Br¯        +          Br Cl               →        Вr₂                  +          Cl¯
     3,36 эВ  +         1,14 эВ           →        0,93 эВ           +          3,6 эВ
4,50 эВ                     →                    4,53 эВ

Опять наблюдаем выигрыш в энергии.
Подобное теоретическое исследование других аналогичных реакций, например, взаимодействия бромид-аниона с галогенами, приводит к таким же выводам.

Эксперименты подтверждают существование в природе промежуточных продуктов, которые образуются на отдельных стадиях первого и второго этапа взаимодействия бромид-аниона с хлором. Это BrClCl и BrBrCl, которые аналогичны хорошо известным стабильным соединениям типа I₃.

 Теория активных столкновений >>
 Теория переходного состояния (активированного комплекса) >>
 Проблемы химической кинетики >>
Как протекают химические реакции >>
 Реакции с участием радикалов >>
 Реакции с участием ионов >>
Энергетический анализ взаимодействия активной частицы с молекулой
 Реакции с участием растворителей >>
 О взаимодействии насыщенных молекул >>
 Основные положения теории элементарных взаимодействий >>
Экспериментальное подтверждение теории элементарных взаимодействий >>
Катализ >>