同學

想想看

當兩個物質互相接觸就一定會發生反應嗎？

以化學反應的角度來看

兩個物質確實需要互相接觸才能發生反應

但是否僅僅接觸就足夠了呢？

有沒有其他引發反應的條件限制呢？

接下來

讓我們以微觀的粒子碰撞模型

來幫助瞭解反應發生的機制吧！

其實並不是所有的碰撞都會導致化學反應

只有滿足一定條件的碰撞才能引發反應

這種碰撞稱為有效碰撞

且有效碰撞的頻率會影響化學反應速率

有效碰撞的條件包括

1.粒子必須具有足夠的能量

2.碰撞時具有正確的碰撞位向

讓我們慢慢來瞭解碰撞的相關原理吧！

特勞茲與路易斯於1916與1918年分別提出碰撞學說

他們認為反應物粒子必須相互碰撞

才有可能發生化學反應

化學反應是反應物與生成物之間原子重新排列組合

相當於化學鍵重新排列組合

反應過程中需要能量去破壞反應物的化學鍵

然後形成生成物的化學鍵

會釋放能量

因此有效碰撞需要有足夠的動能（也就是低限能）

和正確的碰撞位向

兩者缺一不可

接著

我們來探討足夠的動能與正確的碰撞位向

如果我們把粒子數和它們對應的動能作圖

如畫面呈現之曲線圖

稱為粒子動能分布曲線圖

縱座標是粒子數

橫坐標是動能

在這張圖上

具有高動能與低動能的粒子佔少數

大多數的粒子動能都接近平均值

圖中我們可以看到

只有那些動能超過低限能的粒子才可能發生反應

同時也需要有正確碰撞位置和位向

想一想

曲線下方斜線面積

代表甚麼意義？

其實曲線下方斜線面積

就等於系統中可參加反應的粒子數

每個粒子所擁有的能量不同

而要超過低限能的粒子發生碰撞才能發生反應

把這張圖套到我們熟悉的環境中

假設曲線為班級的人數

每個人都有不同的分數

如果老師說分數超過85分可以申請獎學金

85分就是一個基準點

就如同圖中的低限能

低限能就是發生化學反應所需的最低能量喔！

而沒有達到最低能量時

即使碰撞也不會發生反應

想想看

如果有兩種化學反應

其反應物的動能分布圖如下

反應物所需要的低限能數值不同

請問哪一個反應速率較快？

左圖反應的低限能較小

超過低限能的分子數目較多

反應速率較快

接著

我們來看看碰撞位向

當碰撞位向不正確時

粒子之間不會發生反應

舉例來說

當氯原子碰撞亞硝醯氯（NOCl）的氮原子時

如果碰撞失敗了

是因為碰撞位向不正確

導致粒子間沒有發生反應

表示這不是有效碰撞

就像運動會的大隊接力

因為接力賽選手接棒姿勢錯誤而造成掉棒

以至於接力失敗囉！

當碰撞位向正確時

粒子之間會產生反應

例如

氯原子碰撞亞硝醯氯（NOCl）的氯原子

能生成氯分子、一氧化氮碰撞成功

就像接力賽選手們默契十足且接棒姿勢正確

接力成功！

經過前面的學習

我們得知化學反應的發生

除了有足夠的能量外

也需要具有正確的碰撞位向

才有機會成功

否則都是作白工喔！

以下來做個重點整理

讓我們來看看低限能與活化能的關係

意義比較

以撐竿跳作比喻

其過程猶如參加跳高競賽的選手們

必須奮力躍過橫桿

只有動能超過低限能的粒子間發生適當位向的碰撞

才能克服此能量障礙而形成活化複合體

就有可能轉變成產物

低限能與活化能的比較如表格

我們可以知道低限能為發生有效碰撞所需的最低動能

而活化能是位能

兩者的關係則發生有效碰撞時低限能略大但幾乎相等於活化能

由下面的位能與動能圖

可清楚得知

會起反應的粒子則是超過低限能的粒子

位能與動能的關係

反應物粒子必須具備克服活化能以上的動能

這樣才能夠將多的動能轉成形成活化錯合物的位能

發生反應

形成生成物

低限能與活化能幾乎相等但意義不同

低限能為動能

活化能為位能

低限能由活化能決定

活化能越高

則低限能越高

氨與氯化氫的反應

下列有三種模式A、B、C

請推測其為有效或無效碰撞？

從方程式：氨氣和鹽酸反應生成氯化銨

可以從產物得知氯化銨為離子化合物

可以拆成銨離子與氯離子

故推測氨氣要用氮原子撞擊鹽酸中的氫原子

因此為有效碰撞

為無效碰撞

同學們

經過這一單元的學習

你是否都學會了呢？

歡迎在影片下方留言區告訴我們你的心得

我們下次見！