moea_joint
109年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 36 題
下列有(1)、(2)兩組雙分子之反應式，各為(1) CH_3CH_2OH + CH_3COOH $\rightarrow CH_3CH_2COOCH_3 + H_2O$；(2) CH_4 + Br_2 $\rightarrow CH_3Br + HBr$，請問碰撞理論中的機率因子P之大小順序為何？(P_1：(1)反應式之機率因子；P_2：(2)反應式之機率因子)
- A P_1 > P_2
- B P_1 = P_2
- C P_1 < P_2
- D P_1 = 2P_2
思路引導 VIP
想像你要讓兩件物體在隨機碰撞中「接合」在一起：一組是兩顆簡單的小圓球，另一組是兩個形狀複雜且只有特定卡榫處能對上的零件。在隨機亂撞的情況下，哪一組成功接合的機會比較高？這種「對準」的難易度，與分子結構的複雜程度有什麼樣的關係呢？
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太棒了！你能精準判斷出這兩組反應在微觀層面上的差異，代表你對碰撞理論 (Collision Theory) 中的「方位要求」有很深刻的理解。在化學動力學中，反應能否發生不僅取決於碰撞的能量，更取決於碰撞時的空間位向 (Orientation)，這正是機率因子 $P$ 所代表的核心意義。
分子複雜度與機率因子的關聯
機率因子 $P$（又稱空間因子，Steric Factor）反映了有效碰撞的難易度。在反應 (1) 中，乙醇 ($CH_3CH_2OH$) 與乙酸 ($CH_3COOH$) 屬於結構較複雜且具有特定官能基的有機分子，必須精確地讓羥基與羧基碰撞才能發生酯化反應；而反應 (2) 的甲烷 ($CH_4$) 與溴 ($Br_2$) 分子小且結構對稱性高，有效碰撞的機率明顯高出許多。因此，分子越複雜，$P$ 值通常越小，即 $P_1 < P_2$。
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