2.12 : 반응 결과 예측

역학은 반응이 일어나는 속도와 경로를 설명합니다. 대조적으로, 열역학은 상태 함수를 다루고 시스템의 속성, 동작 및 구성 요소를 설명합니다. 이는 공정이 취하는 경로와 관련이 없으며 반응이 발생하는 속도를 다룰 수 없습니다. 반응 과정에서 어떤 일이 일어날 수 있는지에 대한 정보를 제공하지만 원자나 분자 수준에서 나타나는 세부 단계를 설명하지는 않습니다. 반면에 동역학은 원자 또는 분자 수준에 대한 정보를 제공합니다. 간단히 말해서, 열역학은 생성물과 반응물의 에너지학에 초점을 맞추는 반면, 동역학은 반응물에서 생성물로의 경로에 초점을 맞춥니다. ΔG 값이 음수이고 이에 상응하는 K 값이 1보다 큰 산업 공정은 너무 느려서 경제적으로 수익성이 없습니다. 이러한 경우, 압력이나 온도를 변화시키거나 전기의 형태로 외부 에너지원을 공급하는 등 반응 조건을 변화시킴으로써 열역학적으로 비자발적인 반응이 자발적으로 일어나도록 할 수 있습니다.

원자, 분자 또는 이온은 서로 반응하기 전에 충돌해야 합니다. 화학 결합을 형성하려면 원자가 서로 가까워야 합니다. 이 전제는 반응 속도에 영향을 미치는 요인을 포함하여 화학적 동역학에 관한 많은 관찰을 설명하는 이론의 기초입니다. 충돌 이론은 (i) 반응 속도는 반응물 충돌 속도에 비례하고, (ii) 반응 종은 생성물에서 함께 결합되는 원자 사이의 접촉을 허용하는 방향으로 충돌하며, (iii) 충돌은 반응 종의 원자가 껍질의 상호 침투를 허용하는 적절한 에너지로 발생하여 전자가 새로운 결합(및 새로운 화학 종)을 재배열하고 형성할 수 있습니다. 반응물 종들이 올바른 방향과 충분한 활성화 에너지로 충돌할 때, 이들은 결합하여 활성화 복합체 또는 전이 상태라고 불리는 불안정한 종을 형성합니다. 이러한 종은 수명이 짧으며 일반적으로 대부분의 분석 장비에서 감지할 수 없습니다. 어떤 경우에는 정교한 스펙트럼 측정을 통해 전이 상태를 관찰할 수 있습니다. 충돌 이론은 온도가 증가는 대부분의 반응 속도가 증가하는 이유를 설명할 수 있습니다. 온도가 상승하면 충돌 빈도수가 증가합니다. 충돌 에너지가 적절하다고 가정할 때 더 많은 충돌은 더 빠른 반응 속도를 의미합니다.