온도가 높아지면 활성화에너지를 넘는 분자의 수가 증가하는 이유를 분자 운동 이론 관점에서 어떻게 설명할 수 있나요?

Question

안녕하세요. 온도가 높아지면 활성화에너지를 넘는 분자의 수가 증가하는 이유를 분자 운동 이론의 관점에서는 어떻게 설명할 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 분자 운동 이론의 관점에서 보면 기체 분자는 무작위로 빠르게 운동하며, 그 속도 분포는 맥스웰-볼츠만 분포를 따르는데요, 이 분포는 특정 온도에서 분자들이 어떤 운동 에너지를 가질 확률이 얼마나 되는지를 보여줍니다. 온도가 높아지면 평균 운동 에너지가 커지고, 분포 곡선이 오른쪽으로 이동하면서 전체적으로 평탄해지는데요 그 결과, 높은 에너지를 가진 분자들의 비율이 크게 증가합니다. 이때 반응이 일어나기 위해서는 분자가 충돌할 때 활성화 에너지(Eₐ)를 넘어야 하는데, 낮은 온도에서는 이 문턱값을 넘는 분자가 상대적으로 적습니다. 하지만 온도가 올라가면 분자 전체의 에너지 분포에서 꼬리 부분이 두꺼워져서, 활성화 에너지를 초과하는 분자의 수가 급격히 늘어나게 되는 것입니다. 감사합니다.