溶液中的靜電庫侖作用對液相中離子間反應速率的影響。具有較普遍意義的模型的基本假定為:①A和B離子(或偶極子)生成的活化絡合物(用下角標≠ 標示)是球形的;②離子間相互作用較弱;③溶劑分子的偶極矩相對來說較小;④非靜電作用對理想狀況的偏差忽略不計;⑤體系為稀溶液,且離子強度為零;⑥介質是連續的;⑦活化絡合物的形成可看作該球體的充電過程。據此得出以下運算式:
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式中k和k0分別為當介質的介電常數為ε和∞時的反應速率常數;r、Z和μ分別為相應粒子的半徑、電荷數和偶極矩;e、kB和T分別為電子電荷、玻耳茲曼常數和熱力學溫度。
對於離子間反應,偶極矩μ均為零,方程式最後一項為零,變成單球活化絡合物模型的波恩表達式。對於偶極子的相互作用,沒有凈電荷,Z均為零,方程式右邊第二項可刪去,靜電效應由最後一項確定。對於離子和偶極子間的反應則必須包括後面兩項,通常第二項小,主要由最後一項來預示。但無論對於那一類反應,方程均可用lnk對1/ε作圖得直線關系,斜率與組成該體系各粒子的半徑、電荷和偶極矩有關。溴乙酸鹽和硫代硫酸鹽間的離子反應可證明這一點。用此方程作精確定量有困難,而半定量關系就非常有用,它可表明介電常數對反應速率常數的影響。例如,一個中性分子電離時,活化絡合物有很大的偶極矩μ
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此結果說明:①對於同號離子反應,將lnk對1/ε作圖,斜率為負,即介質的介電常數增加,反應加快;②異號離子反應得正斜率,介電常數增加,反應速率減低。這都是介電常數高的溶劑分子減弱瞭離子間靜電庫侖力的結果。
靜電作用由於對活化自由能有貢獻,故對活化熵S也有貢獻,從而影響頻率因子,它正比於
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