Головна

Вплив температури на швидкість хімічної реакції

  1.  A) Вплив сили кислоти і підстави, що утворюють сіль, на ступінь її гідролізу
  2.  F52.2. Недостатність генітальної реакції
  3.  IX. Психомоторики: РУХУ, довільно РЕАКЦІЇ, ДІЇ, ДІЯЛЬНІСТЬ
  4.  Spd Speed ??Швидкість
  5.  А) Реакції, характерні для неврозу страху ..
  6.  Абсолютний нуль температури
  7.  Аналіз естетичної реакції

Швидкість хімічних реакцій залежить від багатьох факторів, головними з яких є концентрація і природа вихідних речовин, температура реакційної системи і присутність в ній каталізатора.

Крім того, швидкість гетерогенних реакцій залежить ще і від величини поверхні розділу фаз (Чим її площа більша, тим швидкість реакції вище). Якщо в реакції беруть участь тверді речовини, то можна порівняно легко збільшити площу поверхні розділу за рахунок їх подрібнення (диспергування).

Вплив концентрації вихідних речовин на швидкість хімічної реакції математично описується за допомогою її основного кінетичного рівняння. Для утворення продуктів реакції необхідно, в першу чергу, щоб молекули вихідних речовин зіткнулися між собою. Чим більше таких зіткнень (або одиничних актів реакції) відбувається в одиницю часу, тим швидкість реакції буде вище. Частота зіткнень між молекулами реагентів безпосередньо залежить від їх числа в одиниці об'єму реакційної системи, т. Е. Від концентрації.

Крім концентрації реагуючих речовин, найважливішим фактором, що впливає на швидкість реакції, є температура реакційної суміші. Причому для більшості хімічних реакцій спостерігається зростання їх швидкості з підвищенням температури (рис. 41а). Такий тип температурної залежності швидкості реакції називається нормальним. Він характерний для всіх простих реакцій. Складніша залежність від температури наблюдаетсядля ферментативних реакцій, що протікають invivoілі invitro (рис. 41б). Більш докладно про її причини буде сказано нами пізніше.

а б

Мал. 41. Залежність швидкості різних типів реакцій від температури: а - нормальна, б - для ферментативних реакцій

Збільшення швидкості хімічної реакції з підвищенням температури, на перший погляд, можна пояснити зростанням швидкості теплового руху молекул вихідних речовин. Це повинно приводити до збільшення числа зіткнень між ними, незважаючи на те, що загальна кількість молекул залишилося незмінним.

Однак, як показали розрахунки, число зіткнень між частинками, що знаходяться в газових і рідких середовищах за одиницю часу, завжди дуже багато. Так, в 1 см3 газу (при н. у.) за одну секунду відбувається ~ 1 · 1028 зіткнень між молекулами. Якби кожне з них приводило до утворення кінцевих продуктів, то переважна більшість хімічних реакцій протікали б практично миттєво, т. Е. З вибухом.

На практиці цього не спостерігається, т. К. Не всі зіткнення між молекулами вихідних речовин є «успішними». Встановлено, що для багатьох реакцій число таких «успішних» зіткнень ~ в 1015-1020 разів менше, ніж загальне число зіткнень.

Перебіг реакції стає можливим тільки в тому випадку, якщо зіткнулися молекули володіють достатнім запасом внутрішньої енергії. Якщо її значення дорівнює якоїсь певної величиною або більше її, то реакція здійсниться (в іншому випадку - ні). Такі молекули називаються активними, А зіткнення між ними - ефективними.

Зазвичай частка активних молекул реагентів, в порівнянні з їх загальним числом, для більшості реакцій невелика.

При підвищенні температури збільшується запас внутрішньої енергії молекул. Все більше їх число стають активними. Як наслідок цього, зростає частка ефективних зіткнень між молекулами за одиницю часу, а значить і швидкість хімічної реакції.

При підвищенні температури концентрації вихідних речовин в реакційній суміші практично не змінюються. Значить, збільшення швидкості реакції відповідно до головного кінетичним рівнянням має бути пов'язане зі зростанням її константи швидкості.

Голландський вчений Вант-Гофф досвідченим шляхом визначив, що для хімічних реакцій (мають нормальний тип залежності швидкості від температури) при підвищенні температури на кожні 10 градусів величина константи швидкості зростає в 2-4 рази. Причому для кожної хімічної реакції це число є постійним і може приймати із зазначеного інтервалу як цілочисельні (2, 3, 4) значення, так і дробові. Воно визначається експериментально, називається температурним коефіцієнтом швидкості хімічної реакції або коефіцієнтом Вант-Гоффа і позначається грецькою буквою ?:

? =

де kТ - Константа швидкості хімічної реакції при температурі, яка дорівнює Т; kT+10 - Константа швидкості хімічної реакції при температурі, підвищеній, у порівнянні з вихідною, на 10 градусів.

Згідно з правилом Вант-Гоффа, температурний коефіцієнт ? для хімічної реакції повинен залишатися постійним у будь-якому температурному діапазоні. Однак насправді для багатьох реакцій при високих температурах спостерігається поступове зменшення його значення з ростом Т (рис. 42), аж до одиниці. Тому правило Вант-Гоффа справедливо лише в порівняно вузькому інтервалі температур: від 0°З до 300 ° С.

Мал. 42. Залежність температурного коефіцієнта швидкості
 реакції від температури для реакції утворення (1) і
 розкладання (2) HI (I2 + H2«2HI)

Більш точна залежність константи швидкості хімічної реакції від температури була знайдена Арреніус:

k = A ·

де А - предекспоненціальний множник; Еа - Енергія активації хімічної реакції.




 буферна ємність |  Величина буферної ємності залежить від концентрацій компонентів буферної системи і від їх співвідношення. |  Буферні системи людського організму |  Кінетика хімічних реакцій |  Порядок і молекулярної простих хімічних реакцій |  До тримолекулярного відносяться прості реакції, в елементарному акті яких стикаються і зазнають змін три частки. |  Поняття про складні хімічних реакціях |  Класифікація складних реакцій |  Т. е., При яких одні і ті ж вихідні речовини, одночасно реагуючи між собою, утворюють різні продукти. |  Хімічні методи засновані на безпосередньому визначенні кількості речовини або його концентрації в реакційному посудині. |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати