На головну

Лекція 7. Хімічна кінетика

  1.  XI. Алхімічні ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РИБИ
  2.  алхімічні ЖИДКОСТЬ
  3.  Антонов А. І., Борисов В. А. Лекції по демографії. М., 2011. Лекція 7. С. 373-416.
  4.  Б. Органічна хімічна технологія
  5.  біохімічна еволюція
  6.  Вступна лекція
  7.  Вступна лекція

Ключові слова: швидкість хімічних реакцій, закон дії мас, правило Вант-Гоффа, рівняння Арреніуса, енергія активації, гомогенний і гетерогенний каталіз.

Хімічна кінетика - Вчення про швидкості і механізм хімічних реакцій. При розгляді питання про швидкість реакцій необхідно розрізняти реакції, що протікають в гомогенної системі, і реакції, що протікають в гетерогенної системі. гомогенна система складається з однієї фази, а гетерогенна - з кількох фаз. фазоюназивається частина системи, відокремлена від інших частин поверхнею розділу, при переході через яку властивості змінюються стрибком. У гомогенної системі реакція протікає по всьому об'єму, в гетерогенній системі - на межі поділу фаз. швидкістю гомогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію або утворюється в результаті реакції, за одиницю часу в одиниці об'єму системи. Тобто швидкість гомогенної реакції (?гомоген) Визначається як зміна концентрації (?С) реагуючих речовин за одиницю часу (??). Середня швидкість реакції - величина позитивна:

?гомоген = ± ?n / (?? · V) = ± ?C / ??, [Моль / (л · с)], де ?n - кількість речовини, моль; ?? - час реакції, с; V - об'єм реакційної суміші, л; ?C - зміна молярної концентрації, [моль / л].

швидкістю гетерогенної реакції (?гетерог) Називається кількість речовини, що вступив в реакцію або утворюється при реакції за одиницю часу на одиниці площі поверхні розділу фаз:

?гетерог = ± ?n / (?? · S), [Моль / (с · м2)], Де S - площа поверхні розділу фаз, м2.

До найважливіших факторів, що впливають на швидкість реакції, Відносяться наступні: природа реагуючих речовин, їх концентрації, температура, природа розчинника, присутність в системі каталізаторів або інгібіторів. Швидкість хімічної реакції пропорційна числу зіткнень, яке тим більше, чим вище концентрація вихідних речовин. вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакціівиражаетсязаконом дії мас:при постійній температурі швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, в ступенях, чисельно рівних коефіцієнтам в рівнянні реакції. Таким чином, вираз для швидкості реакції відповідно до законом дії мас для процесу:Н2 + С12 = 2НС1матиме вигляд: ? = k [H2] · [Cl2],де [H2] І [Cl2] - Молярні концентрації H2 і Cl2 [Моль / л] відповідно. Якщо реагенти газоподібні, то замість молярних концентрацій в розрахунках можуть бути використані величини парціальних тисків (Р(H2)· і Р(Cl2)) Вихідних газів: ? = k1Р(H2)· Р(Cl2), Де k і k1коефіцієнти пропорційності або константи швидкостіхімічної реакції. Фізичний сенс цієї величини розкривається при рівності концентрацій вихідних речовин 1 [моль / л], тоді ? = k, тобто k - питома швидкість. Тому частіше швидкість реакції оцінюється за величиною k. Для гетерогенної реакції в вираз закону дії мас входять величини концентрацій тільки газоподібних або розчинених речовин. Наприклад, для реакції: 2С(Тв.) + Про2 = 2СО, ? = k · [O2], Де · [O2] - Молярна концентрація [моль / л].

Залежність швидкості хімічної реакції від температури виражається правилом Вант-Гоффа: При підвищенні температури на 10 ° С швидкість більшості хімічних реакцій збільшується в 2-4 рази:

, Де ?2 і ?1 - Швидкості реакції при температурах T2 і T1 відповідно; ? - температурний коефіцієнт швидкості реакції (для більшості реакцій він дорівнює від 2 до 4). Більш точно залежність константи швидкості від температури описується рівнянням Арреніуса: k = A · exp-Eа /RT, Де k - константа швидкості реакції, А - предекспоненціальний постійна, Ea - Енергія активації для даного процесу, R - універсальна газова стала, T - температура, K.

Будь-яка хімічна реакція протікає через освіту певної активного комплексу, який потім розпадається на продукти реакції. У нестійкому проміжному - перехідному або активному комплексі - старі зв'язки ще не повністю розірвалися, а нові ще не цілком утворилися, йому відповідає такий стан системи, при якому енергія максимальна. Для переходу системи в активний комплекс потрібна енергія, що дорівнює енергії активації. енергія активації - Надлишкова енергія, якою повинні володіти молекули, для того щоб їх зіткнення могло призвести до утворення нової речовини; це своєрідний енергетичний бар'єр, який відділяє вихідні речовини від продуктів реакції. каталізатор - Речовина, яка збільшує швидкість реакції, але при цьому не витрачається в результаті протікання процесу. У більшості випадків дія каталізатора пояснюється тим, що він знижує енергію активації реакції. інгібітор - Уповільнює реакцію, в його присутності енергія активації збільшується. Реакції, що протікають під дією каталізаторів, називаютьсякаталитическими. розрізняють гомогенний и гетерогенний каталіз. У разі гомогенного каталізу каталізатор і реагуючі речовини утворюють одну фазу (газ або розчин). У разі гетерогенного каталізу каталізатор знаходиться в системі у вигляді самостійної окремої фази.

Контрольні питання:

1. Основні поняття: швидкість гомогенної і гетерогенної реакції, енергія активації, перехідний комплекс, каталізатор.

2. Вплив різних факторів на швидкість хімічних реакцій.

3. Гомогенний і гетерогенний каталіз.

Список рекомендованої літератури:

1. Глінка Н. Л. Загальна хімія: навч. посібник для вузів / Н. Л. Глинка. - М .: КНОРУС, 2009. - С. 174 - 187.

2. Коровін Н. В. Загальна хімія: підручник для технічних направл. і спец. вузів - 7-е изд., испр. - М .: Вища школа, 2006. - С. 166 - 181, 195 - 203.


Ю. Н. Біглова, Л. З. Рольник, О. І. Михайленко




 КОРОТКИЙ КУРС ЛЕКЦІЙ |  РГР (домашні завдання або контрольні роботи), залік - 0, іспит - 1 |  Для студентів нехімічних спеціальностей: ПГ, БПГ, ПС, БПС, ВВ, ДС, ЕС, ГФ |  Лекція 1. Квантово-механічна модель будови атома |  Лекція 2. Електронні конфігурації атомів. Періодичний Закон. Періодична система Д. І. Менделєєва |  Лекція 3. Основні типи хімічного зв'язку. ковалентний зв'язок |  Полярність і поляризованість ковалентного зв'язку і молекул |  Лекція 5. Міжмолекулярні взаємодії. воднева зв'язок |  Лекція 9. Розчини. Способи вираження концентрації розчинів. властивості розчинів |  Типи гетерогенних дисперсійних систем |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати