Раздел химия изучаване на размера на химичните реакции се нарича химична кинетика
проблеми на химична кинетика:
1. Изчисляване на проценти химични реакции и получаване на кинетичните криви представляват промяната в концентрацията на реагиращите вещества с течение на времето.
2. Определяне на механизма за кинетичен крива просмукване.
Най-химични реакции, се извършва не в една, а на няколко етапа, често се нарича елементарни реакции.
Съгласно елементарен реакция обикновено се разбира един акт образуването или разчупването на химична връзка, преминаващ през междинен формация. Последователност просмукване нарича елементарни стъпки от механизма за реакция.
Начални реакции са само три вида:
unimolecular (A → B + C +.),
бимолекулярен (А + → D +.), (2А → А2)
тримолекулен (A + B + C + D →.), (2А + B → D +.), (3A + B →.).
Доказано е, че сблъсъка в продължение на три молекули в същото време е почти невъзможно. Наличието в реакционната уравнение химически големи стехиометрични коефициенти (когато сумата надвишава 3) недвусмислено показва сложен механизъм на реакцията.
Основната идея в химическите кинетиката е концепцията за скорост на реакцията, което се определя чрез вариране на количеството вещество на реагентите (или продукт на реакцията) за единица време за единица обем. Високоскоростни химични реакции (# 965) се определя като промяна в концентрацията (в)] по време на едно от веществата (# 964):
където # 8710; # 964; - # 959; riraschenie време, което съответства на промяната в концентрацията # 8710; и.
Размерът на скоростта на хомогенна реакция: мола / (L · и) или д / (L · и), и скоростта на хетерогенна реакция - мола / (cm2 · и) или г / (см 2 · а).
Производното се приема с отрицателен знак, ако С - концентрация на изходния материал, и с плюс знак, ако С - концентрацията на реакционния продукт.
Химическа реакция (или системи) са хомогенни (еднакви) и хетерогенни.
Хомогенните реакции възникват в системи, в които не съществува интерфейс между фазите и свойствата (физически и химически) в целия обем на същия, например:
Хетерогенни реакции - системи, съдържащи няколко фази. В хетерогенни системи има интерфейс между фазите:
Скоростта на реакцията зависи от естеството на реагентите и условията, при които се провежда реакцията. Най-важните от тях са: концентрация, температурата и присъствието на катализатор (както и - ако налягането на реакцията се осъществява в газова фаза.).
Зависимостта от скоростта на реакцията химическа на концентрацията се определя от закона за действието на масите: скоростта на химична реакция е пропорционално на произведението от моларните концентрации на реагенти, взети в техните степени на стехиометрични съотношения.
За кондиционирани реакция и в А + В →. маса закон действия се изписва така:
Коефициентът на пропорционалност к се нарича константа на скоростта на реакцията. Когато CA = CB = 1 мол / л, # 965; = К, т.е. постоянна скорост к е числено равна на скоростта на реакцията, когато концентрацията на реагентите е равна на единица.
постоянната скорост на химическа реакция е независимо от концентрацията, но зависи от естеството на реагентите, температурата и катализатора.
Примери на хомогенни реакции:
2Н2 (ж) + 2 (г) = 2 Н 2О (ж)
Скоростта на реакция в газовата система може да се експресира не само по отношение на моларните концентрации на реагентите, но също така и по отношение на парциално налягане:
2NO (ж) + 2 (г) = 2NO2 (ж)
Хетерогенни реакции са от голямо значение в тази област. Тъй хетерогенни реакции в реагентите и реакционните продукти са в различни фази, скоростта на такива реакции ще бъде тясно свързан с размера на повърхността на твърдата фаза и прехвърлянето на вещества процеси. Колкото по-голяма повърхност на реагентите и толкова по-бързо ще бъде доставката на реагенти към повърхността и отстраняване на реакционните продукти от повърхността, толкова скоростта на реакцията. Следователно, заедно с изброените по-горе фактори, които влияят на скоростта на хомогенна реакцията, допълнителни фактори, които влияят на скоростта на хетерогенна реакция са площта между фазите и скоростта на доставка на реагентите до интерфейса. С като се вземат предвид тези фактори в реални технологични условия за увеличаване на скоростта на реакцията се въвежда:
а) смилане на твърдото вещество;
б) разбъркване на реакционната маса.
Примери за хетерогенни реакции:
Fe (т) + 2HCl (RR) → FeCl2 (RR) + Н2 (д) (вземат предвид само концентрацията на течния компонент на системата)
СО2 (г) + СаО (т) → СаСО3 (т) (отчитана концентрацията на газообразен компонент на системата)
Пример 1. Запишете следния израз за скоростта на реакцията:
чрез промяна на моларната концентрация на всяко вещество.
Решение. В резултат на реакцията се от водород и йодно число се намалява със същия размер. Брой HI едновременно повишава два пъти. Следователно, скоростта на реакция, измерена от водород йодид е два пъти повече от това, измерена чрез йод или водороден:
Пример 2. Изчислява се средната скорост реакция на разлагане на водороден пероксид (Н 2О 2), ако началната концентрация на разтвора е 0,3 мол / л, и за един месец (30 дни) концентрация на разтвора се намалява наполовина.
Решение. Скоростта на реакцията - промяна на концентрацията на разтвора за единица време. изменение на концентрацията в рамките на 30 дни (# 8710, # 964) е:
# 8710; с = 0,3. 2 = 0.15 мол / л.
# 965; = - = 0,005 мол / (L · ден)
Отговор. скорост на разлагане на водороден пероксид е 0,005 мола / (L · ден)
Пример 3. Определяне на цифровата стойност на скоростта на реакцията
ако константата на скоростта на реакцията е 0.75, и първоначалната концентрация на хлороводород и кислород е равно на 2 мол / л.
Решение. Реакцията е хомогенна. Пишем израз на закона за действие на масата:
Заместването на цифровите стойности на константите на скоростта на реакцията и концентрацията на реагентите и изчисляване на стойността на скоростта:
# 965; = 0,75 · 2 2 = 4 х 24 мола / (L · е)
Отговор. 24 мола / (L · е)
Пример 4 колко пъти увеличаване на реакционната скорост
когато налягането се покачва в 3 пъти?
Решение. Съгласно закона на масов процент действие реакция хомогенен химически пропорционално на произведението от моларните концентрации на реагентите, експонентни си стехиометрични съотношения:
Ако налягането се увеличава в три пъти, толкова пъти, ще се увеличи концентрацията на всеки от реагентите. скорост Expression след нарастващ натиск ще има следния вид:
Отговор. Увеличаването на скоростта на реакция от 27 пъти.
Пример 5. Колко време трябва да се увеличи концентрацията на въглероден оксид (II) в системата 2CO = CO2 + С, скоростта на реакцията се увеличава четири пъти?
Решение. Съгласно закона на маса скорост на реакцията действие е описан от следния израз:
За да се увеличи скоростта на реакцията, е необходимо да се увеличи концентрацията на въглероден оксид (СО) на няколко пъти.
Да приемем, че увеличаването на концентрацията (СО) в (х) пъти. Скоростта на експресия на реакцията ще бъде:
От състоянието на задачите. следователно
Отговор. концентрацията на въглероден оксид (II) да се увеличи от 2 пъти.
1.2 Ефект на температурата Скоростта на реакцията зависи силно от температурата и обикновено се увеличава с повишаване на температурата. Увеличаването на скоростта с повишаване на температурата, тъй като енергията на сблъсък частици се увеличава и се увеличава вероятността, че сблъсък ще настъпи химична конверсия. Правилото Van't Hoff, при което температурата се повишава на всеки 10 градуса реакционни процент се увеличава с 2-4 raza.Matematicheski е написана от следното уравнение: номер показва колко пъти увеличава скоростта на химична реакция, наречена температурен коефициент на скоростта на реакцията, и е означен # 947; (# 947 = 2. 4) .Pravilo Van't Hoff е приблизителен и се прилага само за много ограничен температурен диапазон (Van't Hoff - холандски химик, 1852-1911 GG) Точната връзката между скоростта на реакцията и температурата, шведски. химик Арениус през 1899. Това съотношение, известен като уравнението на Арениус, температурната зависимост на константата на скоростта и има формата :. където R - е универсална газова константа (J / (мол · К), А - предварително експоненциален фактор (независимо от температурата се определя само от вида на реакция); EA - активиране на енергия (J / мол) активиране на енергия (ЕА) - това излишната енергия. (в сравнение със средната стойност), която трябва да има молекула за ефективно сблъсък. ЕА не зависи от температурата. в съответствие с нарастването температура уравнението на Арениус води до увеличаване на броя на активните молекули. molekuly- е активни молекули, притежаващи някои излишната енергия, . По-голяма от средната енергия на всички молекули от уравнението на Арениус, следва, че по-голямата активиране енергетиката, химическата реакция ще протече бавно активиране на енергия, се определя от естеството на реагентите Ако стойността му е в диапазона 40 - .. 50 кДж / мол, веществата реагират помежду в значителни количества в достатъчна скорост. когато енергията активиране по-голяма от 120 кДж / мол вещество при обикновени температури, реагират много бавно. Пример 1: Колко пъти скоростта на реакцията се увеличава с повишаване на температурата от 40 до 80 ° С, ако коефициентът на температура на скорост е 2? Решение. Според правилото на Van't Hoff: числовите стойности в първоначалните данни Заместването това уравнение получаваме: А. скоростта на реакцията ще се увеличи с 16 пъти. Пример 2. Определяне на температурния коефициент на скоростта на реакцията, ако температурата се понижава до 60 ° С, реакцията се забави 64 пъти. Решение. Съгласно принципите на Van't Hoff: Според проблема на скоростта на реакцията се забавя с намаляване на температурата, означава # 965; # 2 е по-малко от 965, от 1 до 64 пъти, т.е. Тъй като температурата намалява, след t2 - t1 = # 8710; Т = -60 °. Cledovatelno: тук # 947; = 2 A. температурен коефициент на скоростта на реакцията (# 947) = 2.
Свързани статии