КНИГИ        регистрация / вход

Кинематика химических реакций

СОДЕРЖАНИЕ: Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

Скорость химических реакций.

Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:

V = ± ((С2 - С1 ) / (t2 - t1 )) = ± (DС / Dt)

где С1 и С2 - молярные концентрации веществ в моменты времени t1 и t2 соответственно (знак (+) - если скорость определяется по продукту реакции, знак (-) - по исходному веществу).

Реакции происходят при столкновении молекул реагирующих веществ. Ее скорость определяется количеством столкновений и вероятностью того, что они приведут к превращению. Число столкновений определяется концентрациями реагирующих веществ, а вероятность реакции - энергией сталкивающихся молекул.

Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

1. Природа реагирующих веществ. Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва связей в молекулах H2 и N2 требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H2 O) требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.

Примеры.

Фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании.

Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди - не реагирует.

2. Концентрация. С увеличением концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят столкновения молекул реагирующих веществ - скорость реакции возрастает.

Закон действующих масс (К. Гульдберг, П.Вааге, 1867г.).

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

aA + bB + . . . ® . . .

V = k • [A]a • [B]b • . . .

Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не зависит от значения концентраций реагентов.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.

Для гетерогенных реакций концентрация твердой фазы в выражение скорости реакции не входит.

3. Температура. При повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции возрастает в 2-4 раза (Правило Вант-Гоффа). При увеличении температуры от t1 до t2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:

(t2 - t1 ) / 10
Vt2 / Vt1 = g

(где Vt2 и Vt1 - скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; g- температурный коэффициент данной реакции).

Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур. Более точным является уравнение Аррениуса:

k = A • e -Ea/RT

где

A - постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ;

R - универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль o К) = 0,082 л o атм/(моль o К)];

Ea - энергия активации, т.е. энергия, которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому превращению.

Энергетическая диаграмма химической реакции.

А - реагенты, В - активированный комплекс (переходное состояние), С - продукты.

Чем больше энергия активации Ea, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры.

4. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных систем (когда вещества находятся в разных агрегатных состояниях), чем больше поверхность соприкосновения, тем быстрее протекает реакция. Поверхность твердых веществ может быть увеличена путем их измельчения, а для растворимых веществ - путем их растворения.

5. Катализ. Вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу реакции неизменными, называются катализаторами. Механизм действия катализаторов связан с уменьшением энергии активации реакции за счет образования промежуточных соединений. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе - разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях). Резко замедлить протекание нежелательных химических процессов в ряде случаев можно добавляя в реакционную среду ингибиторы (явление "отрицательного катализа").

Химическое равновесие.

Обратимые реакции - химические реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях.

Химическое равновесие - состояние системы, в котором скорость прямой реакции (V1) равна скорости обратной реакции (V2 ). При химическом равновесии концентрации веществ остаются неизменными. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются.

Состояние химического равновесия количественно характеризуется константой равновесия, представляющей собой отношение констант прямой (K1 ) и обратной (K2 ) реакций.

Для реакции mA + nB <-> pC + dD константа равновесия равна

K = K1 / K2 = ([C]p • [D]d ) / ([A]m • [B]n )

Константа равновесия зависит от температуры и природы реагирующих веществ. Чем больше константа равновесия, тем больше равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов прямой реакции.

Способы смещения равновесия.

Принцип Ле-Шателье. Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие (изменяются концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет это воздействие

V1
A + Б <-> В
V2

1. Давление. Увеличение давления (для газов) смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению объема (т.е. к образованию меньшего числа молекул).

V1
A + Б <-> В ; увеличение P приводит к V1 > V2
V2
2 1

2. Увеличение температуры смещает положение равновесия в сторону эндотермической реакции (т.е. в сторону реакции, протекающей с поглощением теплоты)

V1 В + Q, то увеличение t°C приводит к V2 > V1
A + Б <->
V2
V1 В - Q, то увеличение t°C приводит к V1 > V2
A + Б <->
V2

3. Увеличение концентрации исходных веществ и удаление продуктов из сферы реакции смещает равновесие в сторону прямой реакции. Увеличение концентраций исходных веществ [A] или [Б] или [А] и [Б]: V1 > V2 .

4. Катализаторы не влияют на положение равновесия.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Предложения интернет-магазинов

Химия в уравнениях реакций. Учебное пособие

Автор(ы): Кочкаров Жамал Ахматович   Издательство: Феникс, 2017 г.  Серия: Без репетитора

Цена: 231 руб.   Купить

Пособие включает систематизированный материал по химии элементов и их соединений. С помощью химических реакций описаны методы получения и свойства простых и сложных неорганических и органических веществ. Рекомендуется учащимся и учителям средних общеобразовательных школ, абитуриентам, студентам. 4-е издание.


Химия. 11 класс. Учебник. Углубленный уровень. ФГОС

Автор(ы): Габриелян Олег Сергеевич, Остроумов Игорь Геннадиевич   Издательство: Мнемозина, 2015 г.  Серия: Химия

Цена: 605 руб.   Купить

В новом учебнике "Химия. 11 класс. Углублённый уровень" рассматриваются строение атома и вещества, классификация химических реакций и закономерности их протекания, классификация и свойства неорганических и органических соединений, химия элементов. Сложные для восприятия темы курса: квантовые представления о строении атома, возможность протекания химических реакций, окислительно-восстановительные процессы - изложены в нём понятно и корректно с научной точки зрения. В учебник включены описания практических работ, а также различные задания. Его использование позволит старшеклассникам достичь хороших предметных результатов освоения химии на углублённом уровне, высоких метапредметных и личностных результатов обучения. Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования.


Химия. Вводный курс. 7 класс: учебное пособие

Автор(ы): Габриелян Олег Сергеевич, Ахлебинин Александр Константинович, Остроумов Игорь Геннадиевич   Издательство: Дрофа, 2016 г.  Серия: Химия

Цена: 645 руб.   Купить

Учебное пособие готовит учащихся к восприятию нового предмета, базируется на изучении веществ и химических процессов, знакомых школьникам из повседневной жизни, с минимальным использованием химических формул, уравнений, реакций и расчетных задач. Данное пособие дополняет учебно-методический комплект О. С. Габриеляна. 3-е издание, стереотипное. Рекомендовано Министерством образования и науки РФ.


Химия. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. ФГОС

Автор(ы): Минченков Евгений Евгеньевич, Оржековский Павел Александрович, Журин Алексей Анатольевич   Издательство: Мнемозина, 2013 г.  Серия: Химия

Цена: 519 руб.   Купить

Данное издание продолжает новую линию учебников по химии для общеобразовательной школы. В учебнике 9-го класса рассматриваются вопросы строения вещества, закономерности химических реакций, свойства основных классов неорганических веществ. Логичное, доступное изложение учебного материала, образный язык, множество иллюстраций помогают учащимся лучше понять предмет. Примеры применения химических знаний в жизни и быту раскрывают перед ними необходимость изучения химической науки, играющей важную роль в современном мире. Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации. 4-е издание, исправленное.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Биология и химия"