ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Основные определения и термины. Химические реакции протекают с различными скоростямиХимические реакции протекают с различными скоростями. Например, реакция нейтрализации практически протекает мгновенно, в то время как взаимодействие водорода с кислородом при комнатной температуре и в отсутствие катализатора протекает чрезвычайно медленно. Учение о скоростях химических реакций называют химической кинетикой. Скорость химической реакции определяется изменением концентрации в единицу времени. Вследствие того, что концентрация исходных веществ непрерывно изменяется, скорость реакции выражают производной от концентрации по времени . поэтому единицей скорости реакции является: моль/с. Молекулярностью реакции называется число молекул (частиц), участвующих в элементарном акте химической реакции. По этому признаку все реакции делятся: 1) на мономолекулярные (реакции разложения, изомеризации); 2) бимолекулярные (реакции омыления, этерификации и др.); 3) тримолекулярные (каталитическое омыление эфиров и др.). Вероятность одновременного столкновения нескольких молекул определенного вида ничтожно мала; поэтому трехмолекулярные реакции немногочисленные. В общем виде химическую реакцию можно записать следующим образом: а А + b B ® c C + d D. Для такой схемы математическая запись скорости химической реакции выражается соотношением: υ= –dC A /dt или υ = –dC B /dt (по исходным убывающим веществам) либо υ = dCC /dt или υ = dC D /dt (по продуктам реакции). Для этой реакции в соответствии с основным постулатом химической кинетики υ= k C A аC B b, (5.1) где C A и C B – концентрации реагирующих веществ, моль/л; Как видно из уравнения (5.1), k =υ, если C A = C B = 1 моль/л. Отсюда следует, что константа скорости численно равна скорости химической реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1 моль/л. Численные значения коэффициентов a и b в уравнении реакции определяют порядок реакции по данному веществу, а их сумма – общий порядок реакции. Порядок реакции может принимать любое положительное (включая 0 и дробные числа) значение. Он определяет вид кинетического уравнения, позволяющего рассчитать константу скорости химической реакции для реакций:
0 порядка k = (C 0 -C t )/t; (5.2) I порядка k = ( 2,3 /t) lg (C 0 /C t ); (5.3) II порядка k = ( 1 /t)( 1 /C t-1 /C 0 ); (5.4) III порядка k = ( 1 / 2 t)( 1 /C t2-1 /C 02) (5.5) где C 0 – начальная концентрация вещества А, моль/л; Порядок реакции определяют, используя опытные данные изменения концентрации реагирующих веществ со временем. К сложным реакциям относятся обратимые, последовательные, параллельные и некоторые другие реакции. Обратимыми называются такие реакции, в которых наряду с протеканием прямой реакции образования продуктов протекает обратная реакция синтеза исходных веществ: A + B ↔ C + D. Параллельными называются реакции, в которых из исходного вещества разными путями, с разной скоростью и константой скорости образуются два и более продукта: . Последовательными называются реакции, сопровождающиеся образованием и превращением промежуточных веществ: A→B→C. Обратимые реакции характеризуются константой равновесия K, которая определяется из соотношения K = k 1 /k 2. , (5.6) где k1 и k2 – константы скоростей прямой и обратной реакций. Константа равновесия может принимать любое положительное значение. Она зависит от ряда факторов (температуры, давления, концентрации реагирующих веществ Если реакция идет с увеличением количества вещества газообразных продуктов, то более полному протеканию реакции в прямом направлении будет способствовать понижение давления, а в обратном – повышение. В подавляющем большинстве случаев скорость и константа скорости реакции зависят от температуры. Как правило, при повышении температуры скорость растет. Эта зависимость приближенно выражается эмпирическим правилом Вант-Гоффа, согласно которому скорость большинства химических реакций при увеличении температуры на каждые 10 градусов (в пределах температур до 100 °С) возрастает в два - четыре раза. Математически это записывается следующим образом: kТ +10 /kТ = g = 2 - 4, (5.7) где kТ и kТ +10 – константы скоростей реакции при температурах Т и Т +10; g – температурный коэффициент скорости реакции . (5.8) Более точно зависимость скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса: ,(5.9) где R – универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/моль×К); Е – энергия активации процесса, Дж/моль. Энергией активации химической реакции называется минимальная энергия, которой должны обладать реагирующие молекулы для преодоления сил взаимного отталкивания при столкновении. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|