Влияние температуры на скорость реакций. Катализ

Влияние температуры на скорость химической реакции согласуется с правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 ^оС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Уравнение Вант-Гоффа имеет вид:

где, ut₂ и ut₂ – скорости реакции соответственно при температурах t₂ и t₁;

γ – температурный коэффициент реакции (или коэффициент Вант-Гоффа), показывающий, во сколько раз увеличится скорость реакции при изменении температуры на каждые 10^оС.

Влияние температуры на скорость химической реакции объясняет теория активных столкновений и активированного комплекса. Согласно первой, образование новых веществ происходит не при каждом столкновении реагирующих молекул: реагируют только те молекулы (они называются активными), которые обладают достаточной энергией, чтобы разорвать или ослабить связи в исходных частицах и тем самым создать возможность образования новых молекул. Для каждой стационарной химической системы характерно наличие определенного энергетического барьера (см. рисунок ниже). Для его преодоления необходима энергия активации Е_а.

Энергия активации – некоторая избыточная (по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре) энергия, которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение приводило к образованию новых веществ.

При небольших температурах только сравнительно небольшая часть молекул имеет энергию выше энергии активации и как следствие, способны вступить в реакцию. С ростом температуры число активных молекул быстро увеличивается, что и приводит к резкому увеличению скорости реакции. Энергия активации Ea зависит от природы реагирующих веществ и служит характеристикой каждой реакции.

А₂ + В₂ = 2АВ

Рис 8 Энергитический профиль эндотермической реакции

Как следует из рисунка, разность энергий конечного состояния системы и начального равна тепловому эффекту реакции DH.

Зависимость константы скорости реакции (k) от температуры (Т)выражается уравнением Аррениуса:

где, А – коэффициент пропорциональности;

Ea - энергия активации;

e – основание натуральных логарифмов;

R – универсальная газовая постоянная.

Из уравнения следует, что при постоянной температуре константа скорости определяется энергией активации. Чем выше численное значение энергии активации, тем меньше число эффективных соударений и тем, следовательно, ниже константа скорости и скорость химической реакции.

Влияние катализатора.

Катализаторами называются вещества, участвующие в химическом процессе, изменяющие его скорость, но не входящие в состав продуктов реакции, т.е. к концу реакции остающиеся химически неизменными.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: