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:
|
Фазовые равновесия.Равновесие процесса перехода одной фазы в другую без изменения химического состава называется фазовым равновесием. Примерами фазового равновесия могут быть следующие процессы:
Для фазового равновесия соблюдается принцип Ле Шателье. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермического процесса, например, плавления и испарения. С увеличением давления равновесие смещается в сторону процессов, при которых газ или пар превращаются в жидкое или твёрдое состояние.
Правило фаз. Сформулировано Дж. Гиббсом. Число степеней свободы C, фаз Ф, независимых компонентов К и внешних условий н, влияющих на равновесие, взаимосвязаны соотношением: C + Ф = К + н 2.4. Механизм химической реакций. Цепные реакции. Фотохимические процессы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Автокатализ. Ферментативный катализ. Каталитические яды. Колебательные реакции. Энергия активации. Энергетический профиль реакции. Реакции происходят в результате непосредственного столкновения молекул. Однако не все столкновения приводят к химическому взаимодействию. Образованию новых веществ способствуют только молекулы, обладающие достаточным запасом энергии. Такие молекулы называются активными молекулами. Та минимальная энергия, достаточная для начала химической реакции называется энергией активации и выражается в ккал или кДж. Чем меньше энергия активации, тем быстрее идет реакция. В реакциях, где энергия активации больше, чем 150 кДж при t=25°С скорость очень мала или практически эти реакции не протекают. В реакциях, где энергия активации меньше 60 кДж, скорость очень большая (взрыв). Величина энергии активации Еа зависит от природы реагирующих элементов и служит характеристикой каждой реакции.
Энергетическая диаграмма хода реакции с образованием активированного комплекса.
Чтобы реагирующие вещества А и В образовали продукты реакции С и Д они должны преодолеть энергетический барьер МL. На это затрачивается энергия активации Еа. При этом в ходе реакции из частиц реализующих веществ, образуется промежуточная неустойчивая группировка - активированный комплекс (рис.2.6). Этот комплекс распадается с образованием конечных продуктов, причем выделяется такое количество энергии, которое позволяет конечным продуктам спуститься до уровня средней энергии конечных продуктов. Т.о. изменение продуктов можно выразить в виде схем для эндотермической и экзотермической реакции (рис.2.7, 2.8).
Обычно реакции между веществами с прочными ковалентными связями характеризуются большими значениями Еа и идут медленно. Это относится ко многим взаимодействиям, как скорость которых при стандартных условиях равна 0.
Малыми значениями Еа и очень большими скоростями характеризуются ионные взаимодействия в растворах Катализ Общие понятия. Катализом называется ускорение скорости реакции в присутствии специфических веществ, количество которых в ходе реакции не изменяется. Эти вещества только ускоряют скорость реакции, но не расходуются в результате ее протекании. Катализаторы могут участвовать в образовании промежуточных продуктов реакции, но к концу взаимодействия полностью регенерируются. Замедление реакций осуществляется при помощи ингибиторов(отрицательных катализаторов). – При катализе не изменяется величина теплового эффекта реакции. – Если катализируемая реакция обратима, катализатор не влияет на равновесие, не меняет Кр и равновесных концентраций компонентов системы. Он в равной степени ускоряет прямую и обратную реакцию. – Катализаторы действуют избирательно, селективно. Катализатор, активно ускоряющий одно взаимодействие, безразличен к другому. Из одних и тех же веществ можно получить различные продукты, применяя разные катализаторы.
Некоторые вещества снижают или полностью уничтожают активность катализатора их называют каталитическими ядами – соединения мышьяка, свинца, цианида. Добавки, увеличивающие активность катализатора называют промоторами. Активность, селективность и срок службы катализатора во многом зависит от температуры каталитической реакции. Существуют катализаторы, не обладающие специфичностью, их называют универсальными. К ним относятся металлические Nl, Pt, палладий, которые катализируют процессы гидрирования, окисления. Многие процессы являются автокаталитическими. В этих реакциях катализатором служит один из продуктов. Цепные реакции Под цепными реакциями понимают такие химические реакции, в которых появление промежуточно-активной частицы вызывает большое число (цепь) превращений исходныхмолекул. В качестве активной частицы выступают свободные атомы, возбужденные молекулы –радикалы – частицы, имеющие один неспаренный электрон. Большую роль в создании учения цепных реакций сыграли работы Н. Н. Семенова и С. Хиншельвуда, которые за исследования в этой области получили Нобелевскую премию (1956 г). Цепные реакции составляют основу многих практически важных процессов (крекинга, полимеризации, сгорания топлива и т. п.). Различают 3 типа цепных реакций: 1С неразветвленными цепями 2С разветвленными цепями 3С вырожденно-разветвленными Каждый тип реакций включает 3 этапа - зарождение цепей, их развитие и обрыв. Химические процессы с неразветвленными цепями можно рассмотреть на примере взаимодействия между водородом и хлором: Подумайте, какая молекула - водорода или хлора - может распасться на атомы. Энергия связи молекулы водорода равна 436 кДж/моль, хлора 243. Конечно, будет происходить распад молекулы хлора. Если смесь и храниться в темноте, то указанная реакция при обычных температурах не протекает. Для бурного течения этой реакции достаточно ввести в смесь ничтожное количество паров металлического натрия. Схему реакции по этапам можно записать так: а) зарождение цепи б) в) г) д) е) ж) На первом этапе в реакциях зарождения цепей (а) образуется активная частица – свободный радикал или атом (С1). Большая скорость цепных реакций объясняется высокой реакционной способностью активных частиц. На втором этапе развития реакций (б-г) активная частица реагирует с молекулой исходного вещества с образованием молекулы продукта с новой активной частицей. Регенерированная новая частица снова реагирует с молекулой и т. д. Таким образом, образуется неразветвленная цепь с большим числом звеньев. Энергия активации взаимодействия радикалов или атомов с молекулами не превышает 40 кдж/моль. Длина цепи из элементарных химических реакций достигает 10 тысяч и сотен тысяч звеньев. На третьем этапе происходит обрыв цепей (д-ж). Она происходит в результате соединения (рекомбинации) атомов в объеме реактора, захвата его стенкой с последующей рекомбинацией на стенки, образованием неактивного радикала при взаимодействии активных частиц с примесями (они играют роль ингибиторов). Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|