Влияние на характера на реактивите

Природа реагенти - е не само състава, но и вида на частици, които са директно включени в реакцията: на атоми, молекули, йони или радикали. Реакциите между молекули възникнат обикновено бавно, и между йони и радикали - бързо.

Влияние на концентрация на реагентите.

Зависимостта от скоростта на реакцията на концентрацията на реагентите е описано основни Зуко химически кинетика, създаване: скоростта на химична реакция е пропорционално на произведението от концентрациите на реагентите.

Към реакционния процедурата съгласно с уравнение А + В = C + D, този закон изразява чрез уравнение:

където СА и CB - моларна концентрация на веществото А и В; K - постоянна скорост. Физическата смисъла на константата на скоростта - това е числено равна на скоростта на реакцията, когато концентрацията на всеки от реагентите съдържа 1 мол / л, или когато техния продукт е равно на единица.

Основният закон на химична кинетика често се нарича закона за действието на масите.

Константата на скоростта на реакцията е зависима от естеството на реагентите, температурата, присъствието на катализатор, но не зависи от концентрацията на веществото.

Уравнение (1) между скоростта на реакцията с концентрацията на реагентите, реакционната смес се нарича кинетична уравнение .За реакции записани в общ вид. кинетичната уравнение е

където m и п - експонати, които са определени емпирично и в повечето случаи не са равни на стехиометрични коефициенти А и Б в уравнението на реакцията.

Уравнение (2) е обща алгебрични експресия на закона за действието на масите: скоростта на химична реакция е пряко пропорционална на продукта от концентрациите на реагентите, взети в градуси, равни на стехиометрични коефициенти на веществата в уравнението на реакцията.

сумата m + п е наречен реда на реакцията и обикновено има стойност от 0 до 3 (не са изключени и частични стойности и дори отрицателен).

Редът на реакция е формално-кинетична характеристика на процеса, той не отразява механизма на реакцията, характерна зависимост от степента на концентрация.

Основният закон на химически кинетика не отчита концентрацията на реагентите в твърдо състояние, тъй като техните концентрации са постоянни и те реагират само на повърхността, която остава непроменена.

Molecular реакции е молекулно кинетична характеристика на процеса, което отразява неговия механизъм. Определя от броя на частици взаимодействат едновременно в начално събитие.

В зависимост от броя на молекулите, участващи в реакцията, елементарен случай, отличаваща моно-, би- и тримолекулен реакцията.

Само за (основни) реакции едностепенни с молекулни съвпада ред. За прости реакции стехиометрично уравнение отразява истинската механизъм.

Зависимостта от скоростта на реакцията на температура се определя от принципите на Van't Hoff. при което температурата се повишава на всеки 10 градуса ускори повечето реакции увеличение на 2-4 пъти.

Математически, тази връзка се изразява чрез отношението

където Vt2. VT1 - отговор скорост съответно при първоначалното (t1) и (Т2) температурите крайни и # 947; - температурен коефициент на скоростта на реакцията, като стойност от 2 до 4. По-точно, зависимостта на скоростта на реакцията на температура се изразява чрез уравнение Арениус:

където к - скоростна константа на реакцията, Mol / L • S; А - постоянно независимо от температурата; Т - температура, К; R - универсална газова константа, равна на 8,314 J / мол К; Да - активиране енергия кДж / мол.

енергията на активиране е минималната енергия на взаимодействащи частици, достатъчно да се вземат всички частици химична реакция.

zavisitot природа активиране енергия на реагентите и пътя на реакцията и не зависи от температурата, ако са наблюдавани промени своите промяна на механизма на реакцията.

Енергията на активиране се определя от експеримент и е установено, че реакцията с E <50 кДж/моль при 298К идут с высокой скоростью, а если Еа> 100 кДж / мол, скоростта е неизмеримо малък.

Katalizomnazyvaetsya промяна на размера на химични реакции в присъствието на вещества - катализатори.

Katalizator- е вещество, което променя скоростта на реакцията се дължи на участието в междинното химично взаимодействие с компоненти на реакцията, но след намаляването на всеки цикъл на междинно съединение взаимодействие техния химически състав.

Разграничаване между положителна и отрицателна катализа. В случай на положителна скорост на катализа на химична реакция, когато се прилага на катализатора се увеличава. На отрицателна катализа, - напротив, тя намалява. Често нарича отрицателен катализа инхибиране и отрицателни катализатори, които намаляват скоростта на инхибитори на реакцията (механизъм на действие е различен от последния катализатор).

Химичните реакции, наблюдавани в присъствието на катализатори се наричат ​​каталитични. Има два вида на катализа - хомогенна (еднакво) и хетерогенна (хетерогенна) катализа.

Когато хомогенна катализа реагенти и катализаторната система образуват хомогенна - газ или течност. В този случай, между катализатора и реагентите не е интерфейс. Един пример е ефектът на различни ензими в биологичните процеси. За хомогенна катализа установява, че скоростта на химична реакция е пропорционална на концентрацията на катализатор.

В хетерогенен катализ, реагентите и катализатора образуват система от различни фази. В този случай има интерфейс между катализатор и реагенти. Обикновено катализаторът е твърдо вещество, и взаимодействие вещества - газове или течности. Например, окислението на амоняк (газова фаза) в присъствието на платина (твърда фаза). Всички реакции протичат при хетерогенен катализ на повърхността на катализатора. Следователно катализатор активност твърдо вещество също ще зависи от свойствата на повърхността (размер, химичен състав, структура и състояния).

Ефект на положителни катализатори се редуцира до намаляване на енергията на активиране.

Някои вещества се намали или напълно унищожават активността на твърд катализатор. Такива вещества се наричат ​​каталитични отрови.

Като пример, арсенови съединения, живак, олово и цианиди, които са особено чувствителни към платинови катализатори.

Въпреки това, има и такива вещества, които повишават ефекта на катализаторите на тази реакция, въпреки че не са катализатори. Тези вещества се наричат ​​промотори (например, повишаване на платинови катализатори, добавки от желязо, алуминий, и т.н.).

Ролята на катализатори в химическата промишленост е изключително голямо, но не по-малко важни биологични катализатори - ензими - специфични вещества от животински или растителен произход, които са протеини. Те имат каталитичен ефект по отношение на някои биохимични реакции чрез понижаване следващата инактивиране.

Химическа равновесие. Льо - Шателие

Реакциите, които се провеждат в една и съща посока и си отиват до края, наречени необратими. Те не са толкова много. Повечето от реакциите са обратими, т.е. се оттичат в противоположни посоки и не върви до края. Например, реакционната J2 + Н2 D 2HJ при 350 ° С обикновено е обратима реакция. В този случай е установено, химически равновесие мобилния и скоростта на процеса напред и назад са изработени еднакви.

химично равновесие на състояние система на реагентите, където напред и назад реакционни проценти са равни.

Химическа равновесие се нарича динамично равновесие. В равновесие, потока и правата и обратната реакции, скоростта им са едни и същи, така че промените в системата не се забелязва.

Концентрацията на реагентите, които са монтирани в химично равновесие, наречен равновесните концентрации. Те обикновено са обозначени с помощта на скоби, например, [J2], [Н2], [HJ].

Количественият характеристика на равновесие стойност химически се нарича химически константа на равновесие. За реакцията в общия вид: mA + Nb = PC + QD

Химическа константа на равновесие е:

Това зависи от температурата и естеството на реагентите, но не зависи от тяхната концентрация. Равновесната константа показва колко пъти скоростта на реакцията напред-голяма от реципрочната стойност на скоростта на реакцията, ако концентрацията на всеки от реагентите е 1 мол / л. В този смисъл физически К.

химически посока равновесие смяна променя при концентрации на реагенти, температура и налягане (в случая на реакции газ) определя от общата позиция, известен като принципа на динамично равновесие или принцип Le Шателие. ако системата е в равновесие, се произвежда никакво външно действие (промяна на концентрация, температура, налягане), тя благоприятства поток на една от двете противоположни реакции, че намалява въздействието.

Трябва да се отбележи, че всички катализаторите със същата скорост както напред, така и обратните реакции, и затова няма ефект върху промяната на равновесие, но само да допринесе за по-бързото постижение.

Примери за решаване на проблеми

Изчислява се коефициентът на температура на скоростта на реакцията, знаейки, че температурата се повишава от 70 ° С се увеличава скоростта от 128 пъти.

За да се изчисли като се използва правилото за Van't Hoff:

На каква температура някои реакция в продължение на 0.5 минути, докато при 70 ° С, завършва на 40 минути? Коефициентът на температура на реакцията е 2.3.

За да се изчисли като се използва правилото за Van't Hoff. Намери t2:

Колко пъти, за да се промени скоростта на реакцията напред N2 (ж) + 3H2 (г) = NH3 (г), ако налягането на системата се увеличава на 2 пъти?

Увеличаването на налягането в системата е еквивалентно на 2-кратно намаление в обема на система 2-кратно. По този начин концентрацията на реагентите ще увеличи 2 пъти. Съгласно закона за действието на масите, първоначалната скорост на реакцията е Vr = к · [N2] · [Н2] 3.

След увеличаване на налягането до 2 пъти концентрацията на азот и водород ще се увеличи 2 пъти, и скоростта на реакцията става равна на VK = к · 2 [N2] · 2 3 [Н2] 3 = к · 32 [N2] · [Н2] 3. връзка VK / Вр показва как скоростта на промяна на реакцията след промяната на налягането. Следователно, Vc / Vr = к · 32 [N2] · [Н2] 3 / (к · [N2] · [Н2] 3) = 32.

A: Скоростта на реакцията ще се увеличи с 32 пъти.

Ендотермична реакция разлагане на фосфорен пентахлорид протича през RS15 уравнение (Z) ↔ RS13 (ж) + С12 (д); # 8710; N = 92.59 кДж. Как да се промени: а) температура; б) налягане; в) Concentra-токи да измести равновесието в полза на директна реакция - разлагане RS15?

Отместване или смени химически равновесие наречена промяна в равновесната концентрация на реагентите в получената промяна в един от реакционните условия. Посоката, в която измества равновесието се определя от принципа на Le Шателие: а) от реакционната RS15 разлагане е ендотермичен (Н> 0), тогава равновесието към изместване напред реакционната необходимо за повишаване на температурата: б), тъй като в тази система RS15 за разширение води до увеличение на обема (от един газови молекули са оформени две газови молекули), е необходимо да се намали налягането на равновесие преминаването към реакцията напред; в) равновесието се измества по посока може да се постигне както чрез увеличаване RS15 концентрация. и намаляване на концентрация или RS13 Cl2.