![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Промышленность и Производство
Техника
Кинематика химических реакций |
Кинематика химических реакций Скорость химических реакций. Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V = ± ((С2 - С1) / ( 2 - 1)) = ± (DС / D ) где С1 и С2 - молярные концентрации веществ в моменты времени 1 и 2 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 2 требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H2O) 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 • 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 1 до 2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле: ( 2 - 1) / 10 V 2 / V 1 = g (где V 2 и V 1 - скорости реакции при температурах 2 и 1 соответственно; g- температурный коэффициент данной реакции). Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур. Более точным является уравнение Аррениуса: k = A • e -Ea/R где A - постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ; R - универсальная газовая постоянная ; 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 B pC dD константа равновесия равна K = K1 / K2 = ( ) 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 °C приводит к V2 > V1 A Б V2 V1 В - Q, то увеличение °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 : V1 > V2. 4. Катализаторы не влияют на положение равновесия. Список литературы
Термодинамика неравновесных процессов - теоретическая основа исследования открытых систем, в т. ч. живых существ. ТЕРМОДИНАМИКА ХИМИЧЕСКАЯ - раздел физической химии, использующий химические реакции и физико-химические превращения на основе представления о термодинамическом равновесии в макроскопических системах. Термодинамика химическая включает термохимию, учения о химическом равновесии, растворах, фазовых переходах и процессах на границе раздела фаз. Термодинамические соотношения широко применяют для определения максимально возможных (при данных температуре, давлении и т. п.) выходов продуктов химических реакций и др. параметров технологических процессов в химической, металлургической и др. отраслях промышленности. Использование понятий и методов термодинамики неравновесных процессов позволяет определять потоки тепла и вещества для открытых систем с учетом скоростей химических превращений. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - макроскопическое тело, выделенное из окружающей среды при помощи перегородок или оболочек (они могут быть также и мысленными, условными) и характеризующееся макроскопическими параметрами: объемом, температурой, давлением и др
1. Колебательные химические реакции - как пример самоорганизации в неживой природе
2. Классификация химических реакций
5. Химические реакции в микрогетерогенных системах
9. Классификация химических реакций
10. Скорость химических реакций. Катализ и химическое равновесие
11. Тепловые эффекты химических реакций
12. Элементарные стадии химических реакций (основы теории)
13. Понятие химических реакций и их классификация
15. Исследования режима защиты рабочих и служащих химического завода в условиях радиоактивного заражения
16. Оценка химической обстановки
17. Оценка химической обстановки при разрушении (аварии) (объектов, имеющих СДЯВ [Курсовая])
18. Химическое оружие и проблемы его уничтожения в России
19. Очаги ядерного и химического поражения
20. Приборы химической разведки и химического контроля
21. Ломоносов и его вклад в развитие химической науки
25. Химическое загрязнение среды промышленностью
26. Химическое оружие в Балтийском море
30. Химическое закрепление грунтов
31. Нанесение гальванических и химических покрытий
32. Реакция деления ядер. Жизненный цикл нейтронов
33. Ядерные реакции. Ядерная энергетика
34. Звездный нуклеосинтез – источник происхождения химических элементов
35. Влияние химически активных веществ на здоровье человека
37. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду
41. Реакции a-литиированных циклических нитронов с электрофильными реагентами
42. Познавательная викторина по химии "Угадай химический элемент"
43. К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов
44. Химическое действие света. Фотография
45. Применение химических веществ группы углеводов в росписи тканей
46. Химическая связь
47. Нитрид бора и его физико-химические свойства
49. Системы химического мониторинга
50. Особенности химической формы развития материи
52. Экономика и организация химических производств
53. Организация и планирование предприятия химической чистки
59. Сосудистая система, лечение и иммунные реакции организма
62. Законы сохранения в ядерных реакциях
63. Физико-химическая модель генерации и эмиссии метана на донных осадков озера Байкал
64. Химический метод Винклера для определения растворенного кислорода
65. Физико-химический Анализ. Термодинамический аспект ФХА
66. Физико-химический анализ жидких систем
67. Эволюция и самоорганизация химических систем. Макромолекулы и зарождение органической жизни
69. Д. И. Менделеев и Русское химическое общество
73. Защитная реакция психики в сложных ситуациях
75. Механизмы защитных реакций
77. Соматизированные психические реакции, или соматоформные расстройства: клинические проявления
78. Исследование реакции нижней ионосферы на высыпание энергичных частиц из радиационных поясов Земли
79. Фазы полового сношения и физиологические реакции при его осуществлении
80. "Выгодные" болезни и негативные терапевтические реакции в клинике сексуальных расстройств
81. Природные и химические волокна
82. Кинематика точки, сложное движение точки, движение точки вокруг неподвижной оси
83. Процессы интермитенсии в ядерных реакциях с большим поперечным импульсом
84. Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия)
89. Кобальт - химический элемент
90. Миграция химических элементов
91. Основные химические законы
92. Реакции С и О ацилирования
93. Физические и химические свойства диэлектриков
95. Химические элементы в организме человека
96. Влияние химических веществ на здоровье человека
97. Основные химические законы
98. К вопросу о металлической связи в плот-нейших упаковках химических элементов