Тема №7244 Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов из предмета Химия и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов, узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов

♦ Скорость реакции v - количественная характеристика быстроты

протекания химической реакции:

А + В —> D + E.

Скорость реакции определяет скорость взаимодействия частиц реагента А и В или скорость образования продуктов D и E.

В гомогенных (однородных) системах (в растворе или в газовой фазе) скорость химической реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени:

,

t2 - tx At

где Ct и С2 — молярные концентрации веществ в моменты времени tt и t2 соответственно.

Знак ( + ) используют в том случае, если скорость определяется по продукту реакции (его концентрация в процессе реакции увеличивается), знак ( — ) — по исходному веществу (его концентрация в процессе реакции уменьшается). Если в реакции участвуют несколько веществ, то скорость можно выражать через концентрацию любого из них, т. к. концентрации остальных веществ связаны с ней стехиометрическими соотношениями. Скорость реакции обычно выражают в моль/л-t- с-1.

Химические реакции происходят при столкновении молекул реагирующих веществ. Поэтому скорость реакции зависит от числа столкновений и, кроме того, определяется вероятностью того, что столкновения 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

Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Поэтому знание типа химических связей и строения молекул реагирующих веществ необходимо для того, чтобы предсказать, с какой скоростью будет протекать реакция. Например, для разрыва связей в молекулах с ковалентными неполярными связями H2 и N2 требуются высокие энергии, и скорость взаимодействия между этими веществами мала. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах HCl и H2O требуется меньше энергии, и скорость реакции с их участием значительно выше.

Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.

2.    Концентрация реагирующих веществ

Столкновения молекул реагирующих веществ с увеличением концентрации происходят чаще, поэтому скорость реакции возрастает.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ описывается законом действующих масс (К. Гульдберг, П. Вааге, 1867):

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

Скорость гетерогенной реакции зависит также от величины поверхности соприкосновения между реагирующими веществами: увеличение поверхности соприкосновения (например, за счет измельчения твердых веществ) приводит к увеличению скорости реакции.

3.    Температура

Правило Вант-Гоффа:

При повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции возрастает в 2-4 раза.

При увеличении температуры от t1 до t2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:

где v и v — скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; у — температурный коэффициент данной реакции.

Правило Вант-Гоффа — эмпирическое и применимо только в узком интервале температур.

Более точным является уравнение Аррениуса:

k= A-e-Ea/RT

где A — постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ; R — универсальная газовая постоянная:

R = 8,314Дж/(моль ■ К) = 0,082 л ■ атм/(моль ■ К);

Ea — энергия активации, т. е. энергия, которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому превращению.

4. Катализаторы

♦    Катализаторы — вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу реакции неизменными. Механизм действия катализаторов очень сложен и связан

с уменьшением энергии активации реакции за счет образования промежуточных соединений — комплексов. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе — разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях).

♦    Ингибиторы — вещества, позволяющие резко замедлить протекание нежелательных химических процессов (явление «отрицательного катализа»).

Для катализаторов характерна избирательность (селективность) действия. Это означает, что определенный катализатор, изменяя скорость одной реакции, совершенно не оказывает влияния на скорость какой-либо другой реакции.

Катализаторы играют огромную роль в химии и биологии. Практически все биохимические превращения, происходящие в живых организмах, протекают под действием катализаторов — ферментов.

1.4.4. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие.

Смещение химического равновесия под действием различных факторов

Понятие «химическое равновесие» относится к обратимым реакциям, т. е. реакциям, которые одновременно протекают в прямом и обратном направлении:

прямая реакция

А + В С + D

обратная реакция

♦ Химическое равновесие — состояние обратимой реакции, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

В состоянии химического равновесия и прямая, и обратная реакции продолжают протекать, но так их скорости равны, то концентрации всех веществ в реакционной системе не меняются. Эти концентрации называются равновесными. Изменение внешних условий может повлиять на скорость прямой и обратной реакции, причем в разной степени, что приведет к смещению равновесия. В результате этого произойдет переход системы в новое равновесное состояние, которое характеризуется другим соотношением концентраций реагирующих веществ и продуктов реакции.

Направление смещения равновесия определяется принципом, сформулированным французским ученым Ле Шателье (1884):

Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той реакции (прямой или обратной), которая ослабит это внешнее воздействие.

Факторы, влияющие на смещение химического равновесия

1.    Изменение концентрации веществ, участвующих в реакции

(как исходных, так и продуктов)

Если в равновесную систему ввести какое-либо из участвующих в реакции веществ, то равновесие сместится в сторону той реакции, при протекании которой это вещество расходуется. Если из равновесной системы вывести какое-либо вещество, то равновесие сместится в сторону той реакции, при протекании которой это вещество образуется.

2.    Изменение давления в системе

Изменение давления влияет на смещение равновесия в системе, в которой принимают участие газообразные вещества.

При повышении давления равновесие будет смещаться в сторону той реакции, которая протекает с уменьшением числа молей газообразных веществ; при понижении давления — в сторону той реакции, которая протекает с увеличением числа молей газообразных веществ.

Если реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ, то изменения давления не влияют на смещение равновесия.

3.    Изменение температуры

Прямая и обратная реакция имеют одинаковые по величине, но противоположные по знаку тепловые эффекты.

При повышении температуры равновесие сместится в сторону эндотермической реакции, при понижении температуры — в сторону экзотермической реакции.

4. Введение катализатора не влияет на смещение химического равновесия

Введение катализатора не влияет на смещение химического равновесия, так как катализатор в одинаковой мере увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции. Катализатор лишь способствует приближению времени наступления равновесия.


Категория: Химия | Добавил: Админ (30.07.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar