Izobraževalna literatura 

Pravilnosti sprememb lastnosti atomov enostavnih snovi. Pravilnosti sprememb kemijskih lastnosti elementov in njihovih spojin po obdobjih in skupinah

Hitrost kemijska reakcija odvisno od številnih dejavnikov, vključno z naravo reaktantov, koncentracijo reaktantov, temperaturo in prisotnostjo katalizatorjev. Razmislimo o teh dejavnikih.

1). Narava reaktantov... Če pride do interakcije med snovmi z ionsko vezjo, potem reakcija poteka hitreje kot med snovmi s kovalentno vezjo.

2.) Koncentracija reaktantov... Za kemijsko reakcijo je potrebno trčenje molekul reagirajočih snovi. To pomeni, da se morajo molekule približati tako blizu, da atomi enega delca doživijo delovanje električnih polj drugega. Le v tem primeru bodo možni elektronski prehodi in ustrezna preureditev atomov, zaradi česar nastanejo molekule novih snovi. Tako je hitrost kemičnih reakcij sorazmerna s številom trkov med molekulami, število trkov pa sorazmerno s koncentracijo reagirajočih snovi. Na podlagi eksperimentalnega materiala sta norveška znanstvenika Guldberg in Vaage ter neodvisno od njih ruski znanstvenik Beketov leta 1867 oblikovala osnovni zakon kemična kinetika – zakon množičnega delovanja(ZDM): pri konstantni temperaturi je hitrost kemijske reakcije neposredno sorazmerna z produktom koncentracij reaktantov po moči njihovih stehiometričnih koeficientov. Za splošni primer:

zakon množičnega delovanja ima obliko:

Zapis zakona množičnega delovanja te reakcije se imenuje osnovna kinetična enačba reakcije... V osnovni kinetični enačbi je k konstanta hitrosti reakcije, ki je odvisna od narave reagirajočih snovi in ​​temperature.

Večina kemičnih reakcij je reverzibilnih. Med takšnimi reakcijami se njihovi produkti, ko se kopičijo, medsebojno reagirajo s tvorbo začetnih snovi:

Hitrost naprej:

Stopnja povratnih informacij:

V trenutku ravnotežja:

Zato bo zakon množičnega delovanja v stanju ravnovesja imel obliko:

kjer je K ravnotežna konstanta reakcije.

3) Vpliv temperature na hitrost reakcije... Hitrost kemičnih reakcij se praviloma poveča pri prekoračitvi temperature. Razmislimo o tem na primeru interakcije vodika s kisikom.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Pri 20 ° C je reakcijska hitrost skoraj nič in trajalo bo 54 milijard let, da interakcija mine za 15%. Pri 500 ° C bo trajalo 50 minut, da nastane voda, pri 700 ° C pa reakcija teče takoj.

Izražena je odvisnost hitrosti reakcije od temperature ni Hoffovo pravilo: s povišanjem temperature za 10 ° se hitrost reakcije poveča 2 - 4 -krat. Van't Hoffovo pravilo je zapisano:


4) Učinek katalizatorjev... Hitrost kemičnih reakcij lahko prilagodite z uporabo katalizatorji- snovi, ki spremenijo hitrost reakcije in po reakciji ostanejo nespremenjene. Spreminjanje hitrosti reakcije v prisotnosti katalizatorja se imenuje kataliza. Razlikovati pozitivno(hitrost reakcije se poveča) in negativno(hitrost reakcije se zmanjša) kataliza. Včasih med reakcijo nastane katalizator, takšne procese imenujemo avtokatalitični. Ločite homogeno in heterogeno katalizo.

Ob homogeno S katalizo sta katalizator in reaktanti v isti fazi. Na primer:

Ob heterogena kataliza, katalizator in reaktanti so v različne faze... Na primer:

Heterogena kataliza je povezana z encimskimi procesi. Vse kemijske procese v živih organizmih katalizirajo encimi, ki so beljakovine s posebnimi specializiranimi funkcijami. V raztopinah, v katerih potekajo encimski procesi, ni tipičnega heterogenega okolja zaradi odsotnosti jasno opredeljenega vmesnika. Takšni procesi se imenujejo mikroheterogena kataliza.

Študija hitrosti kemijske reakcije in pogojev, ki vplivajo na njeno spremembo, se ukvarja z enim od področij fizikalne kemije - kemijsko kinetiko. Preučuje tudi mehanizme teh reakcij in njihovo termodinamično veljavnost. Te študije so pomembne ne le za znanstvene namene, ampak tudi za spremljanje medsebojnega delovanja komponent v reaktorjih pri proizvodnji vseh vrst snovi.

Koncept hitrosti v kemiji

Hitrost reakcije se običajno imenuje določena sprememba koncentracij reakcijskih spojin (ΔС) na enoto časa (Δt). Matematična formula za hitrost kemične reakcije je naslednja:

ᴠ = ± ΔC / Δt.

Hitrost reakcije se meri v mol / l ∙ s, če se pojavi v celotnem volumnu (torej je reakcija homogena) in v mol / m 2 ∙ s, če pride do interakcije na površini, ki ločuje faze (tj. , reakcija je heterogena). Znak " -" v formuli se nanaša na spremembo vrednosti koncentracij začetnih reagirajočih snovi, znak "+" - na spreminjajoče se vrednosti koncentracij produktov iste reakcije.

Primeri reakcij z različno hitrostjo

Interakcije kemične snovi se lahko izvaja z različnimi hitrostmi. Torej je stopnja rasti kapnikov, to je tvorbe kalcijevega karbonata, le 0,5 mm na 100 let. Nekatere biokemične reakcije so počasne, na primer fotosinteza in sinteza beljakovin. Korozija kovin poteka precej nizko.

Za povprečno hitrost so značilne reakcije, ki zahtevajo od ene do več ur. Primer bi bila priprava hrane, ki jo spremlja razgradnja in pretvorba spojin v živilih. Sinteza posameznih polimerov zahteva, da reakcijsko zmes segrevamo določen čas.

Primer kemičnih reakcij, katerih hitrost je precej visoka, lahko služi kot nevtralizacijske reakcije, interakcija natrijevega bikarbonata z raztopino ocetne kisline, ki jo spremlja sproščanje ogljikovega dioksida. Omenite lahko tudi interakcijo barijevega nitrata z natrijevim sulfatom, pri katerem opazimo obarjanje netopnega barijevega sulfata.

Veliko število reakcij se lahko nadaljuje s strelo in jih spremlja eksplozija. Klasičen primer je interakcija kalija z vodo.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Omeniti velja, da lahko iste snovi reagirajo med seboj z različno hitrostjo. Tako na primer mešanica plinastega kisika in vodika morda ne bo kazala znakov medsebojnega delovanja že dolgo časa, ko pa posodo pretresite ali udarite, reakcija postane eksplozivna. Zato so kemijska kinetika in identificirani nekateri dejavniki, ki lahko vplivajo na hitrost kemične reakcije. Tej vključujejo:

  • narava medsebojno delujočih snovi;
  • koncentracija reagentov;
  • sprememba temperature;
  • prisotnost katalizatorja;
  • sprememba tlaka (za plinaste snovi);
  • stično območje snovi (če govorimo o heterogenih reakcijah).

Vpliv narave snovi

Tako pomembna razlika v hitrosti kemičnih reakcij je razložena z različne pomene aktivacijska energija (E a). Razume se kot določena presežna količina energije v primerjavi z njeno povprečno vrednostjo, potrebno za molekulo pri trku, da lahko pride do reakcije. Meri se v kJ / mol in vrednosti so običajno v območju 50-250.

Na splošno velja, da če je E a = 150 kJ / mol za katero koli reakcijo, potem pri n. ob. praktično ne pušča. Ta energija se porabi za premagovanje odbijanja med molekulami snovi in ​​za oslabitev vezi v prvotnih snoveh. Z drugimi besedami, energija aktiviranja označuje moč kemijske vezi v snoveh. Po vrednosti aktivacijske energije je mogoče predhodno oceniti hitrost kemične reakcije:

  • E a< 40, взаимодействие веществ происходят довольно быстро, поскольку почти все столкнове-ния частиц при-водят к их реакции;
  • 40-<Е а <120, предполагается средняя реакция, поскольку эффективными будет лишь половина соударений молекул (например, реакция цинка с соляной кислотой);
  • E a> 120, le zelo majhen del trkov delcev bo privedel do reakcije, njena hitrost pa bo nizka.

Učinek koncentracije

Odvisnost hitrosti reakcije od koncentracije je najbolj natančno označen z zakonom o masnem delovanju (MAS), ki se glasi:

Hitrost kemične reakcije je neposredno sorazmerna z produktom koncentracij reagirajočih snovi, katerih vrednosti se upoštevajo v stopnjah, ki ustrezajo njihovim stehiometričnim koeficientom.

Ta zakon je primeren za osnovne enostopenjske reakcije ali za katero koli stopnjo interakcije snovi, za katero je značilen zapleten mehanizem.

Če želite določiti hitrost kemične reakcije, katere enačbo lahko običajno zapišemo kot:

αА + bB = ϲС, potem,

v skladu z zgornjo formulacijo zakona je hitrost mogoče najti z enačbo:

V = k · [A] a · [B] b, kjer

a in b sta stehiometrična koeficienta,

[A] in [B] sta koncentraciji izhodnih spojin,

k je konstanta hitrosti obravnavane reakcije.

Pomen hitrostnega koeficienta kemijske reakcije je, da bo njegova vrednost enaka hitrosti, če so koncentracije spojin enake enoti. Treba je opozoriti, da je za pravilen izračun po tej formuli vredno upoštevati agregatno stanje reagentov. Koncentracija trdne snovi se šteje za enoto in ni vključena v enačbo, saj med reakcijo ostane konstantna. Tako so v izračun za ZDM vključene le koncentracije tekočih in plinastih snovi. Torej, za reakcijo pridobivanja silicijevega dioksida iz preprostih snovi, opisano z enačbo

Si (tv) + Ο 2 (g) = SiΟ 2 (tv),

hitrost bo določena s formulo:

Tipična naloga

Kako bi se spremenila hitrost kemične reakcije dušikovega monoksida s kisikom, če bi se koncentracije izhodnih spojin podvojile?

Rešitev: Ta postopek ustreza reakcijski enačbi:

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2.

Zapišemo izraze za začetno (ᴠ 1) in končno (ᴠ 2) hitrost reakcije:

ᴠ 1 = k · [ΝΟ] 2 · [Ο 2] in

ᴠ 2 = k · (2 ​​· [ΝΟ]) 2 · 2 · [Ο 2] = k · 4 [ΝΟ] 2 · 2 [Ο 2].

ᴠ 1 / ᴠ 2 = (k · 4 [ΝΟ] 2 · 2 [Ο 2]) / (k · [ΝΟ] 2 · [Ο 2]).

ᴠ 2 / ᴠ 1 = 4 2/1 = 8.

Odgovor: povečano za 8 -krat.

Vpliv temperature

Odvisnost hitrosti kemijske reakcije od temperature je empirično določil nizozemski znanstvenik J. H. Van't Hoff. Ugotovil je, da se stopnja mnogih reakcij poveča za faktor 2-4 s povečanjem temperature za vsakih 10 stopinj. Za to pravilo obstaja matematični izraz, ki izgleda tako:

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1) / 10, kjer

ᴠ 1 in ᴠ 2 - ustrezni hitrosti pri temperaturah Τ 1 in Τ 2;

γ - temperaturni koeficient, enak 2-4.

Hkrati to pravilo ne pojasnjuje mehanizma vpliva temperature na vrednost hitrosti določene reakcije in ne opisuje celotnega niza pravilnosti. Logično je sklepati, da se s povišanjem temperature kaotično gibanje delcev povečuje, kar izzove večje število njihovih trkov. Vendar to ne vpliva posebej na učinkovitost trčenja molekul, saj je odvisno predvsem od aktivacijske energije. Pomembno vlogo pri učinkovitosti trkov delcev ima tudi njihova prostorska korespondenca.

Odvisnost hitrosti kemijske reakcije od temperature ob upoštevanju narave reaktantov je v skladu z Arrheniusovo enačbo:

k = A 0 e -Ea / RΤ, kjer

In približno je multiplikator;

E a je energija aktiviranja.

Primer težave z Van't Hoffovim zakonom

Kako je treba spremeniti temperaturo, da se hitrost kemične reakcije, pri kateri je temperaturni koeficient številčno enak 3, poveča za faktor 27?

Rešitev. Uporabimo formulo

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1) / 10.

Iz pogoja ᴠ 2 / ᴠ 1 = 27 in γ = 3. Najti morate ΔΤ = Τ 2 -Τ 1.

S preoblikovanjem izvirne formule dobimo:

V 2 / V 1 = γ ΔΤ / 10.

Nadomestite vrednosti: 27 = 3 ΔΤ / 10.

Zato je jasno, da je ΔΤ / 10 = 3 in ΔΤ = 30.

Odgovor: temperaturo je treba zvišati za 30 stopinj.

Učinek katalizatorjev

V fizikalni kemiji hitrost kemičnih reakcij aktivno preučuje tudi odsek, imenovan kataliza. Zanima ga, kako in zakaj relativno majhne količine določenih snovi znatno povečajo stopnjo interakcije drugih. Takšne snovi, ki lahko pospešijo reakcijo, vendar se v njej same ne porabijo, imenujemo katalizatorji.

Dokazano je, da katalizatorji spreminjajo mehanizem kemijske interakcije same, prispevajo k pojavu novih prehodnih stanj, za katere je značilna nižja višina energijske pregrade. To pomeni, da prispevajo k zmanjšanju aktivacijske energije in s tem k povečanju števila učinkovitih trkov delcev. Katalizator ne more povzročiti energetsko nemogoče reakcije.

Tako se vodikov peroksid lahko razgradi in tvori kisik in vodo:

H 2 Ο 2 = H 2 Ο + Ο 2.

Toda ta reakcija je zelo počasna in v naših kompletih prve pomoči ostane nespremenjena že dolgo časa. Ko odprete le zelo stare viale s peroksidom, boste opazili rahlo pokanje, ki ga povzroči pritisk kisika na stene posode. Dodajanje le nekaj zrn magnezijevega oksida bo povzročilo nastanek aktivnih plinov.

Ista reakcija razgradnje peroksida, vendar pod delovanjem katalaze, se pojavi pri zdravljenju ran. Živi organizmi vsebujejo veliko različnih snovi, ki povečujejo hitrost biokemičnih reakcij. Imenujejo se encimi.

Zaviralci imajo nasproten učinek na potek reakcij. Vendar to ni vedno slabo. Zaviralci se uporabljajo za zaščito kovinskih izdelkov pred korozijo, za podaljšanje roka uporabnosti hrane, na primer za preprečevanje oksidacije maščob.

Območje stika snovi

V primeru, da interakcija poteka med spojinami, ki imajo različna agregatna stanja, ali med snovmi, ki ne morejo tvoriti homogenega medija (tekočine, ki se ne mešajo), potem ta dejavnik pomembno vpliva tudi na hitrost kemijske reakcije. To je posledica dejstva, da se heterogene reakcije izvajajo neposredno na vmesniku med fazami medsebojno delujočih snovi. Očitno je, da je širša ta meja, več delcev ima možnost trčiti in hitreje se reakcija nadaljuje.

Na primer, gre veliko hitreje v obliki majhnih sekancev kot v obliki hloda. Za isti namen se veliko trdnih snovi zmelje v fin prah, preden se doda raztopini. Kreda v prahu (kalcijev karbonat) torej s klorovodikovo kislino deluje hitreje kot kos iste mase. Vendar pa ta tehnika poleg povečanja površine vodi tudi v kaotično pretrganje kristalne rešetke snovi, kar pomeni, da poveča reaktivnost delcev.

Matematično je hitrost heterogene kemijske reakcije ugotovljena kot sprememba količine snovi (Δν), ki se pojavi na enoto časa (Δt) na enoto površine

(S): V = Δν / (S Δt).

Vpliv pritiska

Sprememba tlaka v sistemu vpliva le, če v reakciji sodelujejo plini. Povečanje tlaka spremlja povečanje molekul snovi na enoto prostornine, to pomeni, da se njegova koncentracija sorazmerno poveča. Nasprotno pa znižanje tlaka vodi do enakovrednega zmanjšanja koncentracije reagenta. V tem primeru je formula, ki ustreza ZDM, primerna za izračun hitrosti kemijske reakcije.

Naloga. Kako bo hitrost reakcije opisana z enačbo

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2,

če se prostornina zaprtega sistema zmanjša za trikrat (T = const)?

Rešitev. Z zmanjšanjem prostornine se tlak sorazmerno povečuje. Zapišemo izraze za začetno (V 1) in končno (V 2) hitrost reakcije:

V 1 = k · 2 · [Ο 2] in

V 2 = k · (3 ·) 2 · 3 · [Ο 2] = k · 9 [ΝΟ] 2 · 3 [Ο 2].

Če želite ugotoviti, kolikokrat je nova hitrost večja od začetne, ločite levi in ​​desni del izrazov:

V 1 / V 2 = (k · 9 [ΝΟ] 2 · 3 [Ο 2]) / (k · [ΝΟ] 2 · [Ο 2]).

Vrednosti koncentracij in konstante hitrosti se zmanjšajo in ostaja:

V 2 / V 1 = 9 3/1 = 27.

Odgovor: hitrost se je povečala 27 -krat.

Če povzamemo, je treba opozoriti, da številni dejavniki vplivajo na hitrost medsebojnega delovanja snovi oziroma na količino in kakovost trkov njihovih delcev. Najprej je to energija aktivacije in geometrija molekul, ki ju je skoraj nemogoče popraviti. Kar zadeva ostale pogoje, za povečanje hitrosti reakcije sledi:

  • povečati temperaturo reakcijskega medija;
  • poveča koncentracijo izhodnih spojin;
  • povečati tlak v sistemu ali zmanjšati njegovo prostornino, ko gre za pline;
  • pripeljati različne snovi v isto agregatno stanje (na primer z raztapljanjem v vodi) ali povečati površino njihovega stika.

Preučeni osnovni pojmi:

Stopnja kemijske reakcije

Molarna koncentracija

Kinetika

Homogene in heterogene reakcije

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemičnih reakcij

Katalizator, zaviralec

Kataliza

Reverzibilne in nepovratne reakcije

Kemijsko ravnovesje

Kemijske reakcije so reakcije, ki iz drugih snovi povzročijo druge (iz prvotnih snovi nastanejo nove snovi). Nekatere kemične reakcije potekajo v delčku sekunde (eksplozija), druge pa v minutah, dneh, letih, desetletjih itd.

Na primer: v trenutku z vžigom in eksplozijo pride do reakcije zgorevanja smodnika, reakcija temnenja srebra ali rjavenja železa (korozija) pa poteka tako počasi, da je njegov rezultat mogoče spremljati šele po daljšem času.

Za označevanje hitrosti kemijske reakcije se uporablja pojem hitrosti kemijske reakcije - υ.

Stopnja kemijske reakcije Je sprememba koncentracije ene od reakcijskih snovi v reakciji na enoto časa.

Formula za izračun hitrosti kemijske reakcije:

υ = od 2 - od 1 = ∆ s
t 2 - t 1 ∆ t

с 1 - molska koncentracija snovi v začetnem času t 1

с 2 - molarna koncentracija snovi v začetnem času t 2

ker je za hitrost kemične reakcije značilna sprememba molarne koncentracije reaktivnih snovi (izhodnih snovi), potem t 2> t 1 in c 2> c 1 (koncentracija izhodnih snovi se z napredovanjem reakcije zmanjšuje ).

Molarne koncentracije Je količina snovi na enoto prostornine. Merska enota za molarno koncentracijo je [mol / l].

Kemijska veja, ki preučuje hitrost kemičnih reakcij, se imenuje kemična kinetika... Poznavanje njegovih zakonov lahko oseba nadzoruje kemijske procese in jim nastavi določeno hitrost.

Pri izračunu hitrosti kemijske reakcije je treba upoštevati, da so reakcije razdeljene na homogene in heterogene.

Homogene reakcije- reakcije, ki potekajo v istem okolju (tj. reaktanti so v istem agregatnem stanju; na primer: plin + plin, tekočina + tekočina).

Heterogene reakcije- to so reakcije, ki se pojavljajo med snovmi v heterogenem mediju (obstaja vmesnik med fazami, tj. Reakcijske snovi so v drugačnem agregatnem stanju; na primer: plin + tekočina, tekočina + trdna snov).

Zgornja formula za izračun hitrosti kemijske reakcije velja samo za homogene reakcije. Če je reakcija heterogena, lahko gre le na površino odseka reaktantov.

Za heterogeno reakcijo se hitrost izračuna po formuli:

∆ν - sprememba količine snovi

S - območje vmesnika

∆ t je časovni interval, v katerem je potekala reakcija

Hitrost kemičnih reakcij je odvisna od različnih dejavnikov: narave reagirajočih snovi, koncentracije snovi, temperature, katalizatorjev ali inhibitorjev.

Odvisnost hitrosti reakcije od narave reagirajočih snovi.

Analizirajmo to odvisnost hitrosti reakcije na primer: dajte v dve epruveti, v katerih je enaka količina raztopine klorovodikove kisline (HCl), kovinskih zrnc iste površine: v prvi epruveti železovo zrnce (Fe), v drugi pa magnezijevo zrnce (Mg). Kot rezultat opazovanj lahko glede na hitrost sproščanja vodika (H 2) ugotovimo, da magnezij reagira z klorovodikovo kislino z najvišjo hitrostjo kot železo... Na hitrost dane kemijske reakcije vpliva narava kovine (tj. Magnezij je bolj kemično aktivna kovina kot železo in zato močneje reagira s kislino).

Odvisnost hitrosti kemičnih reakcij od koncentracije reagirajočih snovi.

Višja kot je koncentracija reagirajoče (začetne) snovi, hitreje se reakcija nadaljuje. Nasprotno, nižja je koncentracija reaktanta, počasnejša je reakcija.

Na primer: v eno epruveto vlijte koncentrirano raztopino klorovodikove kisline (HCl), v drugo pa razredčeno raztopino klorovodikove kisline. V obe epruveti vstavite zrnca cinka (Zn). Upoštevajte glede na hitrost nastajanja vodika, da bo reakcija v prvi epruveti potekala hitreje, ker koncentracija klorovodikove kisline v njej je višja kot v drugi epruveti.

Za določitev odvisnosti hitrosti kemijske reakcije uporabite zakon delovanja (delujočih) množic : hitrost kemijske reakcije je neposredno sorazmerna z produktom koncentracij reaktantov, ki so enake njihovim koeficientom.

Na primer za reakcijo, ki poteka po shemi: nA + mB → D, hitrost kemijske reakcije je določena s formulo:

υ ch.r. = k C (A) n C (B) m, kje

υ x.p - hitrost kemične reakcije

C (A) - A

C (B) - molarna koncentracija snovi V

n in m - njihove koeficiente

k - konstanta hitrosti kemijske reakcije (referenčna vrednost).

Zakon delovanja mas ne velja za snovi v trdnem stanju, ker njihova koncentracija je konstantna (zaradi dejstva, da reagirajo le na površini, ki ostane nespremenjena).

Na primer: za reakcijo 2 Cu + O 2 = 2CuO hitrost reakcije je določena s formulo:

υ ch.r. = k C (O 2)

PROBLEM: Konstanta hitrosti reakcije 2A + B = D je 0,005. izračunajte hitrost reakcije pri molarni koncentraciji snovi A = 0,6 mol / l, snovi B = 0,8 mol / l.

Temperaturna odvisnost hitrosti kemijske reakcije.

Ta odvisnost je določena van't - Hoffovo pravilo (1884): s povišanjem temperature na vsakih 10 ° C se hitrost kemične reakcije v povprečju poveča 2 - 4 -krat.

Torej interakcija vodika (Н 2) in kisika (О 2) pri sobna temperatura skoraj ne zgodi, zato je hitrost te kemijske reakcije tako nizka. Toda pri temperaturi 500 ° C ta reakcija poteka v 50 minutah, pri temperaturi 700 ° C pa skoraj v trenutku.

Formula za izračun hitrosti kemijske reakcije po Van't -Hoffovem pravilu:

kjer: υ t 1 in υ t 2 sta hitrosti kemičnih reakcij pri t 2 in t 1

γ je temperaturni koeficient, ki kaže, kolikokrat se hitrost reakcije poveča s povečanjem temperature za približno 10 ° C.

Sprememba hitrosti reakcije:

2. Podatke iz izjave o problemu nadomestite s formulo:

Odvisnost hitrosti reakcije od posebnih snovi - katalizatorjev in inhibitorjev.

Katalizator- snov, ki poveča hitrost kemične reakcije, vendar sama pri njej ne sodeluje.

Zaviralec- snov, ki upočasni kemično reakcijo, vendar sama pri njej ne sodeluje.

Primer: v epruveto z raztopino 3% vodikovega peroksida (H 2 O 2), ki smo jo segreli, dodamo tlečo gorilnico - ne bo zasvetila, ker hitrost razkroja vodikovega peroksida v vodo (Н 2 О) in kisik (О 2) je zelo nizka in nastali kisik ne zadošča za izvajanje kvalitativni odziv za kisik (vzdrževanje zgorevanja). Zdaj bomo v epruveto dodali malo črnega prahu manganovega (IV) oksida (MnO 2) in videli, da se je začelo nasilno razvijanje mehurčkov plina (kisika) in tleča gorilnica, vnesena v epruveto, močno zasveti. MnO 2 je katalizator te reakcije, pospešil je hitrost reakcije, vendar pri njej ni sodeloval (to je mogoče dokazati s tehtanjem katalizatorja pred in po reakciji - njegova masa se ne bo spremenila).

Poznavanje hitrosti kemičnih reakcij je veliko teoretično in praktični pomen... Na primer, v kemični industriji so pri proizvodnji snovi velikost in zmogljivost aparata, količina dobljenega produkta odvisni od hitrosti reakcije.

Različne kemijske reakcije imajo različne hitrosti. Nekatere reakcije potekajo v delčku sekunde, druge pa trajajo mesece ali celo leta. Stopnja pojavljanja študij kemijskih reakcij kemična kinetika.

Osnovni pojmi, s katerimi deluje kemična kinetika, so kemični sistem in fazi:

  • Kemični sistem- snov (niz snovi);
  • Kemična faza- del sistema, ločen od drugih delov vmesnik.

Sistemi, sestavljeni iz ene faze, se imenujejo homogeno ali homogeno npr. plinske mešanice ali raztopine. Reakcije, ki potekajo v homogenih sistemih, imenujemo homogene reakcije, takšne reakcije potekajo v celotnem volumnu zmesi.

Imenujemo sisteme, sestavljene iz več faz heterogena ali heterogena na primer tekočina + trdna snov. Reakcije, ki potekajo v heterogenih sistemih, imenujemo heterogene reakcije, do takšnih reakcij pride le na vmesniku.

Stopnja homogene reakcije

Hitrost homogene reakcije se imenuje količina snovi (ν), ki nastane kot posledica reakcije na enoto časa (t) na enoto prostornine sistema (V):

  • ν 1 - število molov snovi v času t 1;
  • ν 2 - število molov snovi v času t 2;

Koncentracija mola in prostornine snovi (C, mol / l) - razmerje med številom molov snovi (ν) in celotnim volumnom reakcijske mešanice (V): С = ν / V.

Hitrost homogene reakcije je enaka spremembi koncentracije reaktanta na enoto časa.

V primeru, da govorimo o koncentraciji enega od reakcijskih produktov, se v izraz vstavi znak plus, če je koncentracija ene od prvotnih snovi znak minus.

Stopnja heterogene reakcije

Kot že omenjeno, je glavna razlika med heterogenimi in homogenimi reakcijami v tem, da se reakcija pojavi na vmesniku.

Hitrost heterogene reakcije (v het) je količina snovi (ν), ki nastane na enoto časa (t) na enoto vmesnika (S).

Glavni dejavniki, ki vplivajo na hitrost reakcij:

  • narava reaktantov;
  • koncentracija;
  • temperatura;
  • katalizatorji;
  • velikost delcev reagentov;
  • pritisk.

Zadnji dve točki se nanašata na heterogene reakcije.

Narava reaktantov

Nujen pogoj za kemično interakcijo med molekulami snovi je njihovo trčenje med seboj na "želenem" delu molekule, imenovanem zelo reaktivno mesto... Tako je kot v boksu: če boksarski udarec pade v nasprotnikove rokavice, potem reakcije ne bo; če pa udarec zadene nasprotnikovo glavo, se verjetnost nokauta (reakcije) znatno poveča; in če je hkrati sila udarca (sila trka molekul) velika, potem postane izpad (reakcija) neizogiben.

Na podlagi zgoraj navedenega lahko sklepamo, da je kompleksnejša molekula, manjše je njeno zelo reaktivno mesto. Zato so večje in bolj zapletene molekule reagirajočih snovi, manjša je hitrost reakcije.

Koncentracija reagentov

Hitrost reakcije je neposredno sorazmerna s številom trkov molekul. Višja kot je koncentracija reagentov, več trkov, večja je hitrost kemične reakcije. Na primer, zgorevanje v čistem kisiku je veliko hitrejše kot v navadnem zraku.

Vendar je treba reči, da v kompleksnih reakcijah poteka v več fazah; take odvisnosti ne opazimo. To vam omogoča, da ugotovite, kateri od reagentov ni vključen v najpočasnejšo stopnjo reakcije, kar določa samo hitrost reakcije.

Izražena je odvisnost hitrosti reakcije od koncentracije reaktantov zakon množic, ki sta jo leta 1867 odkrila norveška znanstvenika Guldberg in Vaage.

Hitrost (v) pogojne reakcije, opisana z enačbo aA + bB = cC + dD, bo v skladu z zakonom množičnega delovanja izračunana po formuli, ki se imenuje kinetična enačba reakcije:

V = k · [A] a · [B] b

  • [A], [B] - koncentracija izhodnih snovi;
  • k je konstanta hitrosti reakcije, ki je enaka hitrosti te reakcije pri koncentracijah reaktantov, ki so enake 1 mol.

k ni odvisen od koncentracije reagirajočih snovi, ampak je odvisen od njihove narave in temperature.

V skladu s kinetično enačbo reakcije je mogoče določiti hitrost spremembe reakcije glede na spremembo koncentracije reagirajočih snovi.

Primeri kinetičnih enačb:

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g) v = k 2 CuO (t) + H 2 (g) = Cu (t) + H 2 O (g) v = k

Upoštevajte, da kinetične enačbe ne vključujejo koncentracije trdnih snovi, ampak le plinaste in raztopljene.

Temperatura reagenta

Ko se temperatura dvigne, se molekule premikajo hitreje, zato se število njihovih trkov povečuje. Poleg tega se poveča kinetična energija molekul, kar poveča učinkovitost trkov, ki na koncu določijo hitrost reakcije.

Po navedbah aktivacijska teorija, v kemijski reakciji lahko sodelujejo le molekule z energijo, ki presega določeno povprečno vrednost. Presežna vrednost srednja energija molekule se imenuje aktivacijska energija... Ta energija je potrebna za oslabitev kemičnih vezi v molekulah izhodnih snovi. Imenujejo se molekule, ki imajo potrebno presežno energijo, da lahko reagirajo aktivne molekule... Višja kot je temperatura, bolj aktivne molekule, višja je hitrost reakcije.

Za temperaturno odvisnost hitrosti reakcije je značilno: ni Hoffovo pravilo:

Matematično je pravilo Van't Hoff izraženo z naslednjo formulo:

  • γ - temperaturni koeficient, ki kaže povečanje hitrosti reakcije s povišanjem temperature za 10 ° C;
  • v 1 - hitrost reakcije pri temperaturi t 1;
  • v 2 - hitrost reakcije pri temperaturi t 2;

Katalizatorji

Katalizatorji- to so snovi, ki vplivajo na hitrost reakcije, vendar se same ne porabijo.

Reakcije, ki vključujejo katalizatorje, imenujemo katalitične reakcije.

Glavni učinek katalizatorja je zmanjšanje aktivacijske energije reakcije, zaradi česar se število učinkovitih trkov molekul poveča.

Katalizatorji lahko milijonekrat pospešijo reakcijo!

Obstajata dve vrsti katalize:

  • homogena (enotna) kataliza- katalizator in reagenti tvorijo eno fazo: plin ali raztopina;
  • heterogena (heterogena) kataliza- katalizator je v obliki neodvisne faze.

Mehanizem katalitičnih reakcij je zelo zapleten in ni popolnoma razumljen. Po eni od znanstvenih hipotez katalizator in reagent pri katalitičnih reakcijah reagirata s tvorbo vmesne spojine, ki veliko aktivneje reagira z drugim izhodnim materialom s tvorbo končnega reakcijskega produkta, medtem ko se katalizator sam sprošča v svobodnem stanju.

Običajno katalizatorje razumemo kot snovi, ki pospešujejo reakcijo, vendar obstajajo snovi, ki upočasnijo potek reakcije - imenujemo jih zaviralci.

Biološki katalizatorji se imenujejo encimi... Encimi so beljakovine.

Velikost delcev reagentov

Vzemite vžigalico in jo prinesite na kos premoga. Malo je verjetno, da bo premog imel čas, da se vname, dokler tekma ne ugasne. Zmeljemo premog in ponovimo poskus - premogov prah se ne bo samo vnel, ampak se bo zelo hitro vnel - prišlo bo do eksplozije (glavna nevarnost v premogovnikih). Kaj se dogaja?

Z drobljenjem premoga bomo dramatično povečali njegovo površino. Kako večje območje površina, na kateri pride do trkov molekul, večja je hitrost reakcije.

Tlak reagenta

Tlak plinastih reagentov je podoben njihovi koncentraciji - višji je tlak - večja je koncentracija - večja je hitrost reakcije, ker število trkov molekul se povečuje. Tako kot koncentracija tudi tlak reaktanta ne deluje v kompleksnih reakcijah.

Stopnja kemijske reakcije

Tema "Stopnja kemijske reakcije" je morda najtežja in najbolj kontroverzna v šolskem kurikulumu. To je posledica kompleksnosti same kemijske kinetike, ene od vej fizikalne kemije. Sama definicija pojma "hitrost kemijske reakcije" je dvoumna (glej na primer članek L. S. Guzeija v časopisu "Kemija", 2001, št. 28,
z. 12). Pa vendar več težav nastane pri poskusu uporabe zakona množičnega delovanja za hitrost reakcije na katero koli kemični sistemi, ker obseg predmetov, za katere je mogoče kvantitativno opisati kinetične procese znotraj šolski program je zelo ozko. Rad bi še posebej opozoril na nepravilnost uporabe zakona množičnega delovanja za hitrost kemijske reakcije pri kemijskem ravnovesju.
Hkrati bi bilo narobe, če bi v šoli popolnoma zavrnili obravnavo te teme. Ideja o hitrosti kemijske reakcije je zelo pomembna pri preučevanju številnih naravnih in tehnoloških procesov; brez njih je nemogoče govoriti o katalizi in katalizatorjih, vključno z encimi. Čeprav se pri razpravi o transformacijah snovi uporabljajo predvsem kvalitativne predstave o hitrosti kemijske reakcije, je še vedno zaželeno uvesti najpreprostejša količinska razmerja, zlasti pri elementarnih reakcijah.
Objavljeni članek dovolj podrobno obravnava vprašanja kemijske kinetike, o katerih je mogoče razpravljati pri šolskih urah kemije. Izključitev spornih in spornih vidikov te teme iz predmeta šolska kemija je še posebej pomembna za tiste študente, ki bodo študij kemije nadaljevali na univerzi. Konec koncev je znanje, pridobljeno v šoli, pogosto v nasprotju z znanstveno realnostjo.

Kemijske reakcije se lahko časovno zelo razlikujejo. Mešanica vodika in kisika pri sobni temperaturi lahko dolgo ostane praktično nespremenjena, ob udarcu ali vžigu pa bo prišlo do eksplozije. Železna plošča počasi zarjavi, kos belega fosforja pa se spontano vname v zraku. Pomembno je vedeti, kako hitro se ta ali ona reakcija nadaljuje, da bi lahko nadzorovali njen potek.

Osnovni pojmi

Kvantitativna značilnost, kako hitro poteka določena reakcija, je hitrost kemične reakcije, to je hitrost porabe reagentov ali hitrost, s katero se pojavijo produkti. V tem primeru ni pomembno, o kateri snovi v reakciji se razpravlja, saj so vse med seboj povezane z reakcijsko enačbo. S spreminjanjem količine ene od snovi lahko sodimo o ustreznih spremembah količin vseh drugih.

Hitrost kemične reakcije () se imenuje sprememba količine reagentne snovi ali produkta () na enoto časa () na enoto prostornine (V):

= /(V ).

Stopnja reakcije v ta primer običajno izraženo v mol / (L s).

Zgornji izraz se nanaša na homogene kemijske reakcije, ki potekajo v homogenem mediju, na primer med plini ali v raztopini:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3,

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl.

Heterogene kemijske reakcije potekajo na stičnih površinah trdne snovi in ​​plina, trdne snovi in ​​tekočine itd. Heterogene reakcije vključujejo na primer reakcije kovin s kislinami:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.

V tem primeru hitrost reakcije je sprememba količine reagentne snovi ali produkta () na enoto časa() na enoto površine (S):

= /(S ).

Hitrost heterogene reakcije je izražena v mol / (m 2 s).

Za nadzor kemičnih reakcij je pomembno ne le, da lahko določimo njihovo hitrost, ampak tudi ugotovimo, kakšni pogoji vplivajo nanje. Oddelek kemije, ki preučuje hitrost kemičnih reakcij in vpliv različnih dejavnikov nanjo, se imenuje kemična kinetika.

Frekvenca udarcev reagirajočih delcev

Najpomembnejši dejavnik, ki določa hitrost kemične reakcije, je koncentracija.

S povečanjem koncentracije reaktantov se hitrost reakcije praviloma poveča. Za reakcijo se morata dva kemična delca približati skupaj, zato je hitrost reakcije odvisna od števila trkov med njima. Povečanje števila delcev v določeni prostornini vodi do pogostejših trkov in do povečanja hitrosti reakcije.

Za homogene reakcije povečanje koncentracije enega ali več reaktantov poveča hitrost reakcije. Z zmanjšanjem koncentracije opazimo nasprotni učinek. Koncentracijo snovi v raztopini lahko spremenimo z dodajanjem ali odstranjevanjem reaktantov ali topil iz reakcijske krogle. V plinih se lahko koncentracija ene od snovi poveča z vnosom dodatne količine te snovi v reakcijsko zmes. Koncentracijo vseh plinastih snovi lahko hkrati povečamo z zmanjšanjem prostornine, ki jo zaseda zmes. V tem primeru se bo hitrost reakcije povečala. Povečanje glasnosti vodi do nasprotnega rezultata.

Stopnja heterogenih reakcij je odvisna površina stika snovi, tj. o stopnji mletja snovi, popolnosti mešanja reagentov, pa tudi o stanju kristalnih struktur trdne snovi... Vse motnje v kristalni strukturi povzročajo povečanje reaktivnosti trdnih snovi, ker za razgradnjo trdne kristalne strukture je potrebna dodatna energija.

Razmislite o kurjenju lesa. Cel hlod razmeroma počasi gori v zraku. Če povečate površino stika lesa z zrakom in razdelite hlod na sekance, se bo hitrost gorenja povečala. Hkrati les v čistem kisiku gori veliko hitreje kot v zraku, ki vsebuje le približno 20% kisika.

Da bi lahko prišlo do kemične reakcije, mora priti do trka delcev - atomov, molekul ali ionov. Zaradi trkov se atomi preuredijo in nastanejo nove kemijske vezi, kar vodi v nastanek novih snovi. Verjetnost trčenja dveh delcev je precej velika, verjetnost hkratnega trka treh delcev je veliko manjša. Sočasno trčenje štirih delcev je zelo malo verjetno. Zato večina reakcij poteka v več stopnjah, na vsaki od katerih medsebojno delujejo največ trije delci.

Oksidacijska reakcija vodikovega bromida poteka pri 400–600 ° C z opazno hitrostjo:

4HBr + O 2 = 2H 2 O + 2Br 2.

V skladu z enačbo reakcije mora hkrati trčiti pet molekul. Vendar je verjetnost takega dogodka praktično nič. Poleg tega so eksperimentalne študije pokazale, da povečanje koncentracije - kisika ali vodikovega bromida - poveča hitrost reakcije za enako število krat. In to kljub dejstvu, da se za vsako molekulo kisika porabijo štiri molekule vodikovega bromida.

Podroben pregled tega procesa kaže, da poteka v več fazah:

1) HBr + O2 = HOOBr (počasna reakcija);

2) HOOVr + HBr = 2HOVr (hiter odziv);

3) HOBr + HBr = H 2 O + Br 2 (hiter odziv).

Navedene reakcije, t.i elementarne reakcije odražati reakcijski mehanizem oksidacija vodikovega bromida s kisikom. Pomembno je omeniti, da sta v vsaki vmesni reakciji vključeni le dve molekuli. Seštevanje prvih dveh enačb in podvojene tretje daje povzetek enačbe reakcije. Celotna hitrost reakcije je določena z najpočasnejšo vmesno reakcijo, pri kateri medsebojno vplivata ena molekula vodikovega bromida in ena molekula kisika.

Hitrost osnovnih reakcij je neposredno sorazmerna z produktom molskih koncentracij z (z Je količina snovi na enoto prostornine, z = /V) reagentov, ki imajo enake stehiometrične koeficiente ( zakon množičnega delovanja za hitrost kemične reakcije). To velja le za reakcijske enačbe, ki odražajo mehanizme resničnih kemijskih procesov, ko stehiometrični koeficienti pred formulami reagentov ustrezajo številu medsebojno delujočih delcev.

Glede na število molekul, ki medsebojno delujejo v reakciji, ločimo reakcije: monomolekularne, bimolekularne in trimolekularne. Na primer, disociacija molekularnega joda na atome: I 2 = 2I je monomolekularna reakcija.

Interakcija joda z vodikom: I 2 + H 2 = 2HI - bimolekularna reakcija. Zakon masnega delovanja za kemijske reakcije z različno molekulsko maso je zapisan na različne načine.

Monomolekularne reakcije:

A = B + C,

= kc A,

kje k Ali je hitrost reakcije konstantna.

Bimolekularne reakcije:

= kc A c V.

Trimolekularne reakcije:

= kc 2 A c V.

Aktivacijska energija

Trčenje kemičnih delcev vodi v kemično interakcijo le, če imajo trčni delci energijo, ki presega določeno vrednost. Razmislite o medsebojnem delovanju plinastih snovi, sestavljenih iz molekul A 2 in B 2:

A 2 + B 2 = 2AB.

Med kemijsko reakcijo pride do prerazporeditve atomov, ki jo spremlja prekinitev kemičnih vezi v vhodnih snoveh in nastanek vezi v reakcijskih produktih. Pri reakciji molekul trčijo, t.i aktiviran kompleks, pri katerem pride do prerazporeditve elektronske gostote in šele nato dobimo končni produkt reakcije:

Energijo, potrebno za prehod snovi v stanje aktiviranega kompleksa, imenujemo aktivacijska energija.

Dejavnost kemikalij se kaže v nizki aktivacijski energiji reakcij z njihovo udeležbo. Manjša je aktivacijska energija, večja je hitrost reakcije. Na primer, pri reakcijah med kationi in anioni je aktivacijska energija zelo nizka, zato se takšne reakcije nadaljujejo skoraj v trenutku. Če je energija aktiviranja velika, zelo majhen del trkov vodi v nastanek novih snovi. Tako je hitrost reakcije med vodikom in kisikom pri sobni temperaturi praktično nič.

Na hitrost reakcije torej vpliva narava reaktantov... Razmislite na primer o reakciji kovin s kislinami. Če potopimo iste koščke bakra, cinka, magnezija in železa v epruvete z razredčeno žveplovo kislino, lahko vidimo, da se hitrost mehurčenja vodikovega plina, ki označuje hitrost reakcije, pri teh kovinah bistveno razlikuje. V epruveti z magnezijem opazimo silovit razvoj vodika, v epruveti s cinkom se mehurčki plina sproščajo nekoliko mirneje. Reakcija v epruveti z železom poteka še počasneje (slika). Baker sploh ne reagira z razredčeno žveplovo kislino. Tako je hitrost reakcije odvisna od aktivnosti kovine.

Pri zamenjavi žveplove kisline (močne kisline) z ocetno kislino ( šibka kislina) hitrost reakcije se v vseh primerih znatno upočasni. Lahko sklepamo, da narava obeh reagentov, tako kovine kot kisline, vpliva na hitrost reakcije kovine s kislino.

Izboljšanje temperaturo vodi do povečanja kinetične energije kemičnih delcev, t.j. poveča število delcev z energijo večjo od energije aktivacije. Ko se temperatura dvigne, se poveča tudi število trkov delcev, kar do neke mere poveča hitrost reakcije. Vendar se je povečanje učinkovitosti trčenja zaradi povečanja kinetične energije povečalo večji vpliv na hitrost reakcije kot povečanje števila trkov.

Ko se temperatura dvigne za deset stopinj, se hitrost večkrat poveča, kar je enako temperaturnemu koeficientu hitrosti:

= T+10 /T .

Ko se temperatura dvigne od T prej T"
razmerje hitrosti reakcije T"in T enako
temperaturni koeficient hitrosti pri moči ( T" – T)/10:

T" /T = (T"–T)/10.

Za številne homogene reakcije je temperaturni koeficient hitrosti 24 (pravilo Vantha Hoffa). Odvisnost hitrosti reakcije od temperature lahko zasledimo na primeru interakcije bakrovega (II) oksida z razredčeno žveplovo kislino. Pri sobni temperaturi je reakcija zelo počasna. Ko se segreje, reakcijska zmes hitro postane modra zaradi tvorbe bakrovega (II) sulfata:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.

Katalizatorji in inhibitorji

Mnoge reakcije je mogoče pospešiti ali upočasniti z vnosom določenih snovi. Dodane snovi ne sodelujejo v reakciji in se med njenim potekom ne porabijo, vendar pomembno vplivajo na hitrost reakcije. Te snovi spremenijo reakcijski mehanizem (vključno s sestavo aktiviranega kompleksa) in znižajo aktivacijsko energijo, kar pospeši kemične reakcije. Snovi - imenujemo pospeševalniki reakcije katalizatorji, in sam pojav takšnega pospeševanja reakcije je kataliza.

Mnoge reakcije v odsotnosti katalizatorjev potekajo zelo počasi ali sploh ne. Ena od teh reakcij je razgradnja vodikovega peroksida:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2.

Če je potopljen v posodo s vodna raztopina vodikov peroksid kos trdnega manganovega dioksida, potem se bo začel hiter razvoj kisika. Po odstranitvi manganovega dioksida se reakcija praktično ustavi. Z tehtanjem je enostavno zagotoviti, da se v tem procesu ne porabi manganovega dioksida - le katalizira reakcijo.

Glede na to, ali sta katalizator in reaktanti v istem ali različnih agregatnih stanjih, ločimo homogeno in heterogeno katalizo.

S homogeno katalizo lahko katalizator pospeši reakcijo z oblikovanjem vmesnih produktov z reakcijo z enim od začetnih reagentov. Na primer:

Pri heterogeni katalizi se na površini katalizatorja običajno pojavi kemična reakcija:

Katalizatorji so v naravi zelo razširjeni. Skoraj vse transformacije snovi v živih organizmih potekajo s sodelovanjem organskih katalizatorjev - encimov.

Katalizatorji se uporabljajo v kemični proizvodnji za pospešitev določenih procesov. Poleg njih se uporabljajo tudi snovi, ki upočasnjujejo kemične reakcije - zaviralci... S pomočjo inhibitorjev ščitijo kovine pred korozijo.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Povečajte hitrost Zmanjšajte hitrost
Prisotnost kemično aktivnih reagentov Prisotnost kemično neaktivnih reagentov
Povečanje koncentracije reagentov Zmanjšanje koncentracije reagentov
Povečanje površine trdnih in tekočih reagentov Zmanjšanje površine trdnih in tekočih reagentov
Zvišanje temperature Znižanje temperature
Prisotnost katalizatorja Prisotnost inhibitorja

NALOGE

1. Opredelite hitrost kemijske reakcije. Napišite izraz za kinetični zakon učinkovitih mas za naslednje reakcije:

a) 2C (tv.) + O2 (g) = 2CO (g);

b) 2HI (g) = H2 (g) + I2 (g).

2. Kaj določa hitrost kemične reakcije? Podajte matematični izraz za odvisnost hitrosti kemijske reakcije od temperature.

3. Navedite, kako vpliva na hitrost reakcije (pri stalni glasnosti):

a) povečanje koncentracije reagentov;

b) mletje trdnega reagenta;
c) znižanje temperature;
d) uvedba katalizatorja;
e) zmanjšanje koncentracije reagentov;
f) dvig temperature;
g) uvedba inhibitorja;
h) zmanjšanje koncentracije proizvodov.

4. Izračunajte hitrost kemične reakcije

CO (g) + H 2 O (g) = CO 2 (g) + H 2 (g)

v posodi s prostornino 1 litra, če je bila po 1 minuti 30 s po njenem zagonu količina vodikove snovi 0,32 mol, po 2 minutah 10 s pa 0,44 mol. Kako bo povečanje koncentracije CO vplivalo na hitrost reakcije?

5. Kot rezultat ene reakcije v določenem časovnem obdobju je nastalo 6,4 g vodikovega jodida, v drugi reakciji pod enakimi pogoji pa 6,4 g žveplovega dioksida. Primerjajte stopnje teh reakcij. Kako se bodo hitrosti teh reakcij spreminjale z naraščajočo temperaturo?

6. Določite hitrost reakcije

CO (g) + Cl2 (g) = COCl2 (g),

če se je po 20 s po začetku reakcije začetna količina snovi ogljikovega monoksida (II) zmanjšala s 6 mol za 3 -krat (prostornina reaktorja je 100 l). Kako se bo spremenila hitrost reakcije, če se namesto klora uporablja manj aktivni brom? Kako se bo spremenila hitrost reakcije pri dajanju
a) katalizator; b) zaviralec?

7. V tem primeru reakcija

CaO (tv.) + CO 2 (g.) = CaCO 3 (tv.)

teče hitreje: pri uporabi velikih kosov ali kalcijevega oksida v prahu? Izračunaj:
a) količino snovi; b) masa kalcijevega karbonata, ki nastane v 10 s, če je hitrost reakcije 0,1 mol / (l s), je prostornina reaktorja 1 liter.

8. Interakcija vzorca magnezija s klorovodikovo kislino HCl omogoča pridobitev 0,02 mola magnezijevega klorida 30 s po začetku reakcije. Ugotovite, koliko časa traja, da dobite 0,06 mol magnezijevega klorida.

E) od 70 do 40 ° C se je hitrost reakcije zmanjšala za 8 -krat;
g) od 60 do 40 ° C se je hitrost reakcije zmanjšala za 6,25 -krat;
h) od 40 do 10 ° C se je hitrost reakcije zmanjšala 27 -krat.

11. Lastnik avtomobila ga je pobarval z novo barvo, nato pa je ugotovil, da se mora po navodilih sušiti 3 ure pri 105 ° C. Kako dolgo se bo barva sušila pri 25 ° C, če je temperaturni koeficient polimerizacijske reakcije, na katerem temelji ta postopek: a) 2; b) 3; ob 4?

ODGOVORI NA VPRAŠANJA

1.a) = kc(O 2); b) = kc(HI) 2.

2. T+10 = T .

3. Hitrost reakcije se poveča v primerih a, b, d, f; zmanjšuje - c, d, f; se ne spremeni - h.

4. 0,003 mol / (l s). S povečanjem koncentracije CO se hitrost reakcije poveča.

5. Hitrost prve reakcije je 2 -krat manjša.

6. 0,002 mol / (l s).

7. a) 1 mol; b) 100 g.

9. Hitrost reakcij d, g, h se bo povečala za 2 -krat; 4 -krat - a, b, f; 8 -krat - v, g.

10. temperaturni koeficient:

2 za reakcije b, f; = 2,5 - c, f; = 3 - d, h; = 3,5 - a, d.

a) 768 ur (32 dni, to je več kot 1 mesec);
b) 19.683 ur (820 dni, to je več kot 2 leti);
c) 196 608 ur (8192 dni, to je 22 let).