Në jetë, ne jemi përballur me reagime të ndryshme kimike. Disa prej tyre, si ndryshkja e hekurit, mund të zgjasin disa vjet. Të tjerët, siç është fermentimi i sheqerit në alkool, zgjat disa javë. Druri i zjarrit në sobë digjet për disa orë, dhe benzina në motor në një pjesë të sekondës.
Për të ulur kostot e pajisjeve, impiantet kimike rrisin shkallën e reaksioneve. Dhe disa procese, për shembull, prishja e ushqimit, korrozioni i metaleve, duhet të ngadalësohen.
Shkalla e reagimit kimik mund të shprehet si ndryshimi në sasinë e substancës (n, modul) për njësi të kohës (t) - krahasoni shpejtësinë e një trupi në lëvizje në fizikë si një ndryshim në koordinatat për njësinë e kohës: υ \u003d Δx / Δt. Kështu që shpejtësia nuk varet nga vëllimi i enës në të cilën po ndodh reagimi, ne e ndajmë shprehjen me vëllimin e substancave reaguese (v), d.m.th., ne marrimndryshimi i sasisë së substancës për njësi të kohës për njësi të vëllimit, ose ndryshimi i përqendrimit të njërës prej substancave për njësi të kohës:
n 2 - n 1 Δn
υ = –––––––––– = –––––––– \u003d Δс / Δt (1)
(t 2 - t 1) v Δt v
ku c \u003d n / v është përqendrimi i substancës,
Δ (lexo "delta") është emërtimi i pranuar përgjithësisht për ndryshimin e vlerës.
Nëse substancat kanë koeficientë të ndryshëm në ekuacion, shpejtësia e reagimit për secilën prej tyre, e llogaritur duke përdorur këtë formulë, do të jetë e ndryshme. Për shembull, 2 mole dioksid squfuri reaguan plotësisht me 1 mol oksigjen në 10 sekonda në 1 litër:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
Shkalla e oksigjenit do të jetë: υ \u003d 1: (10 1) \u003d 0,1 mol / l s
Shpejtësia e gazit squfur: υ \u003d 2: (10 1) \u003d 0.2 mol / l · s - kjo nuk ka nevojë të mësohet përmendësh dhe të thuhet në provim, jepet një shembull për të mos u hutuar nëse lind kjo pyetje.
Shkalla e reaksioneve heterogjene (që përfshijnë trupa të ngurtë) shpesh shprehet për njësinë e sipërfaqes së sipërfaqeve kontaktuese:
Δn
υ \u003d –––––– (2)
Δt S
Reagimet quhen heterogjene kur substancat reaguese janë në faza të ndryshme:
- një lëndë e ngurtë me një tjetër të ngurtë, të lëngët ose gaz,
- dy lëngje të papërzier
- lëng me gaz.
Reaksionet homogjene ndodhin midis substancave në një fazë:
- midis lëngjeve mirë të përzier,
- gazrat
- substancat në tretësira.
Kushtet që ndikojnë në shpejtësinë e reaksioneve kimike
1) Shpejtësia e reagimit varet nga natyra e reaktantëve... Ta themi thjesht, substanca të ndryshme reagojnë me ritme të ndryshme. Për shembull, zinku reagon me dhunë me acidin klorhidrik, dhe hekurin ngadalë.
2) Sa më e lartë të jetë shpejtësia e reagimit, aq më e lartë është përqendrimi substancat. Me një acid shumë të holluar, zinku do të reagojë shumë më gjatë.
3) Shkalla e reagimit rritet ndjeshëm me rritjen temperatura... Për shembull, për të djegur karburant, është e nevojshme ta ndizni atë, d.m.th. të rrisni temperaturën. Për shumë reagime, një rritje e temperaturës me 10 ° C shoqërohet me një rritje 2-4-fish të normës.
4) Shpejtësia heterogjene reagimet rriten me rritjen sipërfaqet e reaktantëve... Solidet zakonisht përdoren për këtë. Për shembull, në mënyrë që pluhurat e hekurit dhe squfurit të reagojnë kur nxehen, hekuri duhet të jetë në formën e tallashit të imët.
Ju lutemi vini re se në këtë rast formula (1) nënkuptohet! Formula (2) shpreh shpejtësinë për njësi sipërfaqe, prandaj nuk mund të varet nga zona.
5) Shkalla e reagimit varet nga prania e katalizatorëve ose frenuesve.
Katalizatorë - substancat që përshpejtojnë reaksionet kimike, por nuk konsumohen vetë. Një shembull është dekompozimi i dhunshëm i peroksidit të hidrogjenit me shtimin e një katalizatori - oksidi i manganit (IV):
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2
Oksidi i manganit (IV) mbetet në fund dhe mund të ripërdoret.
Frenuesit - substancat që ngadalësojnë reagimin. Për shembull, frenuesit e korrozionit shtohen në sistemin e ngrohjes së ujit të nxehtë për të zgjatur jetën e tubave dhe radiatorëve. Në vetura, frenuesit e korrozionit shtohen në frenim dhe ftohës.
Disa shembuj të tjerë.
Objektiv: studimi i shpejtësisë së një reaksioni kimik dhe varësia e tij nga faktorë të ndryshëm: natyra e substancave që reagojnë, përqendrimi, temperatura.
Reaksionet kimike zhvillohen me ritme të ndryshme. Shkalla e reaksionit kimik quhet ndryshimi i përqendrimit të reaguesit për njësi të kohës. Isshtë e barabartë me numrin e ndërveprimeve për njësi të kohës për njësi të vëllimit për një reagim që procedon në një sistem homogjen (për reagime homogjene), ose për njësi të ndërfaqes për reagime që vazhdojnë në një sistem heterogjen (për reagime heterogjene).
Shkalla mesatare e reagimit v Mart ... në intervalin kohor nga t 1 para t 2 përcaktuar nga marrëdhënia:
ku C 1 dhe C 2 - përqendrimi molar i çdo pjesëmarrësi në reagim në kohë t 1 dhe t 2 përkatësisht.
Shenja “-” para fraksionit i referohet përqendrimit të substancave fillestare, Δ NGA < 0, знак “+” – к концентрации продуктов реакции, ΔNGA > 0.
Faktorët kryesorë që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik: natyra e substancave që reagojnë, përqendrimi i tyre, presioni (nëse përfshihen gazra në reaksion), temperatura, katalizatori, zona e ndërfaqes për reaksione heterogjene.
Shumica e reaksioneve kimike janë procese komplekse që ndodhin në disa faza, d.m.th. i perbere nga disa procese elementare. Reaksionet elementare ose të thjeshta janë reagime që ndodhin në një fazë.
Për reaksionet elementare, varësia e shpejtësisë së reagimit nga përqendrimi shprehet me ligjin e veprimit në masë.
Në një temperaturë konstante, shpejtësia e një reaksioni kimik është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e përqendrimeve të reaguesve të marrë në fuqi të barabarta me koeficientët stekiometrik.
Për reagimin në përgjithësi
a A + b B ... → c C,
sipas ligjit të veprimit masiv v e shprehur me raportin
v \u003d K ∙ s (A) a ∙ s (B) b,
ku s (A) dhe c (B) - përqendrimet molare të reaktantëve A dhe B;
TE A është shpejtësia konstante e këtij reagimi, e barabartë me v, nëse s (A) a \u003d 1 dhe c (B) b \u003d 1, dhe varet nga natyra e substancave reaguese, temperatura, katalizatori, zona e ndërfaqes për reaksione heterogjene.
Shprehja e varësisë së shpejtësisë së reagimit nga përqendrimi quhet ekuacion kinetik.
Në rastin e reagimeve komplekse, ligji i veprimit masiv është i zbatueshëm për secilën fazë individuale.
Për reaksionet heterogjene, ekuacioni kinetik përfshin vetëm përqendrimet e substancave të gazta dhe të tretura; pra, për djegien e qymyrit
C (c) + O 2 (g) → CO 2 (g)
ekuacioni i shpejtësisë ka formën
v \u003d K ∙ s (O 2)
Disa fjalë rreth molekularitetit dhe renditjes kinetike të reaksionit.
Koncept "Molekulariteti i reagimit" zbatohen vetëm për reagime të thjeshta. Molekulariteti i reaksionit karakterizon numrin e grimcave që marrin pjesë në bashkëveprimin elementar.
Bëni dallimin midis reaksioneve mono, bi- dhe trimolekulare, në të cilat marrin pjesë përkatësisht një, dy dhe tre grimca. Mundësia e një përplasje të njëkohshme të tre grimcave është e vogël. Procesi themelor i bashkëveprimit të më shumë se tre grimcave është i panjohur. Shembuj të reaksioneve elementare:
N 2 O 5 → JO + JO + O 2 (monomolekulare)
H 2 + I 2 → 2HI (bimolekulare)
2NO + Cl 2 → 2NOCl (trimolekulare)
Molekulariteti i reaksioneve të thjeshta përkon me rendin e përgjithshëm kinetik të reaksionit. Rendi i reaksionit përcakton natyrën e varësisë së shpejtësisë nga përqendrimi.
Rendi kinetik i përgjithshëm (total) i reaksionit është shuma e eksponentëve në përqendrimet e reaguesve në ekuacionin e shpejtësisë së reagimit, të përcaktuar eksperimentalisht.
Ndërsa temperatura rritet, shkalla e shumicës së reaksioneve kimike rritet. Varësia e shpejtësisë së reagimit nga temperatura përcaktohet përafërsisht nga rregulli Van't Hoff.
Me një rritje të temperaturës për çdo 10 gradë, shkalla e shumicës së reagimeve rritet me 2-4 herë.
ku dhe janë shpejtësia e reagimit, përkatësisht, në temperatura t 2 dhe t 1 (t 2\u003e t 1);
γ është koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reagimit, ky është një numër që tregon sa herë rritet shpejtësia e një reaksioni kimik me një rritje të temperaturës me 10 0.
Duke përdorur rregullin Van't Hoff, është e mundur vetëm të vlerësohet afërsisht efekti i temperaturës në shpejtësinë e reagimit. Një përshkrim më i saktë i varësisë nga temperatura i shpejtësisë së reagimit është i mundshëm brenda kornizës së teorisë së aktivizimit Arrhenius.
Një nga metodat e përshpejtimit të një reaksioni kimik është kataliza, e cila kryhet me ndihmën e substancave (katalizatorëve).
Katalizatorë - këto janë substanca që ndryshojnë shpejtësinë e një reaksioni kimik për shkak të pjesëmarrjes së shumëfishtë në një ndërveprim kimik të ndërmjetëm me reagjentët e reagimit, por pas çdo cikli të ndërveprimit të ndërmjetëm rivendosni përbërjen e tyre kimike.
Mekanizmi i veprimit të katalizatorit zvogëlohet në zvogëlimin e vlerës së energjisë së aktivizimit të reaksionit, d.m.th. një rënie në diferencën midis energjisë mesatare të molekulave aktive (kompleksi aktiv) dhe energjisë mesatare të molekulave të substancave fillestare. Në këtë rast, shpejtësia e reaksionit kimik rritet.
7.1 Reagime homogjene dhe heterogjene
Kimikatet mund të jenë në gjendje të ndryshme të grumbullimit, ndërsa vetitë e tyre kimike në gjendje të ndryshme janë të njëjta, por aktiviteti është i ndryshëm (i cili u tregua në leksionin e fundit duke përdorur shembullin e efektit termik të një reaksioni kimik).
Merrni parasysh kombinime të ndryshme të gjendjeve agregate në të cilat dy substanca A dhe B.
A (g), B (g) |
||||||||||||||||||||||||||||||
A (tv.), B (tv.) | A (f.), B (tv.) | përzihen | A (tv.), B (g.) | A (f.), B (g.) |
||||||||||||||||||||||||||
përzihen | (zgjidhje) | |||||||||||||||||||||||||||||
heterogjene | heterogjene | heterogjene | homogjene | heterogjene | heterogjene | homogjene |
||||||||||||||||||||||||
Hg (f) + HNO3 | H2 O + D2 O | Fe + O2 | H2 S + H2 SO4 | CO + O2 |
||||||||||||||||||||||||||
Faza është një rajon i një sistemi kimik brenda të cilit të gjitha vetitë e sistemit janë konstante (identike) ose vazhdimisht ndryshojnë nga pika në pikë. Faza të ndara janë secila prej trupave të ngurtë, përveç kësaj ka faza të tretësirës dhe gazit.
Homogjen quhet sistemi kimik, në të cilën të gjitha substancat janë në të njëjtën fazë (në tretësirë \u200b\u200bose gaz). Nëse ka disa faza, atëherë sistemi thirret
heterogjene.
Përkatësisht reaksion kimikquhet homogjen nëse reagensët janë në të njëjtën fazë. Nëse reagensët janë në faza të ndryshme, atëherë reaksion kimikquhet heterogjene.
Easyshtë e lehtë të kuptohet se meqenëse një reaksion kimik kërkon kontakt të reagentëve, një reaksion homogjen ndodh njëkohësisht në të gjithë vëllimin e një solucioni ose ene reagimi, ndërsa një reagim heterogjen ndodh në një ndërfaqe të ngushtë midis fazave - në ndërfaqen. Kështu, një reagim homogjen thjesht teorik ndodh më shpejt sesa një heterogjen.
Kështu, kalojmë te koncepti shpejtësia e reagimit kimik.
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik.
7.2. Shkalla e reagimit kimik
Seksioni i kimisë që studion ritmet dhe mekanizmat e reaksioneve kimike është seksioni i kimisë fizike dhe quhet kinetika kimike.
Shkalla e reaksionit kimikështë ndryshimi në sasinë e substancës për njësi të kohës për njësi të vëllimit të sistemit të reagimit (për një reagim homogjen) ose për njësi të sipërfaqes (për një reaksion heterogjen).
Kështu, nëse vëllimi | ose zonë | ndërfaqja |
|||||||||
nuk ndryshojnë, atëherë shprehjet për shpejtësinë e reaksioneve kimike kanë formën: |
|||||||||||
hom o | |||||||||||
Raporti i ndryshimit në sasinë e një substance në vëllimin e sistemit mund të interpretohet si një ndryshim në përqendrimin e një substance të caktuar.
Vini re se për reagentët, shprehja për shpejtësinë e një reaksioni kimik shkruhet me një shenjë minus, pasi përqendrimi i reagentëve zvogëlohet, dhe shpejtësia e një reaksioni kimik është përgjithësisht pozitive.
Përfundime të mëtejshme bazohen në konsiderata të thjeshta fizike që konsiderojnë një reaksion kimik si pasojë e bashkëveprimit të disa grimcave.
Elementare (ose e thjeshtë) është një reaksion kimik që ndodh në një fazë. Nëse ka disa faza, atëherë reaksione të tilla quhen reaksione komplekse, ose të përbëra, ose bruto.
Në 1867, për të përshkruar shpejtësinë e një reaksioni kimik u propozua ligji i veprimit masiv: shpejtësia e një reaksioni kimik elementar proporcional me përqendrimet e reaguesve në fuqitë e koeficientëve stekiometrike n A + m B P,
A, B - reagensë, produkte P - koeficientë n, m -.
W \u003d k n m
Koeficienti k quhet konstanta e shpejtësisë së një reaksioni kimik,
karakterizon natyrën e grimcave që ndërveprojnë dhe nuk varet nga përqendrimi i grimcave.
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik. Thirren sasitë n dhe m rendi i reagimit nga substancaA dhe B, përkatësisht, dhe
shuma e tyre (n + m) - rendi i reagimit.
Për reaksionet elementare, rendi i reagimit mund të jetë 1, 2 dhe 3.
Reaksionet elementare me rendin 1 quhen monomolekulare, me rendin 2 - bimolekulare, me rendin 3 - trimolekulare për sa i përket numrit të molekulave të përfshira. Reagimet elementare mbi rendin e tretë janë të panjohura - llogaritjet tregojnë se takimi i njëkohshëm i katër molekulave në një pikë është një ngjarje tepër e pabesueshme.
Meqenëse një reaksion kompleks përbëhet nga një sekuencë e caktuar e reaksioneve elementare, shpejtësia e tij mund të shprehet në terma të ritmeve të fazave individuale të reagimit. Prandaj, për reaksionet komplekse, rendi mund të jetë cilido, përfshirë fraksionin ose zero (rendi zero i reagimit tregon se reagimi ndodh me një shpejtësi konstante dhe nuk varet nga përqendrimi i grimcave reaguese W \u003d k).
Faza më e ngadaltë e fazave në një proces kompleks zakonisht quhet faza e kufizimit të shpejtësisë.
Imagjinoni që një numër i madh i molekulave shkuan në një kinema falas, por ka një kontrollues në hyrje që kontrollon moshën e secilës molekulë. Prandaj, një rrymë lënde hyn në dyert e kinemasë dhe molekulat depërtojnë një nga një në sallën e kinemasë, d.m.th. Kaq i ngadalte.
Shembuj të reaksioneve elementare të rendit të parë janë proceset e prishjes termike ose radioaktive, përkatësisht, konstanta e shpejtësisë k karakterizon ose probabilitetin e prishjes së një lidhje kimike ose probabilitetin e prishjes për njësinë e kohës.
Ka shumë shembuj të reaksioneve elementare të rendit të dytë - kjo është mënyra më e njohur e rrjedhës së reagimit - grimca A përplaset në grimcën B, ndodhi një lloj transformimi dhe diçka ndodhi atje (vini re se produktet në teori nuk ndikojnë asgjë - e gjithë vëmendja vetëm grimcat reaguese).
Përkundrazi, ka mjaft reagime elementare të rendit të tretë, pasi që është mjaft e rrallë që tre grimca të takohen njëkohësisht.
Si ilustrim, merrni parasysh fuqinë parashikuese të kinetikës kimike.
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik.
Ekuacioni kinetik i rendit të parë
(material shtesë ilustrues)
Konsideroni një reagim homogjen të rendit të parë, konstanta e shpejtësisë e së cilës është e barabartë me k, përqendrimi fillestar i substancës A është i barabartë me [A] 0.
Sipas përkufizimit, shpejtësia e një reaksioni kimik homogjen është |
||||||||||||||||||
K [A] | ndryshimi i përqendrimit për njësi të kohës. Substanca Times A - |
|||||||||||||||||
reagens, vendos një shenjë minus. | ||||||||||||||||||
Një ekuacion i tillë quhet diferencial (ekziston |
||||||||||||||||||
derivat) | ||||||||||||||||||
[A] | Për ta zgjidhur atë, ne transferojmë sasitë në anën e majtë |
|||||||||||||||||
përqendrimi, dhe në kohën e duhur. | ||||||||||||||||||
Nëse derivatet e dy funksioneve janë të barabarta, atëherë vetë funksionet |
||||||||||||||||||
duhet të ndryshojnë jo më shumë se një konstante. | ||||||||||||||||||
Për të zgjidhur këtë ekuacion, merrni integralin e anës së majtë (sipër |
||||||||||||||||||
përqendrimi) dhe ana e djathtë (në kohë). Në mënyrë që të mos frikësohen |
||||||||||||||||||
ln [A] \u003d −kt + C | dëgjues, ne do të kufizohemi në përgjigjen. | |||||||||||||||||
Shenja ln është logaritmi natyror, d.m.th. numri b i tillë që | ||||||||||||||||||
\u003d [A], e \u003d 2.71828 ... | ||||||||||||||||||
ln [A] - ln0 \u003d - kt | Konstanta C gjendet nga kushtet fillestare: | |||||||||||||||||
në t \u003d 0, përqendrimi fillestar është [A] 0 | ||||||||||||||||||
[A] | Kohët e logaritmit - | kjo është fuqia e numrit, ne përdorim vetitë e fuqive |
||||||||||||||||
[A] 0 | e a− b \u003d | |||||||||||||||||
Tani le të heqim qafe logaritmin e kundërt (shih përkufizimin) |
||||||||||||||||||
logaritmi 6-7 rreshta më i lartë), | pse do ta ngremë numrin | |||||||||||||||||
te fuqia e anës së majtë të ekuacionit dhe anës së djathtë të ekuacionit. | ||||||||||||||||||
[A] | E - kt | Shumëzohet me [A] 0 | ||||||||||||||||
[A] 0 | ||||||||||||||||||
Ekuacioni kinetik i rendit të parë. | ||||||||||||||||||
[A] \u003d 0 × e - kt | Bazuar | ekuacioni kinetik i marrë i së parës |
||||||||||||||||
porosia mundet | llogaritur | përqendrimi i materies | ||||||||||||||||
në çdo kohë të dhënë | ||||||||||||||||||
Për qëllimet e kursit tonë, ky përfundim është për qëllime informative, në mënyrë që t'ju demonstrojë përdorimin e aparatit matematik për llogaritjen e rrjedhës së një reaksioni kimik. Prandaj, një kimist kompetent nuk mund të mos dijë matematikën. Mësoni matematikën!
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik. Grafiku i varësisë së përqendrimit të reagjentëve dhe produkteve në kohë mund të përshkruhet në mënyrë cilësore si më poshtë (duke përdorur shembullin e një reagimi të radhës së parë të pakthyeshme)
Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e reagimit
1. Natyra e substancave që reagojnë
Për shembull, shpejtësia e reagimit të substancave të mëposhtme: H2 SO4, CH3 COOH, H2 S, CH3 OH - me jonin hidroksid do të ndryshojë në varësi të fuqisë së lidhjes H-O. Për të vlerësuar fuqinë e kësaj lidhje, mund të përdorni vlerën e ngarkesës relative pozitive në atomin e hidrogjenit: sa më e lartë të jetë ngarkesa, aq më i lehtë do të jetë reagimi.
2. Temperatura
Përvoja e jetës na tregon se shpejtësia e reagimit varet nga temperatura dhe rritet me rritjen e temperaturës. Për shembull, procesi i tharjes së qumështit ndodh më shpejt në temperaturën e dhomës, dhe jo në frigorifer.
Le të kthehemi te shprehja matematikore e ligjit të veprimit masiv.
W \u003d k n m
Meqenëse ana e majtë e kësaj shprehje (shpejtësia e reagimit) varet nga temperatura, prandaj, ana e djathtë e shprehjes gjithashtu varet nga temperatura. Në këtë rast, përqendrimi, natyrisht, nuk varet nga temperatura: për shembull, qumështi ruan përmbajtjen e yndyrës prej 2.5% si në frigorifer ashtu edhe në temperaturën e dhomës. Pastaj, siç thoshte Sherlock Holmes, zgjidhja e mbetur është e saktë, pa marrë parasysh sa e çuditshme mund të duket: konstanta e shpejtësisë varet nga temperatura!
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik. Varësia e temperaturës e konstantës së shpejtësisë së reagimit shprehet me anë të ekuacionit Arrhenius:
- E a
k \u003d k0 eRT,
në të cilën
R \u003d 8.314 J mol-1 K-1 - konstante universale e gazit,
E a është energjia e aktivizimit të reaksionit (shih më poshtë), konsiderohet konvencionalisht e pavarur nga temperatura;
k 0 është një faktor para-eksponencial (d.m.th., faktori që vjen para eksponencialit e), vlera e të cilit është gjithashtu pothuajse i pavarur nga temperatura dhe përcaktohet, para së gjithash, nga rendi i reaksionit.
Kështu, vlera e k0 është afërsisht 1013 s-1 për një reagim të rendit të parë, dhe 10 -10 L mol-1 s-1 për një reagim të rendit të dytë,
për një reagim të rendit të tretë - 10 -33 l2 · mol-2 · s-1. Nuk është e nevojshme të mësohen përmendësh këto vlera.
Vlerat e sakta të k0 për secilin reaksion përcaktohen eksperimentalisht.
Koncepti i energjisë së aktivizimit bëhet i qartë nga figura vijuese. Në fakt, energjia e aktivizimit është energjia që duhet të ketë grimca reaguese në mënyrë që të ndodhë reagimi.
Për më tepër, nëse e ngrohim sistemin, atëherë energjia e grimcave rritet (grafiku me pika), ndërsa gjendja e tranzicionit () mbetet në të njëjtin nivel. Diferenca e energjisë midis gjendjes së tranzicionit dhe reaktantëve (energjia e aktivizimit) zvogëlohet, dhe shpejtësia e reagimit sipas ekuacionit të Arrheniusit rritet.
Shkalla e reagimit kimik. Ligji i masave vepruese. Ekuilibri kimik. Përveç ekuacionit Arrhenius, ekziston ekuacioni Van't Hoff, i cili
karakterizon varësinë e shpejtësisë së reagimit nga temperatura me anë të koeficientit të temperaturës γ:
Koeficienti i temperaturës γ tregon sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni kimik kur temperatura ndryshon me 10o.
Ekuacioni Van't Hoff:
T 2− T 1
W (T 2) \u003d W (T 1) × γ10
Zakonisht, koeficienti γ është në intervalin nga 2 në 4. Për këtë arsye, kimistët shpesh përdorin përafrimin se një rritje e temperaturës me 20 ° çon në një rritje të shpejtësisë së reagimit me një rend të madhësisë (dmth. 10 herë).
Shkalla e reagimit kimik
Shkalla e reagimit kimik - ndryshimi i sasisë së njërit prej reaktantëve për njësi të kohës në një njësi të hapësirës së reagimit. Shtë një koncept kyç në kinetikën kimike. Shpejtësia e një reaksioni kimik është gjithmonë një vlerë pozitive, prandaj, nëse përcaktohet nga substanca fillestare (përqendrimi i së cilës zvogëlohet gjatë reagimit), atëherë vlera që rezulton shumëzohet me −1.
Për shembull, për një reagim:
shprehja për shpejtësi do të duket kështu:
... Shpejtësia e një reaksioni kimik në çdo moment në kohë është proporcionale me përqendrimet e reagentëve, të ngritura në fuqi të barabarta me koeficientët e tyre stekiometrik.Për reaksionet elementare, eksponenti në përqendrimin e secilës substancë shpesh është i barabartë me koeficientin e tij stekiometrik, për reagimet komplekse ky rregull nuk respektohet. Përveç përqendrimit, faktorët e mëposhtëm ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik:
- natyra e reaksioneve,
- prania e një katalizatori,
- temperatura (nuk është rregulli Hoff),
- presion,
- sipërfaqja e reaksioneve.
Nëse marrim parasysh reagimin më të thjeshtë kimik A + B → C, atëherë do ta vërejmë atë i menjëhershëm shpejtësia e një reaksioni kimik është e ndryshueshme.
Letërsi
- Kubasov A.A. Kinetika kimike dhe kataliza.
- Prigogine I., Defey R. Termodinamika kimike. Novosibirsk: Nauka, 1966.510 f.
- Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Modelet Kinetike të Reagimeve Katalitike, Novosibirsk: Nauka (Dega Siberiane), 1983.- 255 f.
Fondacioni Wikimedia. 2010
- Dialektet Uellsisht të Anglishtes
- Saw (seri filmash)
Shikoni se çfarë është "Shkalla e reagimit kimik" në fjalorë të tjerë:
Shkalla e reagimit kimik - koncepti themelor i kinetikës kimike. Për reagime të thjeshta homogjene, shpejtësia e një reaksioni kimik matet nga ndryshimi në numrin e moleve të substancës së reaguar (në një vëllim konstant të sistemit) ose nga ndryshimi në përqendrimin e ndonjë prej substancave fillestare ... Fjalor i madh Enciklopedik
Shkalla e reagimit kimik - koncepti themelor i kim. kinetika, e cila shpreh raportin e sasisë së substancës së reaguar (në mole) me gjatësinë e kohës gjatë së cilës ndodhi bashkëveprimi. Meqenëse përqendrimi i reaktantëve ndryshon gjatë bashkëveprimit, shpejtësia zakonisht ... Enciklopedia e Madhe Politeknike
shpejtësia e reagimit kimik - një vlerë që karakterizon intensitetin e një reaksioni kimik. Shkalla e formimit të një produkti të reaksionit është sasia e këtij produkti si rezultat i reagimit për njësi të kohës për njësi të vëllimit (nëse reagimi është homogjen) ose në ... ...
shpejtësia e reagimit kimik - koncepti themelor i kinetikës kimike. Për reagime të thjeshta homogjene, shpejtësia e një reaksioni kimik matet nga ndryshimi në numrin e moleve të substancës së reaguar (në një vëllim konstant të sistemit) ose nga ndryshimi në përqendrimin e ndonjë prej substancave fillestare ... Fjalori enciklopedik
Shkalla e reagimit kimik - një vlerë që karakterizon intensitetin e një reaksioni kimik (shih reagimet kimike). Shkalla e formimit të një produkti të reagimit është sasia e këtij produkti që rezulton nga reagimi për njësi të kohës në një njësi vëllimi (nëse ... ...
Shkalla e reagimit kimik - kryesore. koncepti kimik kinetika. Për reagime të thjeshta homogjene C. x. R. matur nga ndryshimi në numrin e moleve të reaguara në VA (në vëllim konstant të sistemit) ose nga ndryshimi në përqendrimin e ndonjë prej fillestareve në produktet B ose reagimit (nëse vëllimi i sistemit ...
MEKANIZMI I REAKSIONIT KIMIK - Për reaksione komplekse, të përbërë nga disa. fazat (reagime të thjeshta, ose elementare), mekanizmi është një grup fazash, si rezultat i të cilave fillestarët në VA shndërrohen në produkte. E ndërmjetme në ju në këto reagime mund të veprojë si molekula, ... ... Shkenca natyrore. Fjalori enciklopedik
Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik - (përfshi reaksionin e zëvendësimit nukleofil) reaksionet e zëvendësimit në të cilat sulmi kryhet nga një reagjent nukleofil që mbart një palë të vetme elektronike. Grupi që largohet në reaksionet e zëvendësimit nukleofil quhet nukleofugj. Të gjitha ... Wikipedia
Reaksionet kimike - shndërrimi i disa substancave në të tjera, të ndryshme nga ato origjinale në përbërjen kimike ose strukturën. Numri i përgjithshëm i atomeve të secilit element të dhënë, si dhe vetë elementët kimikë që përbëjnë substancën, mbeten në përbërjen kimike. i pandryshuar; kjo R. x ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike
shpejtësia e vizatimit - shpejtësia lineare e lëvizjes së metalit në dalje nga vizatimi, m / s. Në makinat moderne të vizatimit, shpejtësia e vizatimit arrin 50 deri 80 m / s. Sidoqoftë, edhe kur vizatoni tela, shpejtësia zakonisht nuk i kalon 30-40 m / s. Kur ... ... Fjalori Enciklopedik i Metalurgjisë
PFRKUFIZIMI
Kinetika kimike - doktrina e ritmeve dhe mekanizmave të reaksioneve kimike.
Studimi i shpejtësisë së reagimit, marrja e të dhënave për faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik, si dhe studimi i mekanizmave të reaksioneve kimike kryhen eksperimentalisht.
PFRKUFIZIMI
Shkalla e reagimit kimik - ndryshimi i përqendrimit të njërës prej substancave reaguese ose produkteve të reagimit për njësi të kohës me një vëllim konstant të sistemit.
Shkalla e reaksioneve homogjene dhe heterogjene përcaktohet ndryshe.
Përkufizimi i një mase të shpejtësisë së një reaksioni kimik mund të shkruhet në formë matematikore. Lë të jetë shpejtësia e një reaksioni kimik në një sistem homogjen, n B - numri i moleve të ndonjë prej substancave të marra gjatë reagimit, V - vëllimi i sistemit, - koha. Pastaj në kufi:
Ky ekuacion mund të thjeshtohet - raporti i sasisë së substancës në vëllim është përqendrimi molar i substancës n B / V \u003d \u200b\u200bc B, nga ku dn B / V \u003d \u200b\u200bdc B dhe së fundmi:
Në praktikë, përqendrimi i një ose më shumë substancave matet në intervale të caktuara. Përqendrimet e substancave fillestare zvogëlohen me kalimin e kohës, ndërsa përqendrimet e produkteve rriten (Fig. 1).
Figura: 1. Ndryshimi në përqendrimin e substancës fillestare (a) dhe produktit të reaksionit (b) me kohën
Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik
Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik janë: natyra e substancave që reagojnë, përqendrimi i tyre, temperatura, prania e katalizatorëve në sistem, presioni dhe vëllimi (në fazën e gazit).
Efekti i përqendrimit në shpejtësinë e një reaksioni kimik shoqërohet me ligjin bazë të kinetikës kimike - ligjin e veprimit në masë (MAS): shpejtësia e një reaksioni kimik është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e përqendrimeve të reaguesve, të ngritur në fuqinë e koeficientëve të tyre stekiometrik. ZDM nuk merr parasysh përqendrimin e substancave në fazën e ngurtë në sistemet heterogjene.
Për reaksionin mA + nB \u003d pC + qD, do të shkruhet shprehja matematikore e ZDM:
K × C A m × C B n
K × [A] m × [B] n,
ku k është konstanta e shpejtësisë së një reaksioni kimik, e cila është shpejtësia e një reaksioni kimik në një përqendrim të reaguesve prej 1 mol / l. Ndryshe nga shpejtësia e një reaksioni kimik, k nuk varet nga përqendrimi i reaguesve. Sa më i lartë k, aq më shpejt vepron reagimi.
Varësia e shpejtësisë së një reaksioni kimik nga temperatura përcaktohet nga rregulli Van't Hoff. Rregulli i Van't Hoff: për çdo dhjetë gradë temperatura rritet, shkalla e reaksioneve kimike rritet me rreth 2 deri në 4 herë. Shprehja matematikore:
(T 2) \u003d (T 1) × (T2-T1) / 10,
ku është koeficienti i temperaturës Van't Hoff, duke treguar sa herë u rrit shpejtësia e reagimit kur temperatura rritet me 10 o C.
Molekulariteti dhe rendi i reagimit
Molekulariteti i reaksionit përcaktohet nga numri minimal i molekulave që bashkëveprojnë njëkohësisht (marrin pjesë në një akt elementar). Të dallojë:
- reaksione monomolekulare (një shembull është reagimi i zbërthimit)
N 2 O 5 \u003d 2NO 2 + 1 / 2O 2
K × C, -dC / dt \u003d kC
Sidoqoftë, jo të gjitha reagimet që i binden këtij ekuacioni janë monomolekulare.
- bimolekulare
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH \u003d CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
K × C 1 × C 2, -dC / dt \u003d k × C 1 × C 2
- trimolekulare (shumë e rrallë).
Molekulariteti i një reaksioni përcaktohet nga mekanizmi i tij i vërtetë. Shtë e pamundur të përcaktohet molekulariteti i saj duke shkruar ekuacionin e reagimit.
Rendi i reaksionit përcaktohet nga forma e ekuacionit kinetik të reaksionit. Shtë e barabartë me shumën e treguesve të gradave të përqendrimit në këtë ekuacion. Për shembull:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
K × C 1 2 × C 2 - rendi i tretë
Radha e reagimit mund të jetë fraksionale. Në këtë rast, përcaktohet eksperimentalisht. Nëse reagimi vazhdon në një fazë, atëherë rendi i reaksionit dhe molekularizmi i tij përkojnë; nëse në disa faza, atëherë rendi përcaktohet nga faza më e ngadaltë dhe është e barabartë me molekularitetin e këtij reaksioni.
Shembuj të zgjidhjes së problemit
SHEMBULL 1
| Detyrë | Ky reagim vazhdon sipas ekuacionit 2A + B \u003d 4C. Përqendrimi fillestar i substancës A është 0.15 mol / l, dhe pas 20 sekondash - 0.12 mol / l. Llogaritni shkallën mesatare të reagimit. |
| Vendimi | Le të shkruajmë formulën për llogaritjen e shkallës mesatare të një reaksioni kimik: |