Реферат : Кинематика химических реакций 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Биология и химия


Кинематика химических реакций




Кинематика химических реакций

Скорость химических реакций.

Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:

V = ± ((С2 - С1) / (t2 - t1)) = ± (С / t)

где С1 и С2 - молярные концентрации веществ в моменты времени t1 и t2 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 N2 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 • [A]a • [B]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 t1 до t2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:

(t2 - t1) / 10

Vt2 / Vt1 =

(где Vt2 и Vt1 - скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; - температурный коэффициент данной реакции).

Правило Вант-Гоффа 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 [8,314 Дж/(моль o К) = 0,082 л o атм/(моль o К)];

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 + nB <-> pC + dD константа равновесия равна

K = K1 / K2 = ([C]p • [D]d) / ([A]m • [B]n)

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 t°C приводит к V2 > V1

A + Б

<->

V2

V1

В - Q, то увеличение t°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 [A] или [Б] или [А] и [Б]: V1 > V2.

4. Катализаторы не влияют на положение равновесия.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://schoolchemistry.by.ru/

Похожие работы:

  • техника

    Реферат >> Ботаника и сельское хоз-во
    ... смеси определяются особенностями и скоростями химических реакций, условиями тепло и массообмена ... включенной в трансмиссию. 27.Кинематика центрально-кривошипного шатунного механизма. ... когда трогается) 35.Кинематика и динамика механизмов газораспределения ...
  • Лекции по гидравлике

    Реферат >> Физика
    ... изучающую законы равновесия жидкости; ки­нематику, описывающую основные элементы ... труб и оборудования, вызывать химические реакции, ведущие к образованию отложений ... ; t* 3. Элементы кинематики жидкости Кинематикой называют раздел механики, изучающий ...
  • Физика (лучшее)

    Реферат >> Физика
    ... на кинематику, динамику и статику. Кинематика изучает за­коны ... Естественная радиоактивность наблюдается у химических элементов находящихся в природе. ... аккумулято­рах они возникают вследствие химических реакций между электродами и электролитом. ...
  • Ньютоновская и эволюционная парадигма в естествознание

    Реферат >> Естествознание
    ... океане случайно, как результат беспорядочных химических реакций, и пойди процесс чуть ... 1.1. Законы движения Ньютона. Если кинематика изучает движение геометрического тела, который ... локализация, лежащая в основе кинематики, возможна лишь для некоторых ...
  • Концепции современного естествознания

    Книга >> Биология
    ... его описания используются основные понятия кинематики: движение, скорость, ускорение, ... скорость химической реакции. Катализ – ускорение химической реакции, благодаря присутствию специального вещества. Ингибирование – замедление химической реакции, ...
  • Коррозия металлов

    Реферат >> Химия
    ... обработки заложен вид используемого инструмента и кинематика движений. Так, в качестве инструмента при ... является характерным случаем, когда взаимодействует химическая реакция и механические силы, что приводит к структурному ...
  • Концепции современного естествознания

    Контрольная работа >> Биология
    ... тела или масштаба — предсказываемый релятивистской кинематикой эффект, заключающийся в том, что с точки ... . Какими факторами можно изменить скорость химических реакций? К методам химической кинетики относят изменение температуры ...
  • Возникновение новых наук на стыке дисциплин

    Реферат >> Остальные работы
    ... методам воздействия на химические реакции, изучению физических явлений, сопутствующих хими­ческим реакциям. Химическая физика выделилась ... такие первостепенно важные, как исследование химической кине­матики реакций горения и взрывов, теоретический расчет ...
  • Ответы к экзаменационным билетам по физике 11 класс (ответы к 29 билетам)

    Реферат >> Физика
    ... силы, направленные противоположно электростатическим силам.( Химические реакции –в аккумуляторе, гальвонич элементе, свет –в фотоэлементе ... Закон сложения скоростей в классической механике. Кинематика прямолинейного движения материальной точки. 2. Магнитное ...
  • Концепции современного естествознания

    Шпаргалка >> Биология
    ... систем. Классическая механика подразделяется на кинематику(которая изучает геометрическое свойство движения ... гласит, что объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, находятся в простых отношениях друг к другу ...