Единица измерения скорости химической реакции: Что называют скоростью химической реакции? В каких единицах её измеряют? От … зависит?

Содержание

Измерение скоростей химических реакций — Справочник химика 21

    Во многих случаях результаты измерений скорости химической реакции можно представить, используя тщательно подобранные функ ции температуры и состава реакционной смеси, выраженного через концентрации. Такие выражения не обязательно отражают механизм изучаемой реакции, хотя форма их зачастую прямо или косвенно подтверждает определенный механизм. [c.30]

    Назвать наиболее распространенные способы измерения скорости химических реакций, используемые в кинетических методах анализа. [c.158]


    Суш,ествуют два основных метода измерения скорости химических реакций динамический и статический. Динамический метод может быть пояснен схемой, представленной на рис. XVI. 1. [c.319]

    Таким образом, скорость реакции образования воды из элементов сильно зависит от внешних условий.

Для возможности количественного изучения этой зависимости необходимо прежде всего уточнить сами единицы измерения. Скорость химической реакции характеризуется изменением концентраций реагирующих веществ (или продуктов реакции) за единицу времени. Концентрацию чаще всего выражают числом молей в литре, время — секундами, минутами и т. д., в зависит мости от скорости данной реакции. [c.122]

    Таким образом, для измерения скорости химических реакций могут быть использованы самые разнообразные физические и химические методы исследования. [c.108]

    Современная химическая кинетика немыслима без применения разнообразных физико-химических методов исследования. Простые методы измерения скорости химических реакций позволили в свое время развить феноменологическую химическую кинетику. Использование новых методов исследования, позволивших изучать быстропротекающие процессы и лабильные промежуточные продукты, показало, что механизмы химических реакций являются весьма разнообразными и подчас достаточно сложными.

Только изучая природу и свойства промежуточных продуктов, удается понять механизмы и закономерности химических реакций и научиться управлять ими. [c.3]

    Каталитические методы анализа основаны на измерении скорости химической реакции (см. гл. 23). [c.26]

    Каталитические методы анализа — вариант кинетических методов. Они основаны на измерении скорости химической реакции, протекающей в растворе при действии катализатора нередко катализатор является определяемым веществом. Известно много медленных реакций, скорость которых в определенных условиях увеличивается пропорционально концентрации введенного катализатора. Это дает возможность определить количество катализатора по концентрации продуктов реакции, образующихся за определенный промежуток времени. Для таких определений пригодны медленные реакции различных типов, однако наиболее распространены каталитические методы с использованием реакций окисления — восстановления. 

[c.446]

    ЧТО ДАЕТ ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ [c. 327]


    На основе таких измерений скорости химической реакции можно получить некоторое представление о том, какими взаимодействиями между молекулами обусловлено ее протекание. Обычный способ записи уравнений химических реакций по существу почти не дает возможности судить о том, как молекулы реагируют друг с другом. Даже для наиболее простых реакций, как, например, [c.223]

    Задача кинетического исследования состоит в выяснении влияния таких переменных, как концентрация реагента и температура, на скорость химической реакции. Для измерения Скорости химических реакций используют многие физические и химические методы. Эти методы можно разделить на две группы. 

[c.381]

    Кинетический метод был также применен для идентификации пиков анализируемых соединений на основе точного измерения скоростей химических реакций диенов с хлормалеиновым ангидридом. На рис. 7 приведены кинетические данные для реакции изопрена и трансЛ, 3-пентадиена на колонке с хлормалеиновым ангидридом. Кинетические прямые построены на основании изучения реакций с чистыми известными соединениями. Экспериментальные точки соответствуют данным хроматографических опытов, полученным нри анализе неизвестной смеси. Таким образом, на основании хроматографического анализа при двух разных скоростях газа-носителя можно идентифицировать реагирующие соединения на основе скорости их реакции с нелетучим реагентом в реакторе-колонке. [c.36]

    Хронопотенциометрические измерения скоростей химических реакций. I. Изучение с программированным током механиз- 

[c.151]

    При измерении скоростей химических реакций концентрации растворов или газообразных веществ принято выражать в молях на 1 литр, но возможны и другие единицы измерения . Время в зависимости от скорости [c.111]

    Скорость химической реакции отнюдь не является однозначной величиной, легко определяемой экспериментально. Для получения результатов, имеющих определенный физический смысл, необходима особая тщательность при постановке и-интерпретации эксперимента. Мы рассмотрим некоторые экспериментальные методы, которые были успешно применены для измерения скоростей химических реакций. Сам исследователь редко может реально оценить успешность своего эксперимента как правило, эксперимент должен пройти проверку временем. Хотя с помощью теории и рассуждения может происходить развитие и модификация выводов, получаемых на основе эксперимента, сам эксперимент можно считать успешным, если данные остаются безупречными. 

[c.172]

    Таким образом, быстрота образования воды из элементов, т. е. скорость реакции, сильно зависит от внешних условий. Для возможности количественного изучения этой зависимости необходимо прежде всего уточнить сами единицы измерения. Скорость химической реакции характеризуется изменением концентраций реагирующих веществ за единицу времени. Концентрацию чаще [c.92]

    Выше было показано, что для определения концентраций катализаторов и других реагирующих веществ необходимо знать скорость индикаторной реакции. Здесь будут рассмотрены существующие и применяющиеся в анализе экспериментальные методы измерения скоростей химических реакций. Подобно тому как в потенциометрическом методе анализа применению индикаторного электрода предшествует по возможности полное изучение его свойств, Б кинетических методах применению определенной индикаторной реакции также должно предшествовать ее подробное изучение и, в частности, выяснение стехиометрии реакции, зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ, температуры, присутствия посторонних солей и других факторов. 

[c.40]

    Применение потенциометрического метода измерения скорости химических реакций изучено на реакции окисления тиосульфат-ионов ионами железа (П1), которая катализируется солями меди  [c.46]

    При полярографическом методе измерения скоростей химических реакций используют зависимость между силой диффузионного тока и концентрацией определяемого вещества. Так, за изменением концентрации хромовой кислоты в процессе ее восстановления можно следить по величине диффузионного полярографического тока [c. 46]

    Изменение концентрации какого вещества следует взять для измерения скорости химической реакции рассмотрим этот вопрос на конкретном примере окисления иодистого водорода перекисью водорода в водном растворе  [c.134]

    УСТРОЙСТВО для ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ [c.96]

    Известные устройства для термометрического измерения скоростей химических реакций, в которых в качестве датчиков температуры используются термисторы [1—3], обладают существенными недостатками. К числу таких недостатков прежде всего относится присущий термисторам эффект старения, резко снижающий надежность измерения. Чувствительность измерения температуры с помощью термистора не превышает 5.10 К- Дальнейшее увеличение чувствительности связано со значительным усложнением и удорожанием измерительной аппаратуры [4]. Значительная величина мощности, рассеиваемой на термисторе (10 вт) приводит к дополнительной погрешности измерения.

Отсюда вытекает необходимость применения для термометрического измерения скоростей химических реакций датчиков, свободных от указанных недостатков. [c.96]


    Еще не так давно измерения скоростей химических реакций в силу недостаточного развития методов эксперимента и теоретических представлений могли служить лишь вспомогательным средством для воссоздания картины химических взаимодействий. Дальнейшее становление физической химии и смежных областей отчетливо показало, что исследования скоростей реакций и выявление общих закономерностей химических превращений во времени должны занимать одно из центральных мест. Обобщение законов скоростей химических реакций, повышение уровня кинетического эксперимента с повсеместным проникновением кинетических исследований вместе с возникновением новых представлений о природе и характере химических превращений способствовали формированию химической кинетики как науки (хотя и являющейся разделом физической химии).
[c.8]

    Отсюда следует, что химическую кинетику можно рассматривать как науку о закономерностях скоростей химических процессов с учетом их механизмов. Основными методами химической кинетики являются измерения скоростей химических реакций и выяснение зависимости этих скоростей от различных факторов. Кинетика гетерогенных каталитических реакций — это применение законов и методов химической кинетики к исследованию закономерностей гетерогенного катализа в свете его специфики. [c.9]

    Важно отметить, что определяемая таким путем скорость реакции ограничивается в значительной степени скоростью самой медленной из последовательных ее составляющих стадий. Это ограничение подобно тому, из-за которого средняя скорость движения автомобиля по шоссе определяется не мощностью его мотора и его максимальной скоростью, а пропускной способностью в узких местах — на переездах, мостах и т. п., где происходит скопление транспорта. В сочетании с другими физическими методами измерения скоростей химических реакций дают возможность установить природу промежуточных превращений и узких мест .

[c.166]

    В книге подробно описаны существующие экспериментальные методы измерения скоростей химических реакций (включая быстрые реакции) и методы определения концентрации различных веществ (включая катализаторы) на основании кинетических данных. [c.6]

    Чтобы определить концентрацию реагента кинетическим методом, описываемым в этой книге, в большинстве случаев должна быть измерена скорость химической реакции. Для измерения скорости химической реакции концентрация, по крайней мере одного из реактантов или продукта реакции, по которому следят за скоростью реакции, должна быть прослежена как функция времени. Для этого применяется физический или химический метод анализа, позволяющий следить за изменением концентраций реактантов или продуктов реакции во времени. Если выбран химический метод, то реакции должны быть достаточно медленными, а в некоторых случаях может быть [c.15]

    После выбора индикаторной реакции следует избрать, сам метод определения концентрации данного вещества-Самый простой способ, казалось бы, должен заключаться в прямом и непосредственном измерении скорости химической реакции, в применении какого-то своеобразного химического спидометра — ведь именно по величине скорости можно судить о концентрации данного вещества в растворе. Однако найти такой химический спидометр нелегко. Известны, пожалуй, только две возможности прямого измерения скорости химической реакции. [c.52]

    ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.401]

    Для экспериментального измерения скорости химических реакций необходимо иметь данные о количестве или концентрации [c.394]

    Из определения следует, что единицей измерения скорости химической реакции является 1 моль/с. В дальнейшем для краткости индекс реагента или продукта (А, О) будет опускаться, но из текста ясно, по какому веществу определяется скорость реакции. [c.398]

    Небольшие системы реакторов с мешалками непрерывного действия обычно применяют для изучения кинетики химических реакций. Денбиг и Пейдж [3] описывают проточный метод, использованный для исследования химических реакций, когда среднее время пребывания в сосуде составляло от 1 до 4000 секунд. Этот ]четод особенно ценен для исследования довольно быстрых реакций. Метод основан на измерении скорости химической реакции при различных скоростях потока жидкости в условиях стационарных режимов. [c.106]

    Лэйдлер, посвятивший ряд своих работ исследованию влияния давления на реакции, протекающие с участием ферментов, писал в своей книге Химическая кинетика действия энзимов [87] Измерение скоростей химических реакций в растворе при различных гидростатических давлениях позволяет получить весьма ценную информацию о природе этих реакций. К несчастью, изучение этих эффектов еще находится в начальной стадии, и даже среди небиологических систем лишь немногие были исследованы с этой точки зрения. Однако имеющиеся ограниченные данные предоставили некоторые интересные сведения . В цитируемой книге и в несколько более ранней монографии Джонсона, Эйринга и Полиссара [88] собран и обобщен практически весь имевшийся к тому времени экспериментальный материал по применению давления для изучения действия ферментов. [c.236]

    На наших глазах совершенствуется и техника кинетических методов анализа. Мь1 уже говорили о желательности создания химического спидометра . Ведь пока число способов измерения скорости химических реакций довольно ог- раниченно измеряется в основном скорость тех химических процессов, при которых изменяется окраска раствора. Между тем огромное количество каталитических реакций протекает в растворах без всяких видимых изменений появляются или исчезают вещества неокрашенные. В таких случаях могут оказаться полезными потенциометрические методы измерения концентрации, кондуктометрические, полярографические и многие другие. Уходят в прошлое те времена, когда химик-аналитик с секундомером в руках регистрировал происходящие в растворе изменения. Теперь в его распоряжение предоставлены приборы, автоматически регистрирующие на специальном графике изменение концентрации вещества во времени. Но, может быть, в самом недалеком будущем появятся приборы, выдающие [c.99]

    Отсутсвуют указания на способ измерения скорости химической реакции  [c. 73]


Скорость реакции единицы измерения — Справочник химика 21

    Обратим внимание на значения символов в уравнении (4.2) С — это концентрация (в единицах ХПК, БПК, азота, общего органического углерода и т. д.), Гу,з или Гх,з — скорость реакции, единицы измерения этой величины определяются единицами концентрации и объема Уа. Если мы пользуемся параметром Гх,я, то Х2—это концентрация активного ила. [c.162]

    Массовая скорость равна массе сырья, поступающего в I ч на единицу массы катализатора или теплоносителя, находящегося в зоне реакции. Единица измерения этой величины кг/(кг ч) или ч .  [c.625]


    Домашняя подготовка. Скорость химической реакции. Единицы измерения скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Закон действия масс и его математическое выражение. Константа скорости реакции. Скорость реакции в гомогенных и гетерогенных системах. Влияние катализаторов на скорость реакции. Необратимые и обратимые реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Влияние различных факторов на смещение химического равновесия (концентрация, температура, давление). Принцип Ле Шателье. [c.107]

    Скорость химической реакции. Единицы измерения скорости реакции. Закон действия масс. Факторы, влияющие на скорость реакции. Температурный коэффициент. Скорость реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Значение регулирования скорости химической реакции. Катализ положительный и отрицательный. Графическое изображение результатов опыта. [c.51]

    R — газовая постоянная радиус частицы, м / д. Гд,. .., Tjj,. .. — скорость реакции, отнесенная к единице объема жидкой фазы, кмоль м ч- г — скорость процесса (единицы измерения изменяются в зависимости от характера процесса) [c.9]

    Скорость реакции, выраженная в различных единицах измерения [c.63]

    В единице измерения скорости реакции и других подобных ей единицах могут быть использованы также моль, кг, и сек. — Прим. ред. [c.196]

    Таким образом, если константы скоростей отдельных этапов имеют одинаковые единицы измерения, то этапом, по которому определяется скорость последовательной реакции, будет тот, значение константы скорости которого меньше. [c.224]

    Если константа скорости реакции и коэффициент массоотдачи имеют одинаковые единицы измерения и значения их соизмеримы, например в некотором диапазоне температур, то ни один из этапов не оказывает решающего влияния на скорость превращения. В этом случае используется уравнение (УП1-172), а область, в которой проходит процесс, называется смешанной, диффузионно-кинетической. [c.249]

    Константы скорости к в этих уравнениях отличаются единицами измерения и видом зависимости от температуры и давления. Единицы измерения к для реакций первого порядка сопоставлены в табл. 2. Так как для идеальных газов [c.25]

    Уравнение скорости в математической форме можно согласовать с данными измерений любых указанных выше переменных, однако, если выбор переменных неудачен, уравнение сильно усложняется. Необходимо связать константы таких уравнений с основным выражением скорости в единицах массы или концентрации с учетом действительного порядка и константы скорости реакции. Ниже представлено несколько примеров, иллюстрирующих эти положения. [c.28]


    Наиболее фундаментальные лабораторные исследования катализаторов проводят на плоских поверхностях, например платине, ртути и т. д., и в этом случае измеренные скорости реакции естественно относят к единице площади поверхности [c.39]

    При этих допущениях математическую модель рассматриваемого процесса можно представить системой уравнений материального и теплового балансов для элементарного объема трубчатого реакторного устройства. С этой целью выделим элементарный объем трубы, заполненный катализатором, на расстоянии от I до / + (И. Обозначим массовый поток кислородсодержащего газа с плотностью у г и теплоемкостью через Fo, текущую концентрацию кислорода в нем — С, содержание кокса на катализаторе — р, насыпную плотность катализатора — у, теплоемкость его —с,,, долю свободного объема в слое — е, сечение трубы — 8, температуру процесса — Т, скорость реакции, измеренную по кислороду и отнесенную к единице реакционного объема — ю, соотношение скоростей реакции по кислороду и коксу — Р, тепловой эффект реакции (положителен для эндотермического процесса) — д, коэффициент теплопередачи через стенку — к- , поверхность трубы на единицу длины ее слоя — 5 01 температуру наружного воздуха — Гн.[c.306]

    Основным показателем при оценке работы реактора является его производительность, выражаемая количеством продукта, образованным в единице объема реактора за единицу времени. Производительность определяется прежде всего скоростью, с которой развивается процесс. Обычно химическая реакция, проводимая в реакторе, сопровождается физическими явлениями массопередачи. Поэтому в отличие от скорост химической реакции пользуются понятием общей (глобальной) скорости процесса. Общую скорость получают суммированием скоростей всех химических и физических этапов процесса по определенным законам. Скорость реакции, общая скорость процесса и производительность реактора могут иметь одинаковые единицы измерения. [c.17]

    Величину Ф, которую легко определить путем экспериментального измерения скоростей реакций (5.10)—(5.12), можно оценить также исходя из простых статистических соображений. Если концентрации R(i) и R(2) равны, то в случае одинаковой полярности R(i) и R(2) наблюдается одинаковая эффективность столкновений радикалов. Это означает, что R(i) в единицу времени образует одинаковое количество продуктов R(d—R(i) и R(i)—R(2). Те же рассуждения в отношении R(2j приводят к выводу, что этот радикал в единицу времени дает одинаковое количество продуктов R(2)—R(2> и R(2)—R(i). Поэтому во всей системе продукт R(i)—R(2> будет образовываться со скоростью вдвое большей, чем продукт R(d—R(ij [c.75]

    Объемно-временной фактор, предложенный Ф. Габером и Т. Гринвудом [19], характеризует выход, соответствующий величине активности катализатора, и дает объем продукта, получаемого за 1 час с единицы объема катализатора. Хотя такой способ выражения активности катализаторов широко применим, но различные авторы предлагали для частных случаев и другие способы измерения. Так, В. Оствальд [20] пытался для гомогенных реакций определить эффективность катализатора, полагая, что константа скорости реакции К прямо пропорциональна концентрации катализатора с, т. е. что эффективность является отношением этих двух величин. Если, [c.60]

    Константа скорости реакции/г = U A/vл при Сд = Св ==…= 1 или Ц а/ лСд С» . … Константа скорости реакции порядка п имеет размерность (время) (концентрация) » . Численное значение/г зависит от единиц, выбранных для измерения времени и концентрации. Пересчетные коэффициенты для констант скорости реакции 2-го и 3-го порядка приведены в табл. 6 и 7. [c.22]

    Как и для других реакций, важно четко указать кинетические уравнения, применяемые для вычисления коистант скорости. Скорости и константы скорости реакций могут быть приведены в расчете на единицу массы, на моль, на единицу поверхности катализатора или адсорбента —во всех случаях следует четко указывать единицы измерения. Там, где это возможно, удобно выражать скорость каталитической реакции как число молекул, реагирующих в секунду на одном активном центре. Также следует указать метод определения активных центров. [c.342]

    Размерность константы скорости второго порядка, как видно из приведенного выражения, есть [ l [время]» а наиболее принятые единицы измерения л/(моль с), или, что то же самое, М» с . Об этом уже шла речь при рассмотрении констант скоростей бимолекулярных реакций. [c.294]

    Таким образом, скорость реакции образования воды из элементов сильно зависит от внешних условий. Для возможности количественного изучения этой зависимости необходимо прежде всего уточнить сами единицы измерения. Скорость химической реакции характеризуется изменением концентраций реагирующих веществ (или продуктов реакции) за единицу времени. Концентрацию чаще всего выражают числом молей в литре, время — секундами, минутами и т. д., в зависит мости от скорости данной реакции. [c.122]


    Таким образом, скорость реакции — это изменение концентрации реагирующего вещества в единицу времени. Единица измерения скорости — моль/(м -с) или моль/(л-с). Все вышеизложенное относится к гомогенным (протекающим в однородной среде) химическим реакциям. Выражение для скорости гетерогенной реакции (протекающей в неоднородной среде) несколько другое, в данном пособии оно рассматриваться не будет.[c.38]

    Из (И.8) следует, что размерность скорости реакции есть размерность концентрации, деленной на время. Количество вещества можно представить либо числом частиц, либо числом молей или, в системе СИ, числом киломолей (кмоль). В первом случае единицей измерения концентрацин является число частиц (молекул) в [c.55]

    Следует подчеркнуть, что константы скорости реакций разных порядков являются разными физическими величинами и сопоставление их абсолютных значений лишено какого бы то ни было смысла. При переходе от одной единицы измерения концентрации к другой константа скорости реакции первого порядка не изменяется, константа скорости реакции второго порядка изменяется в 6,02 10 раз, а константа скорости реакции третьего порядка — в 3,6 х X 10 раз. [c.73]

    Сорбционная способность кокса определяется с помощью фотоколорнметрических методов по изменению концентрации различных красителей в растворе. Повышенный интерес, который в последнее время исследователи проявляют к изучению сорбционной способности кокса, объясняется тем, что при определении реакционной способности не учитывается влияние поверхности на величину константы скорости реакции [единицы измерения константы скорости реакции мл (г с)]. Поверхность может изменяться за счет размера и количества пор, что мешает правильно сравнить реакционную способность коксов. Величина сорбционной способности может дать представление о размерах истинной внутренней поверхности кокса. [c.28]

    Настоящий справочник отличается от имеющихся тем, что в нем не только описана химическая структура и биологическая роль основных биохимических компонентов живой клетки, но и охарактеризованы пути метаболизма данных компонентов в живом организме. Он состоит из семи разделов, в каждом из которых в алфавитном порядке дана соответствующая тepминoлorиЯi В разделах Белки , Нуклеиновые кислоты , Углеводы , Липиды приведены структурные формулы и показана биологическая роль биохимических компонентов клетки, описаны и проиллюстрированы схемами основные пути распада и синтеза важнейших биологически активных молекул. В разделе Ферменты содержатся сведения о типах ферментативного катализа, скорости ферментативных реакций, единицах измерения ферментативных реакций, о принципах классификации ферментов, регуляции биосинтеза и активности ферментов. Раздел Витамины включает характеристику отдельных представителей водо- и жирорастворимых витаминов. Особое внимание уделено ферментным реакциям, в которых участвуют витамины, приведены данные о содержании витаминов в продуктах питания, о суточной потребности человека в витаминах, о применении витаминов и витаминных препаратов в медицинской практике, сельском хозяйстве и т. д. В разделе Гормоны -освещены достижения по биохимии пептидных, белковых и стероидных гормонов. Рассмотрены вопросы биосинтеза, механизм действия гормонов на молекулярном уровне, взаимодействие гормонов с [c.3]

    Используем кинетические данные Колдербэнка (см. библиографию на стр. 252), которые позволяют выразить скорость реакции [в кмолъ 80з/(кг катализатора ч)] как функцию концентраций реагентов п температуры. Единицы измерения, в которых выражена скорость реакции, немного отличаются от тех, с которыми мы имели дело до сих нор, и вместо оптимального времени контакта мы будем выбирать оптимальную массу катализатора в каждом адиабатическом слое.[c.242]

    Когда константы скорости имеют разные единицы измерения (т. е. порядок кинетических уравнений этапов последовательной реакции неодинаков), приходится пользоваться более сложной зависимостью, чем уравнение (VIII-80). В этом случае может ока- [c.224]

    Если единицы измерения констант скорости одинаковы и численные их- значения близки, то ход изменения концентрации конечного продукта следует описывать уравнением типа (VIII-80) с учетом констант скорости отдельных этапов. В случае многоэтапных последовательных реакций, в которых отдельные реакции могут быть обратимыми, зависимость такого рода имеет очень сложный вид. [c.225]

    Стэйвли [42] измерил среднюю длину цепи радикальной реакции с помощью окиси азота. Найденные им величины меняются от 20,6 при давлении 50 мм рт. ст. до 6,4 при давлении 500 мм рт. ст. при температуре 620° С. Это не может быть истинной длиной цепи, так как эти данные совершенно несовместимы с приведенными выше величинами констант скорости. Действительная длина цепи, измеренная по относительным скоростям реакций развития и обрыва цепи, должна составлять песколько тысяч единиц. Если ингибированная реакция является молекулярной, то эти результаты могут быть объяснены допущением, что непосредственная молекулярная перегруппировка в этилен и водорода должна происходить значительно чаще, чем расщепление молекулы этана на два метил-радикала. [c.26]

    Подводя итог, отметим необходимость тщательно избегать неясностей при использовании сжатой формы выражения скорости реакции. Чтобы не было возможной путаницы, вслед за полнум выражением скорости целесообразно писать стехиометрическое уравнение и указывать единицы измерения константы скорости. [c.32]

    Уравнения реакций приведены во второй графе таблицы. В третью графу помещены сведения о составе (в массовых единицах) и фазовом состоянии катализатора. Давление Р, при котором изучалась кинетика процесса, указано в четвертой графе. Интервалы температур и уравнения кинетики, для которых справедливы представленные в таблице значения натурального логарифма предэкспоненциального множителя уравнения Аррениуса Ао и энергии активации даны, соответственно, в пятой и щестой графах. В седьмой графе приведены единицы измерения констант скорости реакции к либо (при отсутствии величины 1п 0 для данной реакции) значения к при определенной температуре Т (в исследованном интервале). [c.445]

    Следует помнить, что константы скорости реакций разных порядков являются разными физическими величинами и сопоставление их абсолютных значений лишено какого бы то ни было смысла. При переходе от одной единицы измерения концентраций к другой константа скорости реакции первого порядка не изменяется. Константа скорости второго порядка возрастает в 6,02-раз при переходе от смЧсек к л моль сек, а константа скорости третьего порядка возрастает при этом в 3,6- 10 раз. Кроме того, константы скорости любого порядка возрастают пропорционально увеличению единиц измерения времени. Например, при переходе от секунд к минутам численные значения констант скорости возрастают в 60 раз. [c.48]

    I молекула/м нли просто м Во втором случае единицей измерения концентрации является киломоль на метр кубический (кмоль/м ), что практически эквивалентно наиболее употребительной в химии единице моль на литр (моль/л), т. е. молярности М. Следовательно, скорость реакции должна измеряться в м -с или М-с , причем последняя единица в N число раз, т. е. в 6,02раз больше первой. [c.56]


Скорость протекания химической реакции. Катализаторы. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.

1. Понятие о скорости реакции

Сложность: лёгкое

1
2. Закон действия масс

Сложность: лёгкое

1
3. Влияние температуры и катализаторов на скорость химической реакции

Сложность: среднее

2
4. Гомогенный и гетерогенный катализ

Сложность: среднее

2
5. Расчёт скорости реакции

Сложность: сложное

4
6. Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс

Сложность: сложное

4
7. Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс с твёрдым веществом

Сложность: сложное

4
8. Расчёт изменения скорости реакции по правилу Вант-Гоффа

Сложность: сложное

4

Скорость химических реакций — презентация онлайн

Скорость химических реакций.
Химическая реакция
Это активное столкновение
молекул, при котором
происходит разрыв «старых»
связей и образование «новых»
связей
Скорость химической реакции — это
число элементарных актов
в единицу времени в единице объёма
При протекании химических реакций
происходит изменение концентраций
веществ, участвующих в реакции:
•Концентрация реагирующих веществ
уменьшается;
•Концентрация продуктов увеличивается
Скорость гомогенной
химической реакции Изменение концентрации
продукта
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ
реагента или продукта в
единицу времени.
Формулы для расчета скорости реакции
V — для гомогенной реакции
Реагирующие вещества
находятся в одном агрегатном
состоянии или фазе.
V — для гетерогенной реакции
Реагирующие вещества
находятся в разных
агрегатных состояниях или
разных фазах.
V= ΔC/Δt
V= ΔC/Δt ∙S
ΔC = C2 — C1 ( молярные
концентрации реагирующих или
образующихся веществ)
t = t2 – t1 (момент времени)
Единица измерения скорости
реакции — моль/ л∙с
S – площадь соприкосновения
реагирующих веществ
Единица измерения скорости
реакции — моль/ м2∙с
по приведённым формулам можно
рассчитать лишь некоторую среднюю
скорость данной реакции в
выбранном интервале времени (ведь
для большинства реакций скорость
уменьшается по мере их протекания)
Задача:
Химическая реакция протекает в растворе,
согласно уравнению:
А+В=С
Исходная концентрация: вещества А – 0,80
моль/л. Через 20 минут концентрация
вещества А снизилась до 0, 74 моль/л.
Определите среднюю скорость реакции за
этот промежуток времени?
Решение:
Дано: С(А) = 0,80 моль/л; С(А1) = 0,74
моль/л; Δt = 20 минут.
Найти: Vгомог.=?
Решение:
1. Определение средней скорости реакции в
растворе производится по формуле: V= ΔC/Δt
Подставим значения в формулу:
V= 0,8 – 0,74 / 20 = 0,003 моль / л∙мин.
Ответ: 0,003 моль / л∙мин.
Факторы, влияющие на
скорость реакции
Природа реагирующих веществ
Площадь поверхности твердого
вещества
Концентрация реагирующих
веществ
Температура
Катализатор
1. Природа реагирующих веществ
Под природой реагирующих веществ понимают их состав,
строение, взаимное влияние атомов в веществах.
Примером взаимного влияния атомов в веществах могут
служить серная и сернистая кислоты:
2. Площадь поверхности твердого
вещества
Если в реакции кроме жидкости (или газа) участвуют твердые
вещества, площадь их поверхности влияет на скорость реакции. Чем
больше поверхность твердых тел, тем больше и поверхность
соприкосновения реагирующих веществ, и выше скорость реакции.
Расплющим гранулы цинка – площадь их поверхности увеличится.
3. Концентрация реагирующих веществ
Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем больше
скорость химической реакции.
Закон действующих масс (Н.И.Бекетов)
Скорость химической реакции прямо пропорциональна
произведению концентраций реагирующих веществ
2А + 3В = 2С v = k·C А 2 ·С В 3,
k – константа скорости.
4. Влияние температуры
Правило Вант-Гоффа:
При повышении
температуры на каждые 10
градусов скорость реакций увеличивается в 2-4
раза
Математическая формула:
V2/ V1 = Υ t/10
где V2 –скорость реакции при температуре t2,
V1 – скорость реакции при температуре t1,
Υ – температурный коэффициент
Число, показывающее, во сколько раз
увеличивается скорость реакции при повышении
температуры на 10° С, называют температурным
коэффициентом.
5. Катализатор
Катализаторами называются вещества, которые влияют
на скорость реакции, но сохраняют свой химический
состав.
Изменение скорости реакции под действием
катализатора называется катализом.
Катализаторы снижают энергию активации, что приводит
к возрастанию активных молекул, скорость реакции
увеличивается.
Закон действующих масс
Н.И. Бекетов
Скорость химической реакции пропорциональна
произведению концентраций реагирующих веществ,
взятых в степенях равных их стехиометрическим
коэффициентам в уравнении реакции.
Для реакции: А+В=С
Для реакции: А+4В=D
V1= k₁CA∙CB,
V2= k₂CA∙CB⁴.
В этих формулах: CA и CB – концентрации веществ А и В
(моль/л), k₁ и k₂ – коэффициенты пропорциональности,
называемые константами скоростей реакции.
Эти формулы также называют кинетическими
уравнениями.
Теория активации
Выводы:
1. Повышение температуры усиливает скорость
движения молекул, увеличивая тем самым число
столкновений между ними.
2. Реакция протекает только тогда когда
сталкивающиеся молекулы имеют избыток
энергии ( по сравнению с величиной энергии
всех молекул при данной температуре) Такие
молекулы называются активными.
3. Один из способов активации молекул повышение температуры, благодаря чему резко
увеличивается скорость реакции.
Энергия, которую надо сообщить молекулам,
чтобы превратить их в активные, называется
энергией активации( Еа).
Энергия активации
Реакция, которая происходит в замкнутом сосуде между некими
газообразными веществами А и Б по уравнению:
А+Б=В
Для того, чтобы молекулы А и Б
прореагировали между собой, они
должны сначала столкнуться. Причем
столкновение должно быть достаточно
энергичным. Энергия, запасенная в
молекулах А и Б, должна быть больше
какой-то определенной величины иначе они просто отталкиваются друг
от друга, не вступая в реакцию
Если же энергия
столкновения
достаточна,
образуется
продукт В
Примеры химических реакций
Необратимые х. р.
Na2SO4 +BaCl2 BaSO4 ↓+ 2NaCl
Zn(OH)2 +2HCl ZnCl2 + h3O
Mg +h3SO4 MgSO4 + h3↑
Обратимые х.р.
h3 + I2 ↔ 2HI
CaCO3 ↔ CaO + CO2
N2 + 3h3 ↔ 2Nh4
Химическое равновесие
Обратимая химическая реакция
h3 + I2 ↔ 2HI
По закону действующих масс
Vпр.=k₁ [h3]∙[I2]
Vобр.=k₂ [HI]²
Когда [h3]∙[I2] = [HI]² или Vпр.= Vобр.
Наступает химическое равновесие
Состояние обратимого процесса, при
котором скорости прямой и обратной
реакций равны, называют химическим
равновесием.
Переход системы из одного состояния
равновесия в другое называется
смещением химического равновесия.
Правило смещения химического равновесия
(принцип Ле-Шателье 1884 год)
Если на систему находящуюся в равновесие произвести
внешнее воздействие, то равновесие сместится в ту
сторону, где это воздействие ослабевает.
Факторы, влияющие на смещение
равновесия:
1. Концентрация – С
2. Температура – t
3. Давление – p ( для газов)
N2 + 3 h3
1. Концентрация
2 Nh4
Реагирующие вещества
Продукты реакции
С Р.В.
равновесие сместится
вправо
СП.Р.
равновесие сместится
влево
При увеличении концентрации реагирующих веществ,
равновесие смещается в сторону продуктов реакции,
преобладает прямая реакция.
При увеличении концентрации продуктов реакции, равновесие
смещается в сторону реагирующих веществ реакции,
преобладает обратная реакция.
2. Температура
эндотермическая реакция ( — Q )
экзотермическая реакция ( + Q)
t0c = + Q
t0c= — Q
+Q
N2 + 3 h3
2 Nh4 + Q
-Q
t 0c
равновесие сместится
t0c равновесие сместится
влево
вправо
При увеличении температуры равновесие смещается в
сторону эндотермической реакции. При уменьшении
температуры – в сторону экзотермической реакции.
3. Давление
Давление применяется только для газов!
P — V
1V
P — V
3V
N2(г) + 3 h3(г)
4V
2V
2Nh4(г)
2V
Р
равновесие сместится
вправо
Р
равновесие сместится
влево
При увеличения давления равновесие смещается в
сторону той реакции, при которой объем образовавшихся
газообразных продуктов уменьшается.
При уменьшении давления равновесие смещается в
сторону той реакции, при которой объем образовавшихся
газообразных продуктов увеличивается.
Если объемы газообразных продуктов одинаковы как в
прямой, так и в обратной реакции — изменение давления не
оказывает смещения равновесия.
Обобщение и выводы:
Химические реакции протекают с различными скоростями.
Скорость химической реакции это изменение концентрации
одного из реагирующих веществ за единицу времени.
Чтобы началась химическая реакция нужно активировать
молекулы. Энергия, которую надо сообщить молекулам, для их
активизации, называется энергией активации.
Скорость химической реакции зависит от температуры,
концентрации, поверхности соприкосновения реагирующих
веществ, природы реагирующих веществ, катализатора.
В обратимых химических реакциях наступает динамическое
химическое равновесие, когда скорости прямой и обратной
реакции равны.
Факторы влияющие на смещение химического равновесия –
давление, температура, концентрация.
Смещение химического равновесия происходит согласно
принципа Ле-Шателье.

Скорость химической реакции

Химическая реакция — это превращение одних веществ в другие.

К какому бы типу ни относились химические реакции, они осуществляются с различной скоростью. Например, геохимические превращения в недрах Земли (образование кристаллогидратов, гидролиз солей, синтез или разложение минералов) протекают тысячи, миллионы лет. А такие реакции, как горение пороха, водорода, селитр, бертолетовой соли происходят в течение долей секунд.

Под скоростью химической реакции понимается изменение количеств реагирующих веществ (или продуктов реакции) в единицу времени. Чаще всего используется понятие средней скорости реакции (Δcp) в интервале времени. 

vср = ± ∆C/∆t 

Для продуктов ∆С > 0, для исходных веществ -∆С < 0. Наиболее употребляемая единица измерения — моль на литр в секунду (моль/л*с).

Скорость каждой химической реакции зависит от многих факторов: от природы реагирующих веществ, концентрации реагирующих веществ, изменении температуры реакции, степени измельчённости реагирующих веществ, изменении давления, введения в среду реакци катализатора.

Природа реагирующих веществ существенно влияет на скорость химической реакции. В качестве примера рассмотрим взаимодействие некоторых металлов с постоянным компонентом — водой. Определим металлы: Na, Са, Аl ,Аu . Натрий реагирует с водой при обычной температуре очень бурно, с выделением большого количества теплоты.                                                                

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Q;

Менее энергично при обычной температуре реагирует с водой кальций: 

Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + H2 + Q; 

Алюминий реагирует с водой уже при повышенной температуре: 

2Аl + 6Н2О = 2Аl(ОН)з + ЗН2 — Q; 

А золото — один из неактивных металлов, с водой ни при обычной, ни при повышенной температуре не реагирует.

Скорость химической реакции находится в прямой зависимости от концентрации реагирующих веществ. Так, для реакции: 

C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2Н2О; 

Выражение скорости реакции имеет вид: 

v = k*[C2H4]*[О2]3

Где k — константа скорости химической реакции, численно равная скорости данной реакции при условии, что концентрации реагирующих компонентов равны 1 г/моль; величины [С2Н4 ] и [О2] 3 соответствуют концентрациям реагирующих веществ, возведенные в степень их стехиометрических коэффициентов. Чем больше концентрация [С2Н4] или [О2], тем больше в единицу времени соударений молекул данных веществ , следовательно больше скорость химической реакции.

Скорости химических реакций, как правило, находятся также в прямой зависимости от температуры реакции. Естественно, при увеличении температуры кинетическая энергия молекул возрастает, что так же приводит к большим столкновением молекул в единицу времени. Многочисленные опыты показали,  что при изменении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции изменяется в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа):

где VT2 — скорость химической реакции при Т2; Vti— скорость химической реакции при T1; g- температурный коэффициент скорости реакции.

Влияние степени измельчённости веществ на скорость реакции так же находится в прямой зависимости. Чем в более мелком состоянии находятся частицы реагирующих веществ, тем в большей степени они соприкасаются друг с другом в единицу времени тем больше скорость химической реакции. Поэтому, как правило, реакции между газообразными веществами или растворами протекают быстрее, чем в твердом состоянии.

Изменение давления оказывает влияние на скорость реакции между веществами, находящимися в газообразном состоянии. Находясь в замкнутом объеме при постоянной температуре реакция протекает со скоростью V1. Если в данной системе мы повысим давление (следовательно, уменьшим объем), концентрации реагирующих веществ возрастут, увеличится соударение их молекул в единицу времени, скорость реакции повысится до V2 (v2 > v1).       

Катализаторы — это вещества, изменяющие скорость химической реакции, но остающиеся неизменными после того, как химическая реакция заканчивается. Влияние катализаторов на скорость реакции называется катализом, Катализаторы могут как ускорять химико-динамический процесс, так и замедлять его. Когда взаимодействующие вещества и катализатор находятся в одном агрегатном состоянии, то говорят о гомогенном катализе, а при гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в разных агрегатных состояниях. Катализатор с реагентами образует промежуточный комплекс. Например, для реакции:

А + В = АВ; 

Катализатор (К) образует комплекс с А или В — АК, ВК, который высвобождает К при взаимодействии со свободной частицей А или В:

А+ К = АК

В + К = ВК ;

АК + В = АВ + К

ВК + А = ВА + К;

Если у Вас есть вопросы, записывайтесь ко мне в расписании, буду рад видеть Вас на своих занятиях. Онлайн репетитор Владимир Смирнов.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

12.1 Скорости химических реакций – химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определение скорости химической реакции
  • Вывести выражение скорости из сбалансированного уравнения для данной химической реакции
  • Рассчитать скорость реакции на основе экспериментальных данных

Коэффициент — это мера того, как некоторое свойство изменяется со временем. Скорость — это известная скорость, которая выражает расстояние, пройденное объектом за заданный промежуток времени.Заработная плата – это ставка, которая представляет собой сумму денег, заработанную человеком, работающим в течение определенного периода времени. Точно так же скорость химической реакции является мерой того, сколько реагента потребляется или сколько продукта образуется в результате реакции за данный промежуток времени.

Скорость реакции — это изменение количества реагента или продукта в единицу времени. Таким образом, скорость реакции определяется путем измерения временной зависимости некоторого свойства, которое может быть связано с количеством реагента или продукта.Скорости реакций, которые потребляют или производят газообразные вещества, например, удобно определять путем измерения изменений объема или давления. Для реакций с участием одного или нескольких окрашенных веществ скорость можно контролировать с помощью измерений поглощения света. Для реакций с участием водных электролитов скорость можно измерить по изменению проводимости раствора.

Для реагентов и продуктов в растворе их относительные количества (концентрации) удобно использовать для целей выражения скорости реакции.Если мы измерим концентрацию перекиси водорода, H 2 O 2 , в водном растворе, мы обнаружим, что она медленно меняется с течением времени по мере разложения H 2 O 2 в соответствии с уравнением:

[латекс] 2 \ текст {H} _2 \ текст {O} _2 (водн. ) \; {\ longrightarrow} \; 2 \ текст {H} _2 \ текст {O} (л) \; + \; \ текст {O}_2(г)[/латекс]

Скорость разложения пероксида водорода можно выразить через скорость изменения его концентрации, как показано здесь:

[латекс]\begin{array}{r @{{}={}} l} \text{скорость\;разложения\;H}_2\text{O}_2 & — \frac{ \text{изменение\;концентрации\;реагента}}{\text{временной\;интервал}} \\[0.5em] & — \frac{[\text{H}_2\text{O}_2]_{t_2}\;-\;[\text{H}_2\text{O}_2]_{t_1}}{ t_2\;-\;t_1} \\[0.5em] & — \frac{{\Delta}[\text{H}_2\text{O}_2]}{{\Delta}t} \end{array} [/латекс]

Это математическое представление изменения концентрации частиц с течением времени является выражением скорости реакции. В скобках указаны молярные концентрации, а символ дельта (Δ) указывает на «изменение». Таким образом, [латекс][\текст{Н}_2\текст{О}_2]_{t_1}[/латекс] представляет собой молярную концентрацию перекиси водорода в некоторый момент времени t 1 ; аналогично [латекс][\текст{Н}_2\текст{О}_2]_{t_2}[/латекс] представляет собой молярную концентрацию перекиси водорода в более позднее время t 2 ; Δ[H 2 O 2 ] представляет собой изменение молярной концентрации пероксида водорода за интервал времени Δ t (то есть t 2 t

4 ). Поскольку концентрация реагента уменьшается по мере протекания реакции, Δ[H 2 O 2 ] является отрицательной величиной; мы ставим знак минус перед выражением, потому что скорость реакции, как принято считать, является положительной величиной. На рис. 1 приведен пример данных, собранных при разложении H 2 O 2 .

Рис. 1. Скорость разложения H 2 O 2 в водном растворе уменьшается по мере уменьшения концентрации H 2 O 2 .

Чтобы получить табличные результаты этого разложения, концентрацию перекиси водорода измеряли каждые 6 часов в течение дня при постоянной температуре 40 °C. Скорость реакции рассчитывали для каждого временного интервала путем деления изменения концентрации на соответствующее приращение времени, как показано здесь для первого 6-часового периода:

[латекс]\frac{-{\Delta}[\text{H}_2\text{O}_2]}{{\Delta}t} = \frac{-(0,500\;\text{моль/л} \;-\;1. 000\;\text{моль/л})}{(6.00\;\text{ч}\;-\;0.{-1}[/латекс]

Такое поведение указывает на то, что реакция постоянно замедляется со временем. Использование концентраций в начале и в конце периода времени, в течение которого скорость реакции изменяется, приводит к расчету средней скорости реакции за этот интервал времени. В любой конкретный момент времени скорость, с которой протекает реакция, известна как ее мгновенная скорость . Мгновенная скорость реакции в «нулевой момент времени», когда реакция начинается, равна ее начальной скорости .Возьмем аналогию с автомобилем, замедляющимся по мере приближения к знаку «стоп». Начальная скорость автомобиля — аналогичная началу химической реакции — будет показанием спидометра в момент, когда водитель начинает нажимать на тормоз ( t 0 ). Несколько мгновений спустя мгновенная скорость в конкретный момент — назовем ее t 1 — будет несколько меньше, о чем свидетельствуют показания спидометра в этот момент времени. Со временем мгновенная скорость будет продолжать падать, пока не достигнет нуля, когда машина (или реакция) остановится.В отличие от мгновенной скорости, средняя скорость автомобиля не указывается спидометром; но его можно рассчитать как отношение пройденного пути ко времени, необходимому для полной остановки транспортного средства (Δ t ). Как и в случае с замедляющимся автомобилем, средняя скорость химической реакции находится где-то между начальной и конечной скоростями.

Мгновенная скорость реакции может быть определена одним из двух способов. Если экспериментальные условия позволяют измерять изменения концентрации за очень короткие промежутки времени, то средние скорости, рассчитанные, как описано выше, обеспечивают достаточно хорошее приближение к мгновенным скоростям.В качестве альтернативы можно использовать графическую процедуру, которая, по сути, дает результаты, которые были бы получены, если бы были возможны измерения с коротким интервалом времени. Если построить график зависимости концентрации перекиси водорода от времени, то мгновенная скорость разложения H 2 O 2 в любой момент времени t определяется наклоном прямой линии, касательной к кривой в это время ( Фигура 2). Мы можем использовать исчисление для оценки наклонов таких касательных линий, но процедура для этого выходит за рамки этой главы.

Рисунок 2. На этом графике показан график зависимости концентрации от времени для 1,000 М раствора H 2 O 2 . Скорость в любой момент равна обратному наклону линии, касательной к этой кривой в этот момент. Тангенсы показаны при t = 0 ч («начальная скорость») и при t = 10 ч («мгновенная скорость» в это конкретное время).

Скорость реакции в анализе: тест-полоски для анализа мочи

Врачи часто используют одноразовые тест-полоски для измерения количества различных веществ в моче пациента (рис. 3).Эти тест-полоски содержат различные химические реагенты, встроенные в небольшие подушечки в различных местах вдоль полоски, которые изменяют цвет при воздействии достаточных концентраций конкретных веществ. В инструкциях по применению тест-полосок часто подчеркивается, что правильное время считывания имеет решающее значение для получения оптимальных результатов. {-}\;{\xrightarrow[\text{катализатор}]{}}\;\ текст{I}_2\;+\;2\текст{H}_2\текст{O}\;+\;\text{O}_2[/latex]

Первое уравнение описывает окисление глюкозы в моче с образованием глюколактона и перекиси водорода.Полученная перекись водорода впоследствии окисляет бесцветный йодид-ион с образованием коричневого йода, который можно обнаружить визуально. Некоторые полоски содержат дополнительное вещество, которое вступает в реакцию с йодом, вызывая более отчетливое изменение цвета.

Две показанные выше тестовые реакции по своей природе очень медленные, но их скорость увеличивается за счет специальных ферментов, встроенных в прокладку тест-полоски. Это пример катализа , тема, обсуждаемая далее в этой главе. Обычной тест-полоске на глюкозу для использования с мочой требуется около 30 секунд для завершения реакции цветообразования.Слишком раннее прочтение результата может привести к выводу, что концентрация глюкозы в образце мочи ниже, чем она есть на самом деле ( ложноотрицательных результатов ). Слишком долгое ожидание оценки изменения цвета может привести к ложноположительному результату из-за более медленного (не катализируемого) окисления йодид-иона другими веществами, обнаруженными в моче.

Рисунок 3. Тест-полоски обычно используются для определения наличия определенных веществ в моче человека. Многие тест-полоски имеют несколько прокладок, содержащих различные реагенты, что позволяет обнаруживать несколько веществ на одной полоске.(кредит: Икбал Осман)

Скорость реакции может быть выражена в терминах изменения количества любого реагента или продукта и может быть просто получена из стехиометрии реакции. Рассмотрим реакцию, представленную следующим уравнением:

[латекс]2\текст{NH}_3(г)\;{\longrightarrow}\;\текст{N}_2(г)\;+\;3\текст{Н}_2(г)[/латекс]

Стехиометрические коэффициенты, полученные из этого уравнения, могут быть использованы для связи скоростей реакции таким же образом, как они используются для соответствующих количеств реагентов и продуктов. Соотношение между скоростями реакции, выраженными через образование азота и потребление аммиака, например, составляет:

[латекс]-\;\frac{{\Delta}\text{mol\;NH}_3}{{\Delta}t}\;\times\;\frac{1\;\text{mol\;N }_2}{2\;\text{моль\;NH}_3} = \frac{{\Delta}\text{mol\;N}_2}{{\Delta}t}[/latex]

Мы можем выразить это проще, не указывая единицы измерения стехиометрического фактора:

[латекс]-\;\frac{1}{2}\;\frac{{\Delta}\text{mol\;NH}_3}{{\Delta}t} = \frac{{\Delta}\ text{mol\;N}_2}{{\Delta}t}[/latex]

Обратите внимание, что знак минус был добавлен для учета противоположных знаков двух изменений количества (количество реагента уменьшается, а количество продукта увеличивается).Если реагенты и продукты присутствуют в одном и том же растворе, молярные количества могут быть заменены концентрациями:

[латекс]-\;\frac{1}{2}\;\frac{{\Delta}[\text{NH}_3]}{{\Delta}t} = \frac{{\Delta}[\ text{N}_2]}{{\Delta}t}[/latex]

Точно так же скорость образования H 2 в три раза превышает скорость образования N 2 , потому что три моля H 2 образуются за время, необходимое для образования одного моля N 2 :

[латекс]\frac{1}{3}\;\frac{{\Delta}[\text{H}_2]}{{\Delta}t} = \frac{{\Delta}[\text{N }_2]}{{\Delta}t}[/латекс]

На рис. 4 показано изменение концентрации во времени при разложении аммиака на азот и водород при 1100 °C.{-6}\;M/\text{s}}\;{\приблизительно}\;3[/латекс]

Рисунок 4. На этом графике показано изменение концентраций реагентов и продуктов в ходе реакции 2NH 3 → 3N 2 + H 2 . Скорости изменения трех концентраций связаны их стехиометрическими коэффициентами, о чем свидетельствуют различные наклоны касательных при t = 500 с.

Пример 1

Выражения для относительных скоростей реакций
Первым этапом производства азотной кислоты является сжигание аммиака:

[латекс]4\текст{NH}_3(g)\;+\;5\text{O}_2(g)\;{\longrightarrow}\;4\text{NO}(g)\;+\ ;6\текст{Н}_2\текст{О}(г)[/латекс]

Напишите уравнения, связывающие скорости расходования реагентов и скорости образования продуктов.

Раствор
Учитывая стехиометрию этой гомогенной реакции, скорости расходования реагентов и образования продуктов составляют:

[латекс]-\frac{1}{4}\;\frac{{\Delta}[\text{NH}_3]}{{\Delta}t} = -\frac{1}{5}\; \frac{{\Delta}[\text{O}_2]}{{\Delta}t} = \frac{1}{4}\;\frac{{\Delta}[\text{NO}]}{ {\Delta}t} = \frac{1}{6}\;\frac{{\Delta}[\text{H}_2\text{O}]}{{\Delta}t}[/latex]

Check Your Learning
Скорость образования Br 2 равна 6. {+}]}{{\Delta}t} = \frac{1}{3}\;\frac{{\Delta}[\text{Br}_2]}{{\Delta}t} = \frac{ 1}{3}\;\frac{{\Delta}[\text{H}_2\text{O}]}{{\Delta}t}[/latex]

Пример 2

Выражения скорости реакции для разложения H 2 O 2
График на рисунке 2 показывает скорость разложения H 2 O 2 во времени:

[латекс] 2 \ текст {H} _2 \ текст {O} _2 \; {\ longrightarrow} \; 2 \ текст {H} _2 \ текст {O} \; + \; \ текст {O} _2 [/ латекс]

На основании этих данных мгновенная скорость разложения H 2 O 2 при t = 11.{-1}[/латекс]

Какова мгновенная скорость производства H 2 O и O 2 ?

Раствор
Используя стехиометрию реакции, мы можем определить, что:

[латекс]-\frac{1}{2}\;\frac{{\Delta}[\text{H}_2\text{O}_2]}{{\Delta}t} = \frac{1} {2}\;\frac{{\Delta}[\text{H}_2\text{O}]}{{\Delta}t} = \frac{{\Delta}[\text{O}_2]} {{\Delta}t}[/латекс]

Следовательно:

[латекс]\frac{1}{2}\;\times\;3. {-1} = \frac{{\Delta}[\text{O}_2]}{{\Delta}t}[/latex]

и

[латекс]\frac{{\Delta}[\text{O}_2]}{{\Delta}t} = 1.{-1}[/латекс]

Check Your Learning
Если скорость разложения аммиака NH 3 при 1150 K составляет 2,10 × 10 −6 моль/л/с, какова скорость образования азота и водорода?

Ответ:

1,05 × 10 −6 моль/л/с, N 2 и 3,15 × 10 −6 моль/л/с, H 2 .

Скорость реакции может быть выражена либо через уменьшение количества реагента, либо через увеличение количества продукта в единицу времени.Соотношения между различными выражениями скорости для данной реакции выводятся непосредственно из стехиометрических коэффициентов уравнения, представляющего реакцию.

  • относительных скоростей реакции для [латекса]a\text{A}\;{\longrightarrow}\;b\text{B} = -\frac{1}{a}\;\frac{{\Delta}[\ text{A}]}{{\Delta}t} = \frac{1}{b}\;\frac{{\Delta}[\text{B}]}{{\Delta}t}[/latex]

Химия Упражнения в конце главы

  1. В чем разница между средней скоростью, начальной скоростью и мгновенной скоростью?
  2. Озон разлагается до кислорода по уравнению [латекс]2\текст{О}_3(г)\;{\longrightarrow}\;3\текст{О}_2(г)[/латекс]. Напишите уравнение, связывающее скорость этой реакции через исчезновение O 3 и образование кислорода.
  3. В атомной промышленности трифторид хлора используется для получения гексафторида урана, летучего соединения урана, используемого при разделении изотопов урана. Трифторид хлора получают по реакции [латекс]\text{Cl}_2(г)\;+\;3\text{F}_2(г)\;{\longrightarrow}\;2\text{ClF}_3( г)[/латекс]. Напишите уравнение, связывающее выражения скорости этой реакции через исчезновение Cl 2 и F 2 и образование ClF 3 .
  4. Исследование скорости димеризации C 4 H 6 дало данные, представленные в таблице:
    [латекс]2\text{C}_4\text{H}_6\;{\longrightarrow}\; \text{C}_8\text{H}_{12}[/латекс]
    Время (с) 0 1600 3200 4800 6200
    [C 4 H 6 ] ( M ) 1,00 × 10 −2 5,04 × 10 −3 3.37 × 10 −3 2,53 × 10 −3 2,08 × 10 −3
    Таблица 1.

    (a) Определите среднюю скорость димеризации между 0 и 1600 с и между 1600 и 3200 с.

    (b) Оцените мгновенную скорость димеризации при 3200 с по графику зависимости времени от [C 4 H 6 ]. Каковы единицы этой скорости?

    (c) Определите среднюю скорость образования C 8 H 12 в 16:00 с и мгновенную скорость образования в 3200 с по скоростям, найденным в частях (a) и (b).

  5. Исследование скорости реакции, представленной как [латекс]2А\;{\longrightarrow}\;В[/латекс], дало следующие данные:
    Время (с) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 35,0
    [ А ] ( М ) 1,00 0,952 0,625 0,465 0,370 0,308 0.230
    Таблица 2.

    (a) Определите среднюю скорость исчезновения A между 0,0 и 10,0 с и между 10,0 и 20,0 с.

    (b) Оцените мгновенную скорость исчезновения A за 15,0 с по графику зависимости времени от [ A ]. Каковы единицы этой скорости?

    (c) Используйте скорости, найденные в частях (a) и (b), чтобы определить среднюю скорость образования B между 0.{+}(водный раствор)\;{\longrightarrow}\;3\text{Br}_2(водный раствор)\;+\;3\text{H}_2\text{O}(l)[/latex]

    Если скорость исчезновения Br ( aq ) в конкретный момент реакции составляет 3,5 × 10 −4 M с −1 , то какова скорость появления Br 2 ( aq ) в этот момент?

Глоссарий

средняя ставка
скорость химической реакции, вычисленная как отношение измеренного изменения количества или концентрации вещества к интервалу времени, в течение которого произошло изменение
начальная ставка
мгновенная скорость химической реакции при t = 0 с (сразу после начала реакции)
мгновенная скорость
скорость химической реакции в любой момент времени, определяемая по наклону линии, касательной к графику зависимости концентрации от времени
скорость реакции
мера скорости, с которой протекает химическая реакция
выражение скорости
математическое представление, связывающее скорость реакции с изменениями количества, концентрации или давления реагентов или продуктов в единицу времени

Решения

Ответы на упражнения по химии в конце главы

1. Мгновенная скорость – это скорость реакции в любой конкретный момент времени, период времени настолько короткий, что концентрации реагентов и продуктов изменяются на незначительную величину. Начальная скорость – это мгновенная скорость реакции в момент ее начала (поскольку продукт только начинает образовываться). Средняя ставка – это среднее значение мгновенных ставок за период времени.

3. [латекс]\text{скорость} = +\frac{1}{2}\;\frac{{\Delta}[\text{CIF}_3]}{{\Delta}t} = -\frac {{\Delta}[\text{Cl}_2]}{{\Delta}t} = -\frac{1}{3}\;\frac{{\Delta}[\text{F}_2]}{ {\Delta}t}[/латекс]

5.а – средняя скорость, 0 – 10 с = 0,0375 моль л –1 с –1 ; средняя скорость, 12 — 18 с = 0,0225 моль л -1 с -1 ; (б) мгновенная скорость, 15 с = 0,0500 моль л -1 с -1 ; (в) средняя скорость образования В = 0,0188 моль л -1 с -1 ; мгновенная скорость образования B = 0,0250 моль л −1 с −1

12.

1 Скорости химических реакций — химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определение скорости химической реакции
  • Вывести выражение скорости из сбалансированного уравнения для данной химической реакции
  • Рассчитать скорость реакции на основе экспериментальных данных

Коэффициент является мерой того, как некоторое свойство изменяется во времени.Скорость — это известная скорость, которая выражает расстояние, пройденное объектом за заданный промежуток времени. Заработная плата – это ставка, которая представляет собой сумму денег, заработанную человеком, работающим в течение определенного периода времени. Точно так же скорость химической реакции является мерой того, сколько реагента потребляется или сколько продукта образуется в результате реакции за данный промежуток времени.

Скорость реакции – это изменение количества реагента или продукта в единицу времени. Таким образом, скорость реакции определяется путем измерения временной зависимости некоторого свойства, которое может быть связано с количеством реагента или продукта.Скорости реакций, которые потребляют или производят газообразные вещества, например, удобно определять путем измерения изменений объема или давления. Для реакций с участием одного или нескольких окрашенных веществ скорость можно контролировать с помощью измерений поглощения света. Для реакций с участием водных электролитов скорость можно измерить по изменению проводимости раствора.

Для реагентов и продуктов в растворе их относительные количества (концентрации) удобно использовать для целей выражения скорости реакции.Например, концентрация перекиси водорода H 2 O 2 в водном растворе медленно изменяется с течением времени по мере его разложения в соответствии с уравнением:

2h3O2(вод)⟶2h3O(ж)+O2(г)2h3O2(вод)⟶2h3O(ж)+O2(г)

Скорость разложения пероксида водорода можно выразить через скорость изменения его концентрации, как показано здесь:

скорость разложения h3O2=-изменение концентрации реагентавременной интервал=-[h3O2]t2-[h3O2]t1t2-t1=-Δ[h3O2]Δскорость разложения h3O2=-изменение концентрации реагентавременной интервал=-[h3O2]t2- [h3O2]t1t2-t1=-Δ[h3O2]Δt

Это математическое представление изменения концентрации частиц с течением времени является выражением скорости реакции. В скобках указаны молярные концентрации, а символ дельта (Δ) указывает на «изменение». Таким образом, [h3O2]t1[h3O2]t1 представляет собой молярную концентрацию перекиси водорода в некоторый момент времени t 1 ; аналогично [h3O2]t2[h3O2]t2 представляет собой молярную концентрацию перекиси водорода в более позднее время t 2 ; Δ[H 2 O 2 ] представляет собой изменение молярной концентрации перекиси водорода в течение интервала времени Δ t (то есть t 2 t ).Поскольку концентрация реагента уменьшается по мере протекания реакции, Δ[H 2 O 2 ] является отрицательной величиной. По соглашению скорость реакции является положительной величиной, поэтому это отрицательное изменение концентрации умножается на -1. На рис. 12.2 приведен пример данных, собранных при разложении H 2 O 2 .

Фигура 12.2 Скорость разложения H 2 O 2 в водном растворе снижается по мере уменьшения концентрации H 2 O 2 .

Чтобы получить табличные результаты этого разложения, концентрацию перекиси водорода измеряли каждые 6 часов в течение дня при постоянной температуре 40 °C. Скорость реакции рассчитывали для каждого временного интервала путем деления изменения концентрации на соответствующее приращение времени, как показано здесь для первого 6-часового периода:

-Δ[h3O2]Δt=-(0,500 моль/л-1,000 моль/л)(6,00 ч-0,00 ч)=0,0833 мольл-1ч-1-Δ[h3O2]Δt=-(0,500 моль/л-1,000 моль/ L)(6,00 ч-0,00 ч)=0.0833 мольл-1ч-1

Обратите внимание, что скорость реакции меняется со временем, уменьшаясь по мере протекания реакции. Результаты за последние 6 часов дают скорость реакции:

−Δ[h3O2]Δt=−(0,0625моль/л−0,125моль/л)(24,00ч−18,00час)=0,010мольл−1час−1−Δ[h3O2]Δt=−(0,0625моль/л−0,125моль/ L)(24,00ч-18,00ч)=0,010мольл-1ч-1

Такое поведение указывает на то, что реакция постоянно замедляется со временем. Использование концентраций в начале и в конце периода времени, в течение которого скорость реакции изменяется, приводит к расчету средней скорости реакции за этот интервал времени.В любой конкретный момент времени скорость, с которой протекает реакция, называется ее мгновенной скоростью. Мгновенная скорость реакции в «нулевой момент времени», когда реакция начинается, является ее начальной скоростью. Возьмем аналогию с автомобилем, замедляющимся по мере приближения к знаку «стоп». Начальная скорость автомобиля — аналогичная началу химической реакции — будет показанием спидометра в момент, когда водитель начинает нажимать на тормоз ( t 0 ). Несколько мгновений спустя мгновенная скорость в конкретный момент — назовем ее t 1 — будет несколько меньше, о чем свидетельствуют показания спидометра в этот момент времени.Со временем мгновенная скорость будет продолжать падать, пока не достигнет нуля, когда машина (или реакция) остановится. В отличие от мгновенной скорости, средняя скорость автомобиля не указывается спидометром; но его можно рассчитать как отношение пройденного пути ко времени, необходимому для полной остановки транспортного средства (Δ t ). Как и в случае с замедляющимся автомобилем, средняя скорость химической реакции находится где-то между начальной и конечной скоростями.

Мгновенная скорость реакции может быть определена одним из двух способов.Если экспериментальные условия позволяют измерять изменения концентрации за очень короткие промежутки времени, то средние скорости, рассчитанные, как описано выше, обеспечивают достаточно хорошее приближение к мгновенным скоростям. В качестве альтернативы можно использовать графическую процедуру, которая, по сути, дает результаты, которые были бы получены, если бы были возможны измерения с коротким интервалом времени. На графике зависимости концентрации перекиси водорода от времени мгновенная скорость разложения H 2 O 2 в любой момент времени t представлена ​​наклоном прямой линии, касательной к кривой в этот момент времени. (Рисунок 12.3). Эти наклоны касательной могут быть оценены с помощью исчисления, но процедура для этого выходит за рамки этой главы.

Фигура 12.3 На этом графике показан график зависимости концентрации от времени для 1,000 M раствора H 2 O 2 . Скорость в любой момент времени равна минусу наклона линии, касательной к кривой в этот момент времени. Тангенсы показаны при t = 0 ч («начальная скорость») и при t = 12 ч («мгновенная скорость» при 12 ч).

Химия в повседневной жизни

Скорость реакции в анализе: тест-полоски для анализа мочи

Врачи часто используют одноразовые тест-полоски для измерения количества различных веществ в моче пациента (рис. 12.4). Эти тест-полоски содержат различные химические реагенты, встроенные в небольшие подушечки в различных местах вдоль полоски, которые изменяют цвет при воздействии достаточных концентраций конкретных веществ. В инструкциях по применению тест-полосок часто подчеркивается, что правильное время считывания имеет решающее значение для получения оптимальных результатов.Этот акцент на времени считывания предполагает, что кинетические аспекты химических реакций, происходящих на тест-полоске, являются важными факторами.

Тест на глюкозу в моче основан на двухэтапном процессе, представленном приведенными здесь химическими уравнениями:

C6h22O6+O2→катализаторC6h20O6+h3O2C6h22O6+O2→катализаторC6h20O6+h3O2 2h3O2+2I−→катализаторI2+2h3O+O22h3O2+2I−→катализаторI2+2h3O+O2

Первое уравнение описывает окисление глюкозы в моче с образованием глюколактона и перекиси водорода.Полученная перекись водорода впоследствии окисляет бесцветный йодид-ион с образованием коричневого йода, который можно обнаружить визуально. Некоторые полоски содержат дополнительное вещество, которое вступает в реакцию с йодом, вызывая более отчетливое изменение цвета.

Две показанные выше тестовые реакции по своей природе очень медленные, но их скорость увеличивается за счет специальных ферментов, встроенных в прокладку тест-полоски. Это пример катализа , тема, обсуждаемая далее в этой главе. Обычной тест-полоске на глюкозу для использования с мочой требуется около 30 секунд для завершения реакции цветообразования.Слишком раннее прочтение результата может привести к выводу, что концентрация глюкозы в образце мочи ниже, чем она есть на самом деле ( ложноотрицательных результата ). Слишком долгое ожидание оценки изменения цвета может привести к ложноположительному результату из-за более медленного (не катализируемого) окисления йодид-иона другими веществами, обнаруженными в моче.

Фигура 12,4 Тест-полоски обычно используются для определения наличия определенных веществ в моче человека.Многие тест-полоски имеют несколько прокладок, содержащих различные реагенты, что позволяет обнаруживать несколько веществ на одной полоске. (кредит: Икбал Осман)

Относительные скорости реакции

Скорость реакции может быть выражена как изменение концентрации любого реагента или продукта. Для любой данной реакции все эти выражения скорости просто связаны друг с другом в соответствии со стехиометрией реакции. Скорость общей реакции

можно выразить через снижение концентрации А или увеличение концентрации В.Эти два выражения скоростей связаны стехиометрией реакции:

скорость =-(1a)(ΔAΔt)=(1b)(ΔBΔt) скорость=-(1a)(ΔAΔt)=(1b)(ΔBΔt)

Рассмотрим реакцию, представленную следующим уравнением:

2Nh4(g)⟶N2(g)+3h3(g)2Nh4(g)⟶N2(g)+3h3(g)

Соотношение между скоростями реакции, выраженными через образование азота и потребление аммиака, например, таково:

Это может быть представлено в сокращенном формате, опуская единицы стехиометрического коэффициента:

−12∆мольNh4∆t=∆мольN2∆t−12∆мольNh4∆t=∆мольN2∆t

Обратите внимание, что отрицательный знак был включен в качестве коэффициента для учета противоположных знаков двух изменений количества (количество реагента уменьшается, а количество продукта увеличивается).Для гомогенных реакций как реагенты, так и продукты находятся в одном и том же растворе и, таким образом, занимают один и тот же объем, поэтому молярные количества можно заменить молярными концентрациями:

−12Δ[Nh4]Δt=Δ[N2]Δt−12Δ[Nh4]Δt=Δ[N2]Δt

Точно так же скорость образования H 2 в три раза превышает скорость образования N 2 , потому что на каждый моль произведенного N 2 приходится три моля H 2 .

13Δ[h3]Δt=Δ[N2]Δt13Δ[h3]Δt=Δ[N2]Δt

Рисунок 12.5 иллюстрирует изменение концентраций во времени при разложении аммиака на азот и водород при 1100°С. Наклоны касательных линий при t = 500 с показывают, что мгновенные скорости, полученные для всех трех частиц, участвующих в реакции, связаны их стехиометрическими факторами. Скорость производства водорода, например, наблюдается в три раза выше, чем скорость производства азота:

2,91×10-6М/с9,70×10-7М/с≈32,91×10-6М/с9,70×10-7М/с≈3 Фигура 12.5 Изменение концентраций реагента и продуктов реакции 2Nh4⟶N2+3h3.2Nh4⟶N2+3h3. Скорости изменения трех концентраций связаны стехиометрией реакции, о чем свидетельствуют различные наклоны тангенсов при t = 500 с.

Пример 12.1

Выражения для относительных скоростей реакций
Первым этапом производства азотной кислоты является сжигание аммиака: 4Nh4(г)+5O2(г)⟶4NO(г)+6h3O(г)4Nh4(г)+5O2(г)⟶4NO(г)+6h3O(г)

Напишите уравнения, связывающие скорости расходования реагентов и скорости образования продуктов.

Решение
С учетом стехиометрии этой гомогенной реакции скорости расходования реагентов и образования продуктов составляют: −14Δ[Nh4]Δt=−15Δ[O2]Δt=14Δ[NO]Δt=16Δ[h3O]Δt−14Δ[Nh4]Δt=−15Δ[O2]Δt=14Δ[NO]Δt=16Δ[h3O]Δt
Проверьте свои знания
Скорость образования Br 2 составляет 6,0 × × 10 -6 моль/л/с в реакции, описываемой следующим суммарным ионным уравнением: 5Br-+BrO3-+6H+⟶3Br2+3h3O5Br-+BrO3-+6H+⟶3Br2+3h3O

Напишите уравнения, связывающие скорости расходования реагентов и скорости образования продуктов.

Отвечать:

-15Δ[Br-]Δt=-Δ[BrO3-]Δt=-16Δ[H+]Δt=13Δ[Br2]Δt=13Δ[h3O]Δt-15Δ[Br-]Δt=-Δ[BrO3-]Δt =-16Δ[H+]Δt=13Δ[Br2]Δt=13Δ[h3O]Δt

Пример 12.2

Выражения скорости реакции для разложения H
2 O 2 График на рис. 12.3 показывает скорость разложения H 2 O 2 с течением времени: 2h3O2⟶2h3O+O22h3O2⟶2h3O+O2

На основании этих данных мгновенная скорость разложения H 2 O 2 при t = 11. 1 час определяется как
3,20 ×× 10 −2 моль/л/ч, то есть:

−Δ[h3O2]Δt=3,20×10-2моль л-1ч-1-Δ[h3O2]Δt=3,20×10-2моль л-1ч-1

Какова мгновенная скорость производства H 2 O и O 2 ?

Решение
Стехиометрия реакции показывает, что −12Δ[h3O2]Δt=12Δ[h3O]Δt=Δ[O2]Δt−12Δ[h3O2]Δt=12Δ[h3O]Δt=Δ[O2]Δt

Следовательно:

12×3,20×10-2мольл-1ч-1=Δ[O2]Δt12×3,20×10-2мольл-1ч-1=Δ[O2]Δt

и

Δ[O2]Δt=1,60×10-2мольл-1ч-1Δ[O2]Δt=1.60×10-2мольл-1ч-1
Проверьте свои знания
Если скорость разложения аммиака NH 3 при 1150 К составляет 2,10 × × 10 -6 моль/л/с, какова скорость образования азота и водорода?

Отвечать:

1,05 ×× 10 −6 моль/л/с, N 2 и 3,15 ×× 10 −6 моль/л/с, H 2 .

7.3 Измерение скорости реакции | Скорость и степень реакции

7.3 Измерение скорости реакции (ESCN3)

То, как измеряется средняя скорость реакции, будет зависеть от того, что это за реакция, какова являются реагентами и какие образуются продукты. Оглянитесь назад на реакции, которые обсуждались так далеко. Как в каждом случае измеряли среднюю скорость реакции? Следующие примеры даст вам некоторые идеи о других способах измерения средней скорости реакции:

temp text

Измерение объема газа, произведенного в единицу времени (ESCN4)

Объем газа, образующегося в результате реакции, может быть измерен путем сбора газа в шприц (рис. 7.4).

Рисунок 7.4: Метод газового шприца.

По мере образования большего количества газа поршень выталкивается, и объем газа в шприце можно записать.

Измеряя объем через заданные промежутки времени, мы можем построить график данных (рис. 7.5) и отсюда определить скорость реакции.

Рисунок 7.5: График объема газа, собранного за заданные интервалы времени.

Примеры реакций с образованием газа перечислены ниже:

  • Реакции с образованием газообразного водорода:

    Когда металл реагирует с кислотой , выделяется газообразный водород. То водород можно собрать в пробирку.Шина с подсветкой можно использовать для проверки на водород. Звуковые шоу « pop » что водород присутствует.

    Например, магний реагирует с серной кислотой с образованием сульфата магния. и водород.

    \[\text{Mg}(\text{s}) + \text{H}_{2}\text{SO}_{4}(\text{aq}) \to \text{MgSO}_{4}(\text{водный}) + \text{H}_{2}(\text{g})\]

  • Реакции с образованием диоксида углерода:

    Когда карбонат реагирует с кислотой , выделяется углекислый газ. произведено.При пропускании углекислого газа через известковая вода получается известковая вода молочный . Горящая шина также остановит сжигание (гасить) в присутствии \(\text{CO}_{2}\) газ. Это простые тесты на наличие углекислый газ.

    Например, карбонат кальция реагирует с соляной кислотой с образованием хлорид кальция, вода и углекислый газ.

    \[\text{CaCO}_{3}(\text{s}) + 2\text{HCl}(\text{aq}) \to \text{CaCl}_{2}(\text{водный}) + \text{H}_{2}\text{O}(ℓ) + \текст{СО}_{2}(\текст{г})\]

  • Реакции с образованием кислорода:

    Перекись водорода разлагается в присутствии оксида марганца(IV) катализатор для получения кислорода и воды.

В эксперименте с цинком и соляной кислотой учащиеся собирают газ в воздушный шар. Не поджигайте газ в воздушном шаре и не позволяйте ему находиться рядом с пламя. Будет взрыв.

Измерение скорости реакции

Цель

Для измерения влияния концентрации на среднюю скорость реакции.{-3}$}\) соляная кислота \((\text{HCl})\)

  • Две конические колбы, два стакана, два баллона, бунзеновская горелка, щепка деревянная

  • Метод

    Не допускайте попадания соляной кислоты (\(\text{HCl}\)) на руки. Мы рекомендуется использовать перчатки и защитные очки при работе с кислоты и обращаться с осторожностью.

    1. Маркировка конической колбы A . Взвешивание \(\text{5}\) \(\text{g}\) гранул цинка.

      Повторите то же самое со второй конической колбой, но назовите ее B .

    2. Маркировка стакана \(\text{1}\) . Налейте \(\text{10}\) \(\text{cm$^{3}$}\) \(\text{HCl}\) в него. {3}$}\) \(\text{HCl}\) до этой секунды стакан.

    3. Быстро: Налейте жидкость в стакан \(\text{1}\) в коническую колбу A и налейте жидкость в стакан \(\text{2}\) в коническую колбу Б .Плотно прикрепите по одному шарику к каждому коническая колба.

    4. Обратите внимание, какой шар наполнился быстрее.

    5. Заполните пробирку образовавшимся газом.Светлый только газ в пробирке. Хранить открытый огонь вдали от воздушных шаров.

    Уравнение этой реакции:

    \(\text{Zn}(\text{s}) + 2\text{HCl}(\text{aq})\) \(\to\) \(\text{ZnCl}_{2}(\text{водн.}) + \text{H}_{2}(\text{g})\)

    Результаты

    • В каком стакане был более концентрированный раствор \(\текст{HCl}\)?

    • Какой шар наполнится быстрее?

    • Что произошло, когда вы подожгли газ в пробирке?

    Выводы

    Более концентрированный раствор приводил к более высокой скорости реакции (т. е. в баллон наполняется газом \(\text{H}_{2}\) быстрее). Тест на газообразный водород привел бы к громкому хлопку , когда горит шину помещали рядом с горлышком пробирки.

    Реакции осаждения (ESCN5)

    В реакциях, где образуется осадок , количество осадка, образовавшегося в период времени можно использовать как меру скорости реакции.Например, когда натрий тиосульфат реагирует с кислотой, образуется желтый осадок серы. Реакция выглядит следующим образом:

    Когда в результате реакции между двумя жидкостями образуется нерастворимое соединение, твердый материал будет образовываться в жидкости. Это твердое вещество называется осадком.

    \(\text{Na}_{2}\text{S}_{2}\text{O}_{3}(\text{водный}) + 2\text{HCl}(\text{водный} )\) \(\к\) \(2\text{NaCl}(\text{водн.}) + \text{SO}_{2}(\text{водн.}) + \text{H}_{2}\text{O}(ℓ) + \текст{S}(\текст{s})\)

    Один из способов оценить среднюю скорость этой реакции — провести исследование в коническую колбу и положить лист бумаги с черным крестом под дно колба.В начале реакции крест будет хорошо виден при загляните в колбу (рис. 7.6). Однако по мере протекания реакции и образования большего количества осадка крест постепенно станет менее четким и, в конце концов, совсем исчезнет. Измерение времени, которое требуется для этого, даст представление о реакции ставка. Обратите внимание, что невозможно собрать образующийся \(\text{SO}_{2}\) газ. в реакции, так как хорошо растворяется в воде.

    Рисунок 7.6: В начале реакции между тиосульфатом натрия и соляной кислоты, если осадок не образовался, крест у хорошо видно дно конической колбы.Как осадок формы меньше его можно увидеть.

    Для реакции тиосульфата натрия с соляной кислотой хорошо бы разбейте свой класс на группы и поручите им разные эксперименты в это время. точка. Они могут отчитаться перед остальным классом.

    Этот эксперимент рекомендуется для неформальной оценки в CAPS.Не забудьте напомнить учащиеся о процедурах безопасности в лаборатории, особенно при работе с кислотами. {3}$}\) тиосульфата натрия \(\text{Na}_{2}\text{S}_{2}\text{O}_{3}\) решение.{3}$}\) стеклянные стаканы, мерные цилиндры, бумага и маркер, секундомер или таймер

    Метод

    Не допускайте попадания соляной кислоты (\(\text{HCl}\)) на руки.Мы рекомендуется использовать перчатки и защитные очки при работе с кислоты и с которыми нужно обращаться осторожно.

    Один из способов измерить среднюю скорость этой реакции — поместить кусочек бумагу с крестом под реакционным стаканом, чтобы увидеть, как долго он до тех пор, пока крест не будет виден из-за образования серы осадок. {3}$}\) \(\text{HCl}\).Теперь добавьте это \(\text{HCl}\) к раствору, который уже находится в первый стакан (NB: убедитесь, что вы всегда очищаете мерный цилиндр, которым вы пользовались до того, как использовать его для другое химическое вещество).

  • Используя секундомер с секундомером, запишите время, которое потребуется для осадка, который образуется, чтобы заблокировать крест.{3}$}\) \(\text{HCl}\), время реакцию и запишите результаты, как вы это сделали до.

  • Продолжите эксперимент, разбавив раствор А, как показано на рисунке. ниже.{3}$}\)) Время (с) \(\текст{1}\) \(\текст{60}\) \(\текст{20}\) \(\текст{10}\) \(\текст{2}\) \(\текст{50}\) \(\текст{30}\) \(\текст{10}\) \(\текст{3}\) \(\текст{40}\) \(\текст{40}\) \(\текст{10}\) \(\текст{4}\) \(\текст{30}\) \(\текст{50}\) \(\текст{10}\) \(\текст{5}\) \(\текст{20}\) \(\текст{60}\) \(\текст{10}\) \(\текст{6}\) \(\текст{10}\) \(\текст{70}\) \(\текст{10}\)

    Уравнение реакции между тиосульфатом натрия и соляной кислота:

    \(\text{Na}_{2}\text{S}_{2}\text{O}_{3}(\text{водный}) + 2\text{HCl}(\text{водный} )\) \(\to\) \(2\text{NaCl}(\text{водный}) + \text{SO}_{2}(\text{водный}) + \text{H}_{2}\text{O}(ℓ) + \text{S}(\text{s})\)

    Результаты

    • Рассчитайте скорость реакции в каждом стакане. Помните, что:

      скорость образования продукта = \(\dfrac{ \text{образовавшийся молярный продукт}}{\text{время реакции (с)}}\)

      В этом эксперименте вы останавливаете каждый эксперимент, когда образуется примерно такое же количество осадка ( крест блокируется осадком).Так что родственник скорость реакции можно определить с помощью следующих уравнение:

      скорость реакции = \(\dfrac{1}{\text{время (с)}}\)

    • Представьте свои результаты на графике. Концентрация будет на оси x и скорость реакции по оси ординат. Обратите внимание, что оригинальный объем \(\text{Na}_{2}\text{S}_{2}\text{O}_{3}\) можно использовать как мера концентрации.

    • Почему было важно сохранить объем \(\text{HCl}\) постоянный?

    • Опишите взаимосвязь между концентрацией и реакцией ставка.

    Выводы

    Чем выше концентрация реагентов, тем быстрее средний скорость реакции.

    Изменения цвета (ESCN6)

    В некоторых реакциях изменение цвета говорит нам о том, что реакция идет.Чем быстрее меняется цвет, тем выше скорость реакции.

    Например, при титровании этановой кислоты (уксусной кислоты) гидроксидом натрия индикатор добавляют фенолфталеин. Раствор прозрачен в кислом растворе и меняется на розовый, когда реакция завершена. Если концентрация основания увеличилось, изменение цвета произошло бы быстрее (после того, как меньший объем базы был добавлено), показывая, что более высокая концентрация основания увеличивает скорость реакции. {-}(\текст{вод}) + \текст{Н}_{2}\текст{О}(ℓ)\]

    Изменения массы (ESCN7)

    Для реакции, в результате которой выделяется газ, можно измерить массу реакционного сосуда во времени. Потеря массы показывает количество газа, которое образовалось и вышло из реакционный сосуд (рис. 7.7).

    Рис. 7.7: Изменение массы, указывающее на потерю газа (фото tjmwatson на Фликре).

    Если реакционный сосуд запечатан, этот метод не работает.

    Рисунок 7.8: a) График зависимости массы образца от времени и б) график зависимости потери массы от времени.

    Обратите внимание на разницу между двумя графиками на рис. 7.8. Масса образца будет уменьшаться по мере протекает реакция. Масса, потерянная из образца, будет увеличиваться по мере протекания реакции. Потерянный материал (обусловливающий потерю массы) можно собрать и измерить (для пример с методом газового шприца, как показано на рисунке 7.4).

    экспериментальных методов измерения скорости реакции | Химия

    Скорость реакции можно изучать, определяя изменение концентрации реагентов или продуктов в зависимости от времени.

    Изменения концентрации можно измерить экспериментальными методами, такими как поляриметрия, спектроскопия или измерение давления.

    В поляриметрии используется плоскополяризованный свет с электрическим полем, ориентированным только вдоль одной плоскости. Он измеряет способность соединений вращать поляризованный свет, что зависит от молекулярной структуры присутствующего соединения.

    Рассмотрим гидролиз сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы. Поляриметр используется для измерения степени вращения плоскополяризованного света, проходящего через реагирующий раствор сахарозы.Сахароза вызывает вращение по часовой стрелке, тогда как глюкоза и фруктоза вызывают вращение против часовой стрелки.

    Путем измерения степени вращения света через заданные промежутки времени можно рассчитать относительные концентрации сахарозы, глюкозы или фруктозы и определить скорость реакции.

    Скорость реакции можно также измерить с помощью спектрофотометрических методов, использующих способность реагентов или продуктов поглощать свет с определенной длиной волны. Чем выше концентрация исследуемого вещества, тем интенсивнее будет его светопоглощение.

    Например, бесцветный газообразный водород реагирует с фиолетовыми парами йода с образованием бесцветного йодистого водорода. Пары йода поглощают свет в желто-зеленой области и отражают фиолетовый свет.

    Во время реакции спектрофотометр измеряет количество света, поглощенного образцом, и анализирует прошедший свет. Таким образом, по мере протекания реакции снижение концентрации паров йода наблюдается по уменьшению поглощения желто-зеленого света.

    Используя закон Бера-Ламберта, можно рассчитать интенсивность света, поглощаемого в разные моменты времени, и связать ее с изменениями концентрации.

    В качестве альтернативы, если одним из реагентов или продуктов является газ, измерения давления используются для определения скорости реакции путем отслеживания изменений давления.

    Например, при разложении перекиси водорода скорость реакции изучается с помощью манометра для контроля давления выделяющегося газообразного кислорода. По мере развития реакции и выделения большего количества газообразного кислорода давление повышается.

    Используя уравнение идеального газа, значения давления, зарегистрированные в различные моменты времени, преобразуются в концентрации.Изменение концентрации в зависимости от времени используется для определения скорости реакции.

    Для продолжительных реакций образцы или аликвоты можно брать из реакционной смеси через равные промежутки времени. Относительные концентрации затем измеряются с использованием инструментальных методов, таких как газовая хроматография, масс-спектрометрия или титрование, для расчета скорости реакции.

    Химия. Скорости реакций

    Скорость реакции является мощным диагностическим инструментом.Узнав, как быстро производятся продукты и что вызывает замедление реакции, мы можем разработать методы улучшения производства. Эта информация необходима для крупномасштабного производства многих химикатов, включая удобрения, лекарства и предметы домашнего обихода.

    Как мы контролируем скорость реакции?

    Во-первых, важно понять, что такое скорость реакции. Когда происходит реакция, молекулы сталкиваются друг с другом с достаточной энергией, чтобы реагенты расщеплялись или превращались в новый вид, известный как продукт (часто существует более одного продукта).Таким образом, скорость реакции фактически представляет собой скорость образования продукта, а также скорость, с которой расходуется реагент. Поскольку реакции требуют, чтобы молекулы преодолели определенный энергетический барьер, чтобы успешно столкнуться, скорость реакции часто указывает, адекватны ли условия для этого. Например, низкая скорость реакции может указывать на то, что не так много столкновений происходит с достаточной силой, чтобы разорвать химические связи реагентов, поэтому продукт производится не так быстро.Если это известно, производители могут найти лучший способ увеличить количество успешных столкновений молекул, чтобы увеличить выход.

    Итак, важно уметь измерять скорость реакции, но как мы это делаем? Было бы очень сложно контролировать производство или использование конкретного химического вещества, поскольку реакции часто представляют собой запутанную смесь, но довольно часто мы можем наблюдать очевидные побочные эффекты, которые легко измерить. Например, экзотермическая реакция может выделять тепло, и мы можем отслеживать изменение температуры с течением времени.Другие реакции, такие как добавление соляной кислоты к образцу магния, производят газообразный водород. Это производит шипение (шикарное слово для пузырей!). Пузырьки можно легко подсчитать, и сравнение количества пузырьков, образующихся за заданное время, когда вы меняете другой аспект реакции, такой как температура или концентрация кислоты, позволяет нам увидеть, как изменяется скорость реакции.

    Еще один распространенный эксперимент уровня А, с которым вы можете столкнуться, — это часы с йодом. На этот раз за реакцией следят, записывая, сколько времени требуется, чтобы увидеть, как раствор меняет цвет, и это объясняется в видео ниже.Важно убедиться, что все в экспериментах одинаково, за исключением переменной, которую вы меняете, в данном случае концентрации тиосульфата, чтобы предотвратить ложные результаты. Может помочь работа в парах: один человек нажимает на таймер, а другой запускает реакцию, чтобы вы могли запускать часы в одном и том же месте для каждого эксперимента.

     Зачем нам знать скорость реакции?

     

    Скорость реакции

     Уравнения скорости реакции

    Это то, что заставляет всех нервничать; уравнения! Они могут выглядеть сложными и иногда напоминать совершенно другой язык, но на самом деле они очень полезны. Они позволяют нам выяснить, какие реагенты ответственны за скорость реакции, из очень простых экспериментальных измерений, таких как упомянутые выше.

    Во время экзамена или в классе вам могут дать таблицу данных, которая показывает, как изменяется скорость реакции при изменении концентрации каждого из реагентов. Из этой информации мы можем составить уравнение скорости.

    Уравнения скорости принимают форму:

    k – константа скорости.Это значение, которое говорит нам, насколько быстрой или медленной является реакция. Поскольку на скорость реакции может влиять ряд переменных, таких как температура или концентрация реагента, константа скорости также будет варьироваться. Все, что заключено в квадратные скобки ([]), просто означает, что мы имеем в виду концентрацию реагента в скобках, в данном случае концентрацию А и В. Последние две буквы, m и n, даны как степени концентрации . Числа, которые заменяют m и n, показывают, как скорость зависит от отдельного реагента. Это известно как порядок реакции для этого вида.

    Если скорость реакции не меняется при изменении концентрации А, то мы знаем, что скорость не зависит от А. В этом случае мы можем записать m равным нулю и сказать, что порядок относительно А равен нулю. Все, что находится в нулевой степени, равно единице, поэтому мы можем удалить его, поскольку мы просто умножаем остальную часть уравнения скорости на единицу. Это легко!

    Для реакций первого порядка m равно единице. Поскольку A в степени 1, мы можем просто написать [A].На практике это означает, что по мере увеличения концентрации А скорость реакции будет увеличиваться в той же пропорции, например, если вы удвоите количество А, скорость также удвоится. Тот же принцип применяется к реакции второго порядка, но на этот раз m равно 2, поэтому, если вы удвоите A, вы получите в два раза больше исходного количества A в степени 2, а 22 равно 4. Таким образом, если вы удвоите A, скорость реакции увеличится в четыре раза.

    Отлично, А сделано, а Б? Что ж, удобно, это то же самое, что облегчает жизнь всем! Вас никогда не попросят сделать заказ более чем на 2, и если реагентов больше 2, не беспокойтесь, просто добавьте их, как вы сделали с A и B.

    Лабораторные признания

    В подкасте Labor Confessions исследователи рассказывают о своем лабораторном опыте в контексте практических оценок уровня A. В этом эпизоде ​​мы рассмотрим соответствующие устройства для записи измерений и измерения скорости реакции методами непрерывного мониторинга и начальной скорости.

    Скорости реакции в промышленности

    Способность интерпретировать данные о скорости реакции необходима во многих областях производства и исследований.Одним из наиболее важных отраслевых приложений является процесс Хабера, который вы, возможно, изучали на GCSE или A Level. Это включает преобразование газообразного азота и водорода в аммиак, а аммиак имеет широкий спектр применений от чистящих средств до оружия. Наблюдая за скоростью, Габер обнаружил, что скорость реакции во многом зависит от того, что тройную связь в азоте очень трудно разорвать. Он и его помощник смогли разработать катализаторы, которые позволили этому процессу происходить гораздо быстрее. Этому процессу уже 100 лет, но он используется до сих пор!

    Следующие шаги

     

    Эти ссылки предоставляются для удобства и только в информационных целях; они не являются подтверждением или одобрением Бирмингемским университетом какой-либо информации, содержащейся на внешнем веб-сайте. Университет Бирмингема не несет ответственности за точность, законность или содержание внешнего сайта или последующих ссылок. Пожалуйста, свяжитесь с внешним сайтом для получения ответов на вопросы, касающиеся его содержания.

    Chem4Kids.com: Реакции: Измерение реакций


    Ученые любят знать скорости реакций. Им также нравится измерять различные виды ставок. Каждая скорость, которую можно измерить, говорит ученым что-то свое о реакции. Мы собираемся потратить немного времени, чтобы рассмотреть несколько различных показателей скорости реакции.

    Скорость прямой реакции: Скорость прямой реакции, когда реагентов объединяются в продуктов .

    Скорость обратной реакции: Скорость обратной реакции, когда продукты распадаются на реагенты.

    Чистая ставка: Курс вперед минус курс назад.

    Средняя скорость: Скорость всей реакции от начала до конца.

    Мгновенная скорость: Скорость реакции в один момент времени. Некоторые реакции могут происходить быстро в начале, а затем замедляться. У вас есть одна средняя скорость, но мгновенных ставок могут рассказать вам всю историю.

    Ученые измеряют все эти скорости, определяя концентраций молекул в смеси. Если вы узнаете концентрацию молекул в два разных момента времени, вы сможете узнать, в каком направлении движется реакция и с какой скоростью она идет. Даже если концентрации в двух точках измерения равны, ученые все равно чему-то учатся. Если концентрации стабильны в течение двух измерений, реакция находится в точке равновесия.

    Нам еще многое предстоит узнать об измерении скоростей реакций. Поскольку многие реакции протекают в несколько стадий, необходимо измерять скорость каждой стадии. Всегда будет один шаг, который происходит с самой низкой скоростью. Этот самый медленный шаг называется ограничивающим скорость шагом . Этот ограничивающий скорость этап является единственной реакцией, которая действительно определяет, насколько быстро может протекать общая реакция. Если у вас есть шесть шагов в вашей серии реакций, а третий шаг идет невероятно медленно, это шаг, ограничивающий скорость.Что касается общей реакции, ни одна из других скоростей не имеет значения. Если вы хотите ускорить общую реакцию, сосредоточьтесь на самом медленном шаге. Не забывайте, что если вы ускорите только один шаг, другой шаг может стать новым шагом ограничения скорости. Вы всегда должны понимать, как все этапы участвуют в общей реакции.

    Странное пламя на МКС (видео [email protected])


    Скорость и степень химических изменений

    Скорость или скорость реакции могут измерять, сколько продукта образуется за определенное время.

    Скорость реакции может изменяться в результате изменения температуры, концентрации, давления и присутствия катализаторов.

    При рассмотрении химических реакций необходимо учитывать некоторые основные принципы: реакция может происходить только в том случае, если частицы реагента сталкиваются с достаточной энергией (энергией активации), и что чем чаще частицы сталкиваются, тем больше доля столкновений с достаточной энергией и следовательно, больше скорость реакции.

    Пока все понятно.Итак, давайте рассмотрим некоторые другие факторы, которые следует учитывать при обсуждении химических изменений.

    Увеличение концентрации или давления реагентов в растворе увеличивает скорость реакции, поскольку в том же объеме присутствует больше реагирующих частиц.

    Как мы упоминали в самом начале, чтобы произошла реакция, частицы (атомы, ионы или молекулы) должны столкнуться с достаточной энергией (энергией активации), чтобы прореагировать. Это известно как теория столкновений. Чем плотнее частицы реагентов, тем больше столкновений будет происходить в единицу времени.

    Температура также может влиять на скорость реакции. Если температура реакции увеличивается, это, в свою очередь, увеличивает скорость реакции, поскольку частицы могут сталкиваться с большей энергией.

    Во многих случаях в реакцию можно добавить катализатор, чтобы ускорить процесс. Катализатор – это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, не подвергаясь при этом химическому изменению. Катализаторами часто являются драгоценные металлы, такие как золото и платина.

    Катализаторы уменьшают количество израсходованного ископаемого топлива и предотвращают выделение углекислого газа при его сжигании.

    Катализаторы часто используются в виде порошков или гранул. Это связано с тем, что они имеют большую площадь поверхности. Частицы внутри большого куска твердого вещества не могут столкнуться с окружающими частицами, поэтому происходит меньше реакций. Однако в порошке, площадь поверхности которого намного больше, больше частиц твердого вещества может столкнуться с другими реагирующими частицами, поэтому реакция протекает быстрее.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *