От какого фактора не зависит скорость химических реакций: Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций

Содержание

Факторы, влияющие на скорость химической реакции (11 класс)

Тема «Факторы, влияющие на скорость химической реакции».

Цель:

  • учащиеся должны знать факторы влияющие на скорость химических реакций;

  • продолжить развитие логического мышления основываясь на знаниях учащихся;

  • продолжить формирование научной картины мира.

ФОУД урок

Тип урока изучение нового материала.

Вид урока урок- лабораторная.

Оборудование: HCl р-р, HCl конц., Fe порошок, H2O2, MnO2, железный гвоздь, гранулы Zn, спиртовки, пробирки, BaCl2, Na2SO4,

Ход урока.

1. Организация класса, ТБ.

2. Актуализация знаний.

1. Что такое скорость реакции?

Скорость реакции- это изменение концентрации веществ за промежуток времени.

2. Что такое энергия активации?

Энергия активации- это минимальный избыток энергии, который должна иметь частица, чтобы произошло эффективное соударение.

3. По каким формулам рассчитывается скорость гомо- и гетерогенных реакций?

Вы знаете, что на движение человека влияет ветер, скользкая дорога и т.д. В химии на скорость реакций также влияют различные факторы. И тема нашего сегодняшнего урока: «Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

3. Изучение нового материала.

1.Самым основным фактором от которого зависит скорость реакции-

природа реагирующих веществ. Что мы понимаем под природой? Состав, строение и взаимное влияние атомов.

Но как, с помощью чего, из-за какого фактора может сказываться природа реагирующих веществ на скорость реакции? Энергия активации. Действительно, энергия активации- этот тот фактор с помощью которого сказывается влияние реагирующих веществ. В учебнике у вас на странице есть значения при которых скорость реакций высокая, низкая, средняя.

Давайте подтвердим это опытным путем. Проведем реакцию между хлоридом бария и сульфатом натрия. Что наблюдаем?

Мгновенно выпадает осадок. Запишем уравнение реакции и укажем, что Еакт. < 40 кДж/моль.

2. Следующий фактор- поверхность соприкосновения веществ. Проведем опыт. Возьмите HCl р-р. Прилейте её в 2 пробирки: в первой находится железный гвоздь, во второй железный порошок. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакции. Давайте сравним результаты опытов.

Порошок реагирует с кислотой быстрее, так как поверхность соприкосновения реагирующих веществ выше, чем у гвоздя.

3. Еще один фактор- концентрация. Проведите реакцию взаимодействия цинка с HCl р-р, HCl конц.. Какой вывод делаем? Чем выше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость реакции. Таким образом скорость прямо пропорциональна концентрации. На основе большого экспериментального материала в 1867г. К.Гульберг и П. Ваге и независимо от них в 1865русский ученый Бекетов Н.И. сформулировали основной закон химической кинетики или закон действующих масс: скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехеометрическим коэффициэнтов.

Если представить уравнение в общем виде, то получим следующее: аА+ вВ= с АВ V= k СаА С В, где k- константа скорости реакции, она находится экспериментально, но численно она равна скорости реакции если концентрации реагирующих веществ равно 1. Это уравнение еще называют кинетическим уравнением. Используя это уравнение необходимо помнить, что концентрация твердого вещества не учитывается.

4. Следующий фактор-температура. Действие этого фактора также проверим на опыте. Возьмите две пробирки налейти в каждую раствор соляной кислоты и опустите гранулу цинка. Одну из пробирок нагрейте. Сравните процессы происходящие в двух пробирках, сделайте выводы. Запишите уравнения реакций. При нагревании скорость реакции увеличивается.

В 1884г. Я. Г. Вант-Гофф установил, что при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Число, которое показывает во сколько раз увеличилась скорость реакции называется температурным коэффициентом. Математически Правило Вант-Гоффа выражается так:

5. Последний фактор- катализатор. Что такое катализатор? Катализатор- это вещество, участвующие в хим. реакциях и изменяющие её скорость или направление, но по окончании реакции остается неименным качественно количественно.

Как называются реакции протекающие с катализаторами? Каталитические или катализ. Как вы думаете, какие виды катализа существуют? Гомогенный и гетерогенный. При гомогенном катализе катализатор и реагирующее вещество находится в одинаковых агрегатных состояниях.

При гетерогенном катализе катализатор и реагирующее вещество находится в разных агрегатных состояниях.

4. Закрепление материала.

1. Составьте кинетические уравнения следующих реакций:

H2 + I2 = 2HI

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2. Реакция между веществами А и В протекает в одну стадию по уравнению 2А+В=С; концентрация ве-ва А= 6 моль/л, ве-ва В= 5 моль/л, k=0,5 л моль с . Вычислите скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 45% ве-ва В.

5. Домашнее задание.

& 13 до конца, записи в тетради. Упр.№1-5 с.140.

2-3 мин.

Беседа,

Словесный метод.

Словесный метод.

Учащиеся в тетрадях перечисляют факторы.

Наглядный метод.

Учащиеся выполняют опыты. Наглядный метод.

Наглядный метод.

Записывают в тетрадях.

Наглядный метод.

Выполнение опыта учащимися.

Наглядный метод.

Словесный метод. Рассказ учителя.

Словесный метод.

Запись на доске.

Факторы, влияющие на химическое равновесие

    Равновесная концентрация в ионите меньше полной обменной емкости, когда обратная реакция ионного обмена считается полностью подавленной.
На равновесную концентрацию влияют все факторы, определяющие химическое равновесие реакции ионного обмена, включая величину pH и температуру. [c.211]

    Скорость реакции зависит от мно] их причин. На нее влияют природа и концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, степень измельчения (в реакциях с участием твердых веществ), среда (для реакций в растворах), форма сосуда (в цепных реакциях ), интенсивность света (в фотохимических реакциях), потенциал электродов (в электрохимических реакциях), мощность дозы излучения (в радиационнохимических процессах). Таким образом, лишь некоторые из факторов, действующих на скорость реакции, одновременно оказывают влияние на химическое равновесие. В связи с этим надо отметить огромную трудность учета действия различных факторов на скорость реакции и, тем более, количественной их оценки. [c.102]


    Какие факторы влияют на скорость и равновесие химической реакции  
[c. 103]

    В отличие от других факторов, интенсифицирующих химический процесс, катализатор влияет только на скорость химической реакции и не влияет на термодинамику, лишь ускоряя достижение состояния равновесия. [c.127]

    Давление в процессах контактирования имеет весьма существенное значение. Оно сдвигает химическое равновесие н желаемом направлении, влияет на скорость процессов и на производительность аппаратуры. Однако в промышленности органических полупродуктов контактные процессы проводятся большей частью при давлении, близком к атмосферному (1,2—1,5 ama), поэтому в рассматриваемых процессах давление не является решающим фактором. [c.408]

    Перечислите факторы, которые одновременно влияют на равновесие и скорость химических реакций, а также те факторы, которые влияют или только на равновесие, или только на скорость реакции. 

[c.289]

    В предыдущих параграфах было выяснено, как влияют изменения условий проведения реакций (концентраций реагирующих веществ, давления, температуры) на состояние равновесия химической системы. Действие этих факторов, а также любых других, влияющих на химическое равновесие, обобщается принципом Ле Шателье—Брауна (1884—1887), который в одной из современных формулировок гласит Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, смещающее это равновесие, то равновесие смещается в сторону, указанную данным воздействием (ослабляющую его действие), до тех пор, пока нарастающее в системе противодействие не станет равно оказанному действию . [c.194]

    Какие факторы влияют на положение химического равновесия в реальных растворах  

[c.115]

    Во всех известных случаях комплекс образуется и разрушается настолько быстро, что невозможно записать отдельно сигналы водорода в свободной молекуле Айв комплексе А-В вместо этого наблюдается только один сигнал, соответствующий атому водорода в среднем окружении. Пусть равновесная смесь содержит п молей комплекса А-В и 1 — п молей свободного А тогда время жизни атома водорода распределится между комплексным и свободным состояниями в отношении п (1 — п) и химический сдвиг приобретет соответствующее значение. Однако сдвиг будет зависеть от температуры, а также от концентраций веществ А и В, так как эти факторы влияют на состояние равновесия и поэтому изменяют среднее окружение. Путем систематического изменения концентрации можно, применив метод экстраполяции, найти сдвиг, характерный для комплекса А-В. [c.82]


    Какие факторы влияют на состояние химического равновесия  [c.85]

    Влияние химической природы составляющих данную соль ионов на степень и константу гидролиза было уже подробно рассмотрено выше. Ввиду обратимости гидролиза равновесие этого процесса зависит от всех тех факторов, которые влияют на равновесие реакций ионного обмена. Например, оно смещается в сторону разложения исходной соли, если получающиеся продукты (чаще всего в виде основных солей) малорастворимы. Добавляя к системе избыток одного из образующихся при реакции веществ (обычно кислоты или щелочи), можно, в соответствии с законом действующих масс, сместить равновесие в сторону обратной реакции. Напротив, добавление избытка воды, т. е. разбавление раствора, в соответствии с законом действующих масс, ведет к тому, что гидролиз протекает полнее. Влияние температуры на степень гидролиза вытекает из принципа Ле Шателье. Процесс гидролиза является эндотермическим (поскольку реакция нейтрализации, являющаяся обратной процессу гидролиза, экзотермич-на). С повышением температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, т. е. процесс гидролиза усиливается. [c.158]

    Одним из важных факторов, влияющих на скорость химических процессов, является давление. Для реакций, протекающих в присутствии катализатора, давление может влиять на значение константы скорости, время контакта, адсорбцию идр. Изменение давления может оказывать влияние на смещение химического равновесия и, следовательно, на конверсию исходных веществ в продукты реакций. [c.137]

    За ходом реакции (1) мы можем наблюдать по постепенному исчезновению бурой окраски, обусловленной двуокисью азота NOa. Вначале NOa расходуется при реакции, и интенсивность окраски уменьшается. Однако с некоторого момента окраска перестает изменяться. Когда в реагирующей химической системе не наблюдается никаких изменений, считается, что эта система достигает состояния равновесия. При рассмотрении этого состояния возникает много интересных вопросов. Как установить, что достигнуто равновесие Что происходит с молекулами в состоянии равновесия Какие факторы влияют на состояние равновесия Каков состав газовой смеси при равновесии В этой главе мы найдем ответы на эти вопросы [c.209]

    Давление в процессах контактирования, вообще говоря, играет весьма существенную роль. Оно сдвигает химическое равновесие в ту или другую сторону, влияет на скорость проведения процессов и производительность аппаратуры. Однако контактные процессы в промышленности органических полупродуктов и красителей проводятся практически при атмосферном давлении (1,2—1,5 ата) и поэтому давление рассматривается в дальнейшем как фактор, не имеющий решающего значения.[c.385]

    Скорость реакции зависит от многах факторов. На нее влияют природа и концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, степень измельчения (в реакциях с участием твердых веществ), среда (для реакций в растворах), форма сосуда (для цепных реакций), интенсивность света (для фотохимических реакций), потенциал электродов (для электрохимических реакций), мощность дозы излучения (для радиационнохимических процессов). Лишь некоторые из этих факторов одновременно оказывают влияние на химическое равновесие. [c.231]

    На равновесие и скорость ионного обмена в цеолитах, а также на прочность связей катионов в структуре влияют следующие факторы физико-химические свойства катиона, концентрация и степень диссоциации соли в равновесном растворе и радиус замещающего катиона (чем он меньше, тем больше скорость ионного обмена). В то же время скорость и степень обмена катиона Na зависят от структуры и степени открытости решетки цеолита. Так, в цеолите NaA почти все ионы Na» » находятся в одинаково активном положении для обмена. В цеолитах же NaX и NaY часть ионов Na+ находится внутри, в труднодоступных малых полостях, и в этом случае для полного обмена в цеолите NaX иона Na» на ион Са необходимы большие избытки обмениваемого катиона в равновесной среде [84]. [c.33]

    Какие внешние факторы влияют на смешение химического равновесия  [c.182]

    Термодинамические параметры реакций определяются термодинамическими свойствами веществ, участвующих в реакции. Важнейшими из этих свойств являются внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, теплоемкость, энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал), энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал). Как показывает статистическая термодинамика, каждая из термодинамических функций отражает в совокупности влияние всех особенностей состава, внутреннего строения и условий существования веществ. Использование термодинамических величин для характеристики химических свойств веществ и параметров химических реакций дает возможность количественно отражать влияние этих факторов. Вместо того чтобы определять, как то или иное изменение в строении молекул (характер связи между атомами, расстояние между ними и др.) влияет на положение равновесия в данной реакции (что большей частью и недостижимо), мы, пользуясь термодинамическим методом, оперируем такими функциями, которые дают возможность отразить это влияние суммарно и в более доступной форме. [c.14]


    Когда скорость реакции очень мала по сравнению со скоростью массопередачи J, состав фазы / равномерен и находится в равновесии с другой фазой. Если известно уравнение, описывающее кинетику реакции, то легко вычислить (см. стр. 160). В случае относительно быстрой реакции на распределение концентрации сильно влияет соотношение между скоростями массопередачи и гомогенной химической реакции может быть найдено только на основании экспериментального исследования связи указанных факторов со степенью дисперсности (см. стр. 160). [c. 157]

    Кроме перечисленных факторов — температуры и давления —, на равновесие химической реакции влияет избыток (относительно стехиометрии) исходных веществ или продуктов реакции, а также присутствие в газовой смеси инертной (не принимающей участия в данной реакции) компоненты. Избыток исходных веществ сдвигает равновесие в сторону продуктов реакции, избыток продуктов реакции — в сторону исходных веществ (в соответствии с принци- [c.90]

    Механизм мицеллярного катализа сложен, зависит от специфики реагентов и ПАВ и выяснен далеко не в полной мере. Влияние мицелл на химические реакции определяется двумя основными факторами — изменением реакционной способности веществ при переходе их из воды в мицеллярную фазу и эффектом концентрирования реагентов в мицеллах, причем второй фактор во многих случаях является единственным источником мицеллярного катализа. Изменение реакционной способности вещества в мицеллах обусловлено совокупностью электростатических и гидрофобных взаимодействий между молекулами реагента и мицеллами, что приводит к изменению энергий основного и переходного состояний реагентов На роль электростатических взаимодействий указывает, в частности, тот факт, что обычно реакции нуклеофильных анионов с нейтральными молекулами ускоряются катионными мицеллами, замедляются анионными, а мицеллы НПАВ практически не оказывают на них влияния. Во многих случаях мицеллы влияют не только на кинетику, но и на равновесие реакций, что не свойственно истинным катализаторам. [c.86]

    На смещение равновесия могут воздействовать кроме перечисленных и другие факторы. Если равновесие системы зависит от внешних электрических, магнитных полей или поля тяготения, то при изменении их усиливается то из направлений процесса, которое уменьшает влияние произведенного воздействия. Точно так же влияет и введение дополнительных количеств одного из компонентов реакции. Химическая тер.модинамика позволяет количественно выразить все эти влияния. [c.99]

    Как видим, гальвани-потенциал и вольта-потенциал, определяемые соответственно по выражениям (6) и (7) для различных участков, различны. Поскольку внутренние потенциалы металла и грунта, определяемые выражением (3), существенно зависят от поверхностного потенциала, а разностный ток, очевидно, существенно влияет на концентрацию металла сооружения и грунта, то измеряемый потенциал медносульфатного электрода сравнения [II], не характеризует наступления динамического равновесия и представляет собой сложную интегральную зависимость от химических, физических и биологических факторов, постоянно изменяющихся в пространстве и времени.[c.10]

    Природная глина является продуктом коагуляции, проходящей в геологическом масштабе. В глинистых суспензиях коагуляция в различных ее формах также является доминирующим состоянием. Соответственно все процессы приготовления, обработки и применения буровых растворов направлены по пути ослабления коагуляции (пептизация и разбавление), ее сдерживания или предотвращения (стабилизация, коллоидная защита), регулирования (ингибирование) или усиления (электролитная, температурная агрессия, концентрационное загущение). Эти изменения смещают равновесие в сторону усиления или ослабления связей между глинистыми агрегатами, влияют на их лиофильность и дисперсность. В результате устанавливаются промежуточные равновесные состояния, которые и определяют технологические показатели буровых растворов. Таким образом, все протекающие в них изменения являются различными формами единого коагуляционного процесса, управляемого общими. закономерностями системы глина — вода, в которой этот процесс реализуется, и его физико-химическим механизмом. Проявлением этого механизма является модифицирование твердой фазы путем поверхностных реакций замещения и присоединения, включающих в себя гидратацию, ионный обмен и необменные реакции. Такого рода модифицирование, осуществляемое обработкой химическими реагентами, определяет уровень лиофильности системы, сдвигая его в должном направлении. При этом получают развитие факторы, влияющие на дисперсность, — набухание, пептизация или, наоборот, структурообразование и агрегирование. [c.58]

    Рассмотрим влияние изменения растворимости от температуры на адсорбцию. Поскольку адсорбция — экзотермический процесс, повышение температуры должно вызывать уменьшение адсорбции. Это действительно всегда наблюдается при адсорбции газов и паров. При адсорбции из растворов, однако, не меньшую роль играет и то, как температура влияет на растворимость вещества. Если растворимость адсорбтива с повышением температуры увеличивается, адсорбция должна уменьшаться. При падении растворимости с нагреванием раствора адсорбция будет увеличиваться. Наложение этих двух факторов (экзотермичности процесса адсорбции и изменения химического потенциала раствора с изменением растворимости избирательно адсорбирующегося компонента) определяет суммарное влияние температуры на равновесие при адсорбции из растворов. [c.87]

    В задачу демонстрационных оцытов по данному разделу физической химии входит дать не только наглядное представление о химическом равновесии, но и показать, какие факторы влияют на смещение этого равновесия, а также продемонстрировать практическое применение закона действующих масс в различных областях химии. [c.101]

    Вообще говоря, помимо температуры и давления, на химическое равновесие могут в большей или меньшей степени влиять и различные другие факторы. Например, было показано, что равновесие газообразной системы 2Нг + Ог 2НгО несколько смещается вправо под действием электрического поля. Обусловлено это полярным характером молекул НгО при неполярности молекул Нг и Рг. [c. 131]

    Вернемся теперь к химической реакции. Какой фактор влияет на течение реакции таким же образом, как профиль дороги на расположение мячей на верхней и нижней площадках Таким фактором является тежпера-тура. При любой температуре, кроме абсолютного нуля, происходит непрерывное беспорядочное движение молекул. Одни молекулы имеют низкую кинетическую энергию, другие — высокую в соответствии с кривой распределения молекул по энергиям (см. рис. 8-4). Некоторые молекулы иногда приобретают энергию, достаточную для подъема наверх с образованием менее устойчивого соединения. С одной стороны, превращения, в которых участвуют молекулы, идут в направлении образования соединений с минимальной энергией. С другой стороны, реакции, происходящие между молекулами, в конце концов приводят к установлению динамического равновесия, когда при данной температуре системы молекулы в результате беспорядочного движения будут с одинаковой скоростью переходить в соединения с повышенной энергией и скатываться на более низкий энергетический уровень.[c.235]

    Важнейшими параметрами, определяющими состояние химического равновесия, являются концентрация составных частей системы, давление и температура. Рассмотрим с точки ерения правила Ле-Шателье, как будет влиять на состояние химического равновесия изменение каждого из упомянутых выше факторов. [c.126]

    Знание того, какие факторы влияют на химхтческое равновесие, имеет большое значение для практической деятельности человека, так как дает ему возможность управлять химическими процессами и добиваться такого состояния равновесия, при котором интересующие нас вещества имели бы наибольшую концентрацию. [c.73]

    Из формулы для с видно, что для недиссоциировапных газов и при отсутствии влияния таких услон няюш,их факторов, как теплопередача, скачки, пограничные слои и т. д., величина с является функцией только состава топлива и коэффициента полноты сгорания, так как только они могут оказывать влияние па Т,, и у. Ио этой причине обычно считают, что с не зависит от условий расширения. Одпако для химически диссоциированных систем давление в камере будет влиять на химическое равновесие и, следовательно, на величины Т,, и у при расширении, благодаря чему величииа с будет неявной функцией давления. Вследствие того, что установление химического равновесия при истечении зависит от скорости течения, величина с будет также зависеть от длины сопла в сужающейся части, так как эта длина определяет время пребывания. Вообще говоря, можно считать, что величина с зависит от условий течения на участке сопла перед горловиной, но пе зависит, для равномерного потока, от условий п расширяющемся участке сопла. [c.51]

    Целью данной книги является рассмотрение основных типов структур органических, неорганических соединений и металлов, находящихся в кристаллическом состоянии. В книге прослеживается влияние различных факторов, таких, как размеры атомов, ионов или молекул и распределения в них электронов, на структуру кристаллов различных типов. Рассмотрено также, как эти факторы влияют на протекание химических реакций и на равновесия в химических системах. Большое внимание уделено определению элект-роотрицательностей элементов по методу Сандерсона, учитывающему размеры атомов, а также распределение электронов в атоме. Основные положения теории строения атомов и теории химической связи обсуждаются довольно кратко, поскольку детальному рассмотрению этих вопросов посвящено много специальных книг. Предполагается, что читатель знаком с основами термодинамики. [c.8]

    На скорость химических реакций могут влиять такие факторы, как гидродинамика потока, состояние поверхности раздела фаз, присутствие посторонних примесей, а также факторы, определяющие равновесие реакций температура, давление и относительные концентрации реагирующих веществ. Вследствие сложности рассматриваемой проблемы до сих пор еще не только не создана соответствующая теория, но даже не найдено какое-либо корреляцион ное соотношение данных, позволяющее теоретически предсказывать хотя бы порядок величин скорости промышленных реакций. В каждом новом случае приходится поэтому прибегать непосредственно к опыту, зачастую во всем интервале рабочих условий (правда, иногда возможна теоретическая экстраполяция опытных данных).[c.13]

    В поисках путей управления химическим процессом используют весь арсенал физических и химических средств, что позволяет из менить кинетические свойства частиц и равновесные пределы про текания реакций с их участием. Наиболее важными факторами которые влияют на протекание данной реакции, являются темпера тура, давление, количественные соотношения между реагентами катализатор и др. Действие этих факторов можно понять лишь пр1 разделении их по двум признакам по влиянию на скорость реакци и влиянию на равновесие. Из перечисленных факторов первые тр1 изменяют как скорость, так и равновесие реакции катализато влияет только на скорость реакции. [c.11]

    Вопрос о скорости химических реакций, о влиянии на скорость различных факторов и о механизме реакций — предмет изучения в химической кинетике. Этот раздел химии открывает возможность различными способами изменением температуры, давления, концентраций, введением катализаторов, облучением светом и т. д. — влиять на скорость установления равновесия, на скорость желательных и нежелательных реакций, самопроизвольное течение которых термодинамически возможно. Изучение кинетики процессов дает возможность глубже понять их механизм, без чего нельзя управлять ими. Если определение энергоспособности (АН) и работоспособности (АС) процесса требует только знания энтальпии и свободной энергии образования начальных и конечных веществ при заданных условиях, то скорость процесса зависит не только от того, какие вещества стоят в правой и левой частях равенства она также всегда зависит от переходного состояния (промежуточных продуктов), которые далеко не всегда удается выделить и изучить. Поэтому проблемы кинетики очень сложны. [c.39]

    Концентрация комнлексообразующего вещества в маточном растворе зависит от многочисленных факторов, в том числе а) температуры, б) концентрации мочевины, в) характера применяемого растворителя для мочевины, г) характера и тина полярных растворителей, присутствующих в углеводородной фазе. Последние два фактора имеют особенно важное значение, так как влияют на активность мочевины и связываемого углеводорода в их растворах. Опубликованы данные о коэффициентах активности и-парафинов в углеводородных растворителях среднего молекулярного веса и мочевины в водных растворах. Поэтому для случаев разделения, требующих обработки смеси углеводородов водным раствором мочевины, вычисления можно выполнить обычными методами расчета равновесия химических реакций. Если же необходимо применять специальные растворители, то требуется экспериментально определить дополнительные данные для расчета. [c.64]


Как и почему изменится скорость химической реакции. Скорость химической реакции и факторы, на нее влияющие

Запишем формулу для вычисления средней скорости химической реакции:

Скорость химической реакции – это изме­нение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

При гомогенных реакциях пространством реакции обозначается объем реакционного сосуда, а при гетерогенных — по­верхность, на которой протекает реакция. Концентрацию реагиру­ющих веществ обычно выражают в моль/л — количестве молей вещества в 1 литре раствора.

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, давления, поверхности соприкосновения веществ и ее характера, присутствия катализаторов.


Увеличение концентрации веществ, вступающих в химическое взаимодействие, приводит к увеличению скорости химической реакции. Это происходит потому, что все химические реакции проходят между некоторым количеством реагирующих частицами (атомами, молекулами, ионами). Чем больше этих частичек в объеме реакционного пространства, тем чаще они соударяются и происходит химическое взаимодействие. Химическая реакция может протекать через один или несколько элементарных актов (соударений). На основании уравнения реакции можно записать выражение зависимости скорости реак­ции от концентрации реагирующих веществ. Если в элементарном акте участвует лишь одна молекула (при реакции разложения), зависи­мость будет иметь такой вид:

v = k*[A]

Это уравнение мономолекулярной реакции. Когда в элемен­тарном акте происходит взаимодействие двух разных моле­кул, зависимость имеет вид:

v = k*[A]*[B]

Реакция называется бимолекулярной. В случае соударения трех молекул справедливо выражение:

v = k*[A]*[B]*[C]

Реакция называется тримолекулярной. Обозначения коэффициентов:

v скорость реакции;

[А], [В], [С] — концентрации реагирующих веществ;

k — коэффициент пропорциональности; называется кон­стантой скорости реакции.

Если концентрации реагирующих веществ равны единице (1 моль/л) или их произведение равно единице, то v = k.. Константа скорости зави­сит от природы реагирующих веществ и от температуры. Зависимость скорости простых реакций (т. е. реак­ций, протекающих через один элементарный акт) от кон­центрации описывается законом действующих масс: ско­рость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, воз­веденных в степень их стехиометрических коэффициен­тов.

Для примера разберем реакцию 2NO + O 2 = 2NO 2 .

В ней v = k* 2 *

В случае, когда уравнение химической реакции не соответствует элементарному акту взаимодействия, а отражает лишь связь между массой вступивших в реакцию и образовавшихся веществ, то степени у концентраций не будут равны коэффициентам, стоящим перед формулами соответствующих веществ в уравне­нии реакции. Для реакции, которая протекает в несколько стадий, скорость реакции оп­ределяется скоростью самой медленной (лимитирующей) стадии.

Такая зависимость скорости реакции от кон­центрации реагирующих веществ справедлива для газов и реакций, проходящих в растворе. Реакции с участием твердых веществ не подчиняются закону действующих масс, так как взаимодействие молекул происходит лишь на поверх­ности раздела фаз. Следовательно, скорость гетерогенной реакции зависит еще и от величины и характера поверхности соприкоснове­ния реагирующих фаз. Чем больше поверхность – тем быстрее будет идти реакция.

Влияние температуры на скорость химической ре­акции

Влияние температуры на скорость химической ре­акции определяется правилом Вант-Гоффа: при повыше­нии температуры на каждые 10 ° C скорость реакции уве­личивается в 2-4 раза. Математически это правило пере­дается следующим уравнением:

v t2 = v t1 * g (t2-t1)/10

где v t1 и v t2 — скорости реакций при тем­пературах t2 и t1; g — температурный коэффициент реак­ции — число, показы­вающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на каждые 10 ° C. Такая значительная зависимость скорости химической реакции от температуры объясняется тем, что образование новых веществ происходит не при вся­ком столкновении реагирующих молекул. Взаимодействуют только те молекулы (активные молекулы), кото­рые обладают достаточной энергией, чтобы разорвать связи в исходных частицах. Поэтому каждая реакция характеризуется энергетическим барьером. Для его преодо­ления молекуле необходима энергия активации — некоторая из­быточная энергия, которой должна обладать молекула для того, чтобы ее столкновение с другой молекулой привело к образованию нового вещества. С ростом температуры число активных молекул быстро увеличивается, что приводит в резко­му возрастанию скорости реакции по правилу Вант-Гоффа. Энергия активации для каждой конкретной реакции зависит от природы реагирующих веществ.

Теория активных столкновений позволяет объяснить влияние некоторых факторов на скорость химической реакции. Основные положения этой теории:

  • Реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.
  • Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
  • К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Для этого частицы должны обладать достаточной энергией.
  • Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Еа.
  • Активность химических веществ проявляется в низкой энергии активации реакций с их участием. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Например, в реакциях между катионами и анионами энергия активации очень мала, поэтому такие реакции протекают почти мгновенно

Влияние катализатора

Одно из наиболее эффективных средств воздействия на скорость химических реакций — использование катализаторов. Катализаторы — это вещества, которые изменяют скорость реакции, а сами к концу процесса остаются неизменными по составу и по массе. Иначе говоря, в момент самой реакции катализатор активно участвует в химическом про­цессе, но к концу реакции реагенты изменяют свой химический состав, превращаясь в продукты, а катализатор выделяется в перво­начальном виде. Обычно роль катализатора заключается в увеличении скорости реакции, хотя некоторые катализаторы не ускоряют, а замедляют процесс. Явление ускорения химических реакций благодаря присутствию катализаторов носит название катализа, а замедления — ингибирования.

Некоторые вещества не обладают каталитическим действием, но их добавки резко увеличивают каталитическую способность катализаторов. Такие вещества называются промоторами . Другие вещества (каталитические яды) уменьшают или даже полностью блокируют действие катализаторов, этот процесс называется отравлением катализатора .

Существуют два вида катализа: гомогенный и гетерогенный . При гомогенном катализе реагенты, продукты и катализатор составляют одну фазу (газовую или жидкую). В этом случае отсутствует поверх­ность раздела между катализатором и реагентами.

Особенность гетерогенного катализа состоит в том, что катали­заторы (обычно твердые вещества) находятся в ином фазовом состоя­нии, чем реагенты и продукты реакции. Реакция развивается обычно на поверхности твердого тела.

При гомогенном катализе происходит образование промежуточных продуктов между катализатором и реагирующим веществом в результате реакции с меньшим значением энер­гии активации. При гетерогенном катализе увеличение скорости объясняется адсорбцией реагиру­ющих веществ на по­верхности катализатора. В результате этого их концентрация увеличивается и скорость реакции растет.

Особым случаем катализа является аутокатализ. Смысл его заключается в том, что химический процесс ускоряется одним из про­дуктов 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 (Δc p) в интервале времени.

v ср = ± ∆C/∆t

Для продуктов ∆С > 0, для исходных веществ -∆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 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 + Q;

Менее энергично при обычной температуре реагирует с водой кальций:

Са + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + H 2 + Q;

Алюминий реагирует с водой уже при повышенной температуре:

2Аl + 6Н 2 О = 2Аl(ОН)з + ЗН 2 — 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:

C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2Н 2 О;

Выражение скорости реакции имеет вид:

v = k**[О 2 ] 3 ;

Где k — константа скорости химической реакции, численно равная скорости данной реакции при условии, что концентрации реагирующих компонентов равны 1 г/моль; величины [С 2 Н 4 ] и [О 2 ] 3 соответствуют концентрациям реагирующих веществ, возведенные в степень их стехиометрических коэффициентов. Чем больше концентрация [С 2 Н 4 ] или [О 2 ], 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 V T 2 — скорость химической реакции при Т 2 ; V ti — скорость химической реакции при T 1 ; 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 V 1. 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 V 2 (v 2 > v 1).

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:

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

АК + В = АВ + К

ВК + А = ВА + К;

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Кинетика – наука о скоростях химических реакций.

Скорость химической реакции – число элементарных актов химического взаимодействия, протекающих в единицу времени в единицу объема (гомогенные) или на единице поверхности (гетерогенные).

Истинная скорость реакции:


2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Для гомогенных, гетерогенных реакций:

1) концентрация реагирующих веществ;

2) температура;

3) катализатор;

4) ингибитор.

Только для гетерогенных:

1) скорость подвода реагирующих веществ к поверхности раздела фаз;

2) площадь поверхности.

Главный фактор – природа реагирующих веществ – характер связи между атомами в молекулах реагентов.

NO 2 – оксид азота (IV) – лисий хвост, СО – угарный газ, монооксид углерода.

Если их окислить кислородом, то в первом случае реакция пойдет мгновенно, стоит приоткрыть пробку сосуда, во втором случае реакция растянута во времени.

Концентрация реагирующих веществ будет рассмотрена ниже.

Голубая опалесценция свидетельствует о моменте выпадения серы, чем выше концентрация, тем скорость выше.


Рис. 10

Чем больше концентрации Na 2 S 2 O 3 , тем меньше времени идет реакция. На графике (рис. 10) изображена прямо пропорциональная зависимость. Количественная зависимость скорости реакции от концент-рации реагирующих веществ выражается ЗДМ (законом действующих масс), который гласит: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

Итак, основным законом кинетики является установленный опытным путем закон: скорость реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ, пример: (т.е. для реакции)

Для этой реакции Н 2 + J 2 = 2НJ – скорость можно выразить через изменение концентрации любого из веществ. Если реакция протекает слева направо, то концентрация Н 2 и J 2 будет уменьшаться, концентрация НJ – увеличиваться по ходу реакции. Для мгновенной скорости реакций можно записать выражение:

квадратными скобками обозначается концентрация.

Физический смысл k– молекулы находятся в непрерывном движении, сталкиваются, разлетаются, ударяются о стенки сосуда. Для того, чтобы произошла химическая реакция образования НJ, молекулам Н 2 и J 2 надо столкнуться. Число же таких столкновений будет тем больше, чем больше молекул H 2 и J 2 содержится в объеме, т. е. тем больше будут величины [Н 2 ] и . Но молекулы движутся с разными скоростями, и суммарная кинетическая энергия двух сталкивающихся молекул будет различной. Если столкнутся самые быстрые молекулы Н 2 и J 2 , энергия их может быть такой большой, что молекулы разобьются на атомы йода и водорода, разлетающиеся и взаимодействующие затем с другими молекулами Н 2 + J 2 > 2H+2J, далее будет H + J 2 > HJ + J. Если энергия сталкивающихся молекул меньше, но достаточно велика для ослабления связей H – H и J – J, произойдет реакция образования йодоводорода:

У большинства же сталкивающихся молекул энергия меньше необходимой для ослабления связей в Н 2 и J 2 . Такие молекулы «тихо» столкнутся и также «тихо» разойдутся, оставшись тем, чем они были, Н 2 и J 2 . Таким образом, не все, а лишь часть столкновений приводит к химической реакции. Коэффициент пропорциональности (k) показывает число результативных, приводящих к реакции соударений при концентрациях [Н 2 ] = = 1моль. Величина k– const скорости . Как же скорость может быть постоянной? Да, скоростью равномерного прямолинейного движения называют постоянную векторную величину, равную отношению перемещения тела за любой промежуток времени к значению этого промежутка. Но молекулы движутся хаотически, тогда как же может быть скорость – const? Но постоянная скорость может быть только при постоянной температуре. С ростом температуры увеличивается доля быстрых молекул, столкновения которых приводят к реакции, т. е. увеличивается константа скорости. Но увеличение константы скорости не безгранично. При какой-то температуре энергия молекул станет столь большой, что практически все соударения реагентов будут результативными. При столкновении двух быстрых молекул будет происходить обратная реакция.

Настанет такой момент, когда скорости образования 2НJ из Н 2 и J 2 и разложения будут равны, но это уже химическое равновесие. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ можно проследить, пользуясь традиционной реакцией взаимодействия раствора тиосульфата натрия с раствором серной кислоты. . (2)

Реакция (1) протекает практически мгновенно. Скорость реакции (2) зависит при постоянной температуре от концентрации реагирующего вещества H 2 S 2 O 3 . Именно эту реакцию мы наблюдали – в этом случае скорость измеряется временем от начала сливания растворов до появления опалесценции. В статье Л. М. Кузнецовой описана реакция взаимодействия тиосульфата натрия с соляной кислотой. Она пишет, что при сливании растворов происходит опалесценция (помутнение). Но данное утверждение Л. М. Кузнецовой ошибочно так как опалесценция и помутнение – это разные вещи. Опалесценция (от опал и латинского escentia – суффикс, означающий слабое действие) – рассеяние света мутными средами, обусловленное их оптической неоднородностью. Рассеяние света – отклонение световых лучей, распространяющихся в среде во все стороны от первоначального направления. Коллоидные частицы способны рассеивать свет (эффект Тиндаля – Фарадея) – этим объясняется опалесценция, легкая мутноватость коллоидного раствора. При проведении этого опыта надо учитывать голубую опалесценцию, а затем коагуляцию коллоидной суспензии серы. Одинаковую плотность суспензии отмечают по видимому исчезновению какого-либо рисунка (например, сетки на дне стаканчика), наблюдаемого сверху через слой раствора. Время отсчитывают по секундомеру с момента сливания.

Растворы Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O и H 2 SO 4 .

Первый готовят путем растворения 7,5 г соли в 100 мл H 2 O, что соответствует 0,3 М концентрации. Для приготовления раствора H 2 SO 4 той же концентрации отмерить надо 1,8 мл H 2 SO 4 (к), ? = = 1,84 г/см 3 и растворить ее в 120 мл H 2 O. Приготовленный раствор Na 2 S 2 O 3 разлить в три стакана: в первый – 60 мл, во второй – 30 мл, в третий – 10 мл. Во второй стакан добавить 30 мл H 2 O дистиллированной, а в третий – 50 мл. Таким образом, во всех трех стаканах окажется по 60 мл жидкости, но в первом концентрация соли условно = 1, во втором – Ѕ, а в третьем – 1/6. После того, как будут подготовлены растворы, в первый стакан с раствором соли прилейте 60 мл раствора H 2 SO 4 и включите секундомер, и т. д. Учитывая, что скорость реакции падает с разбавлением раствора Na 2 S 2 O 3 , ее можно определить как величину, обратно пропорциональную времени v = 1/? и построить график, отложив на оси абсцисс концентрацию, а на оси ординат – скорость реакции. Из этого вывод – скорость реакции зависит от концентрации веществ. Полученные данные занесены в таблицу 3. Можно этот опыт выполнить с помощью бюреток, но это требует от выполняющего большой практики, потому что график бывает неправильным.

Таблица 3

Скорость и время реакции


Подтверждается закон Гульдберга-Вааге – профессора химии Гульдерга и молодого ученого Вааге).

Рассмотрим следующий фактор – температуру.

При увеличении температуры скорость большинства химических реакций повышается. Эта зависимость описана правилом Вант-Гоффа: «При повышении температуры на каждые 10 °C скорость химических реакций увеличивается в 2 – 4 раза».

где ? – температурный коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 °C;

v 1 – скорость реакции при температуре t 1 ;

v 2 – скорость реакции при температуре t 2 .

Например, реакция при 50 °С протекает за две минуты, за сколько времени закончится процесс при 70 °С, если температурный коэффициент ? = 2?

t 1 = 120 с = 2 мин; t 1 = 50 °С; t 2 = 70 °С.

Даже небольшое повышение температуры вызывает резкое увеличение скорости реакции активных соударений молекулы. Согласно теории активации, в процессе участвуют только те молекулы, энергия которых больше средней энергии молекул на определенную величину. Эта избыточная энергия – энергия активации. Физический смысл ее – это та энергия, которая необходима для активного столкновения молекул (перестройки орбиталей). Число активных частиц, а следовательно, скорость реакции возрастает с температурой по экспоненциальному закону, согласно уравнению Аррениуса, отражающему зависимость константы скорости от температуры

где А – коэффициент пропорциональности Аррениуса;

k– постоянная Больцмана;

Е А – энергия активации;

R – газовая постоянная;

Т– температура.

Катализатор – вещество, ускоряющее скорость реакции, которое само при этом не расходуется.

Катализ – явление изменения скорости реакции в присутствии катализатора. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. Гомогенный – если реагенты и катализатор находятся в одном агрегатном состоянии. Гетерогенный – если реагенты и катализатор в различных агрегатных состояниях. Про катализ см. отдельно (дальше).

Ингибитор – вещество, замедляющее скорость реакции.

Следующий фактор – площадь поверхности. Чем больше поверхность реагирующего вещества, тем больше скорость. Рассмотрим на примере влияние степени дисперсности на скорость реакции.

CaCO 3 – мрамор. Плиточный мрамор опустим в соляную кислоту HCl, подождем пять минут, он растворится полностью.

Порошкообразный мрамор – с ним проделаем ту же процедуру, он растворился через тридцать секунд.

Уравнение обоих процессов одинаково.

CaCO 3 (тв) + HCl(г) = CaCl 2 (тв) + H 2 O(ж) + CO 2 (г) ^.

Итак, при добавлении порошкообразного мрамора время меньше, чем при добавлении плиточного мрамора, при одинаковой массе.

С увеличением поверхности раздела фаз скорость гетерогенных реакций увеличивается.

Темы кодификатора ЕГЭ: Скорость реакции. Ее зависимость от разных факторов.

Скорость химической реакции показывает, как быстро происходит та или иная реакция. Взаимодействие происходит при столкновении частиц в пространстве. При этом реакция происходит не при каждом столкновении, а только когда частица обладают соответствующей энергией.

Скорость реакции – количество элементарных соударений взаимодействующих частиц, заканчивающихся химическим превращением, за единицу времени.

Определение скорости химической реакции связано с условиями ее проведения. Если реакция гомогенная – т.е. продукты и реагенты находятся в одной фазе – то скорость химической реакции определяется, как изменение вещества в единицу времени:

υ = ΔC / Δt.

Если реагенты, или продукты находятся в разных фазах, и столкновение частиц происходит только на границе раздела фаз, то реакция называется гетерогенной , и скорость ее определяется изменением количества вещества в единицу времени на единицу реакционной поверхности:

υ = Δν / (S·Δt).

Как заставить частицы чаще сталкиваться, т.е. как увеличить скорость химической реакции ?

1. Самый простой способ – повысить температуру . Как вам, должно быть, известно из курса физики, температура – это мера средней кинетической энергии движения частиц вещества. Если мы повышаем температуру, то частицы любого вещества начинают двигаться быстрее, а следовательно, сталкиваться чаще.

Однако при повышении температуры скорость химических реакций увеличивается в основном благодаря тому, что увеличивается число эффективных соударений. При повышении температуры резко увеличивается число активных частиц, которые могут преодолеть энергетичекий барьер реакции. Если понижаем температуру – частицы начинают двигаться медленнее, число активных частиц уменьшается, и количество эффективных соударений в секунду уменьшается. Таким образом, при повышении температуры скорость химической реакции повышается, а при понижении температуры — уменьшается .

Обратите внимание! Это правило работает одинаково для всех химических реакций (в том числе для экзотермических и эндотермических). Скорость реакции не зависит от теплового эффекта. Скорость экзотермических реакций при повышении температуры возрастает, а при понижении температуры – уменьшается. Скорость эндотермических реакций также возрастает при повышении температуры, и уменьшается при понижении температуры.

Более того, еще в XIX веке голландский физик Вант-Гофф экспериментально установил, что большинство реакций примерно одинаково увеличивают скорость (примерно в 2-4 раза) при повышении температуры на 10 о С. Правило Вант-Гоффа звучит так: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению скорости химической реакции в 2-4 раза (эту величину называют температурный коэффициент скорости химической реакции γ). Точное значение температурного коэффициента определяется для каждой реакции.

Здесь v 2 — скорость реакции при температуре T 2 , v 1 — скорость реакции при температуре T 1 , γ — температурный коэффициент скорости реакции, коэффинциент Вант-Гоффа.

В некоторых ситуациях повысить скорость реакции с помощью температуры не всегда удается, т.к. некоторые вещества разлагаются при повышении температуры, некоторые вещества или арстворители испаряются при повышенной температуре и т.д., т.е. нарушаются условия проведения процесса.

2. Концентрация. Также повысить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ . как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.

На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.

Для химической реакции вида: aA + bB = cC + dD закон действующих масс записывается так:

здесь v — скорость химической реакции,

C A и C B — концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л

k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции.

Например , для реакции образования аммиака:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

закон действующих масс выглядит так:

Константа скорости реакции показывает, с какой скоростью будут реагировать вещества, если их концентрации равны 1 моль/л, или их произведение равно 1. Константа скорости химической реакции зависит от температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

В законе действующих масс не учитываются концентрации твердых веществ, т.к. они реагируют, как правило, на поверхности, и количество реагирующих частиц на единицу поверхности при этом не меняется.

В большинстве случаев химическая реакция осстоит из несольких простых этапов, в таком случае уравнение химической реакции показывает лишь суммарное или итоговое уравнение происходящих процессов. При этом скорость химической реакции сложным образом зависит (или не зависит) от концентрации реагирующих веществ, полупродуктов или катализатора, поэтому точная форма кинетического уравнения определяется экспериментально, или на основании анализа предполагаемого механизма реакции. Как правило, скорость сложной химической реакции определяется скоростью его самого медленного этапа (лимитирующей стадии ).

3. Давление. Для газов концентрация напрямую зависит от давления . При повышении давления повышается концентрация газов. Математическое выражение этой зависимости (для идеального газа) — уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = νRT

Таким образом, если среди реагентов есть газообразное вещество, то при повышении давления скорость химической реакции увеличивается, при понижении давления — уменьшается .

Например. Как изменится скорость реакции сплавления извести с оксидом кремния:

CaCO 3 + SiO 2 ↔ CaSiO 3 + CO 2

при повышении давления?

Правильным ответом будет – никак, т.к. среди реагентов нет газов, а карбонат кальция – твердая соль, нерастворимая в воде, оксид кремния – твердое вещество. Газом будет продукт – углекислый газ. Но продукты не влияют на скорость прямой реакции.

Еще один способ увеличить скорость химической реакции – направить ее по другому пути, заменив прямое взаимодействие, например, веществ А и В серией последовательных реакций с третьим веществом К, которые требуют гораздо меньших затрат энергии (имеют более низкий активационный энергетический барьер) и протекают при данных условиях быстрее, чем прямая реакция. Это третье вещество называют катализатором .

– это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу). Примерный механизм работы катализатора для реакции вида А + В можно изобрать так:

A + K = AK

AK + B = AB + K

Процесс изменения скорости реакции при взаимодействии с катализатором называют катализом . Катализаторы широко применяют в промышленности, когда необходимо увеличить скорость реакции, либо направить ее по определенному пути.

По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.

Гомогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе (газ, раствор). Типичные гомогенные катализаторы – кислоты и основания. органические амины и др.

Гетерогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Как правило, гетерогенные катализаторы – твердые вещества. Т.к. взаимодействие в таких катализаторах идет только на поверхности вещества, важным требованием для катализаторов является большая площадь поверхности. Гетерогенные катализаторы отличает высокая пористость, которая увеличивает площадь поверхности катализатора. Так, суммарная площадь поверхности некоторых катализаторов иногда достигает 500 квадратных метров на 1 г катализатора. Большая площадь и пористость обеспечивают эффективное взаимодействие с реагентами. К гетерогенным катализаторам относятся металлы, цеолиты — кристаллические минералы группы алюмосиликатов (соединений кремния и алюминия), и другие.

Пример гетерогенного катализа – синтез аммиака :

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

В качестве катализатора используется пористое железо с примесями Al 2 O 3 и K 2 O.

Сам катализатор не расходуется в ходе химической реакции, но на поверхности катализатора накапливаются другие вещества, связывающие активные центры катализатора и блокирующие его работу (каталитические яды ). Их необходимо регулярно удалять, путем регенерации катализатора.

В биохимических реакция очень эффективными оказываются катализаторы – ферменты . Ферментативные катализаторы действуют высокоэффективно и избирательно, с избарительностю 100%. К сожалению, ферменты очень чувствительны к повышению температуры, кислотности среды и другим факторам, поэтому есть ряд ограничений для реализации в промышленных масштабах процессов с ферментативным катализом.

Катализаторы не стоит путать с инициаторами процесса и ингибиторами . Например , для инициирования радикальной реакции хлорирования метана необходимо облучение ультрафиолетом. Это не катализатор. Некоторые радикальные реакции инициируются пероксидными радикалами. Это также не катализаторы.

Ингибиторы – это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Ингибиторы могут расходоваться и участвовать в химической реакции. При этом ингибиторы не являются катализаторами наоброт. Обратный катализ в принципе невозможен – реакция в любом случае будет пытаться идти по наиболее быстрому пути.

5. Площадь соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных реакций одним из способов увеличить число эффективных соударений является увеличение площади реакционной поверхности . Чем больше площадь поверхности контакта реагирующих фаз, тем больше скорость гетерогенной химической реакции. Порошковый цинк гораздо быстрее растворяется в кислоте, чем гранулированный цинк такой же массы.

В промышленности для увеличения площади контактирующей поверхности реагирующих веществ используют метод кипящего слоя . Например , при производстве серной кислоты методом кипящег ослоя производят обжиг колчедана.

6. Природа реагирующих веществ . На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ. Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества. Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.

При небольших значениях энергии активации (менее 40 кДж/моль) реакция проходит очень быстро и легко. Значительная часть столкновений между частицами заканчивается химическим превращением. Например, реакции ионного обмена происходят при обычных условиях очень быстро.

При высоких значениях энергии активации (более 120 кДж/моль) лишь незначительное число столкновений заканчивается химическим превращением. Скорость таких реакций пренебрежимо мала. Например, азот с кислородом практически не взаимодействует при нормальных условиях.

При средних значениях энергии активации (от 40 до 120 кДж/моль) скорость реакции будет средней. Такие реакции также идут при обычных условиях, но не очень быстро, так, что их можно наблюдать невооруженным глазом. К таким реакциям относятся взаимодействие натрия с водой, взаимодействие железа с соляной кислотой и др.

Вещества, стабильные при нормальных условиях, как правило, имеют высокие значения энергии активации.

СХОЖИЕ СТАТЬИ

Полезное

Реклама

Новое

14.

1: Факторы, влияющие на скорость реакции

Цели обучения

  • Чтобы получить общее представление о некоторых важных факторах, влияющих на скорость химических реакций.

Существует множество факторов, влияющих на скорость химических реакций, включая концентрацию реагентов, температуру, физическое состояние реагентов и их дисперсию, растворитель и наличие катализатора.

Хотя сбалансированное химическое уравнение реакции описывает количественные отношения между количествами присутствующих реагентов и количествами продуктов, которые могут образоваться, оно не дает нам информации о том, будет ли происходить данная реакция и как быстро.Эта информация получается путем изучения химической кинетики реакции, которая зависит от различных факторов: концентрации реагентов, температуры, физического состояния и площади поверхности реагентов, а также свойств растворителя и катализатора, если они присутствуют. Изучая кинетику реакции, химики получают представление о том, как контролировать условия реакции для достижения желаемого результата.

Эффекты концентрации

Два вещества не могут реагировать друг с другом, если составляющие их частицы (молекулы, атомы или ионы) не вступят в контакт.Если контакта нет, скорость реакции будет равна нулю. И наоборот, чем больше частиц реагентов сталкивается в единицу времени, тем чаще может происходить реакция между ними. Следовательно, скорость реакции обычно увеличивается с увеличением концентрации реагентов.

Температурные эффекты

Повышение температуры системы увеличивает среднюю кинетическую энергию составляющих ее частиц. По мере увеличения средней кинетической энергии частицы движутся быстрее и чаще сталкиваются в единицу времени и обладают большей энергией при столкновении.Оба эти фактора увеличивают скорость реакции. Следовательно, скорость практически всех реакций увеличивается с повышением температуры. И наоборот, скорость практически всех реакций уменьшается с понижением температуры. Например, охлаждение замедляет скорость роста бактерий в пищевых продуктах за счет снижения скорости биохимических реакций, которые позволяют бактериям размножаться.

В системах, где возможно более одной реакции, одни и те же реагенты могут давать разные продукты при разных условиях реакции.Например, в присутствии разбавленной серной кислоты и при температуре около 100°C этанол превращается в диэтиловый эфир:

\[\mathrm{2CH_3CH_2OH}\xrightarrow{\mathrm{H_2SO_4}}\mathrm{CH_3CH_2OCH_2CH_3}+\mathrm{H_2O} \label{14.1.1}\]

Однако при 180°C происходит совершенно другая реакция, основным продуктом которой является этилен:

\[\mathrm{CH_3CH_2OH}\xrightarrow{\mathrm{H_2SO_4}}\mathrm{C_2H_4}+\mathrm{H_2O} \label{14.1.2}\]

Эффекты фазы и площади поверхности

Когда два реагента находятся в одной и той же жидкой фазе, их частицы сталкиваются чаще, чем когда один или оба реагента являются твердыми (или когда они находятся в разных жидкостях, которые не смешиваются).Если реагенты равномерно диспергированы в одном гомогенном растворе, то, как мы только что видели, число столкновений в единицу времени зависит от концентрации и температуры. Однако если реакция гетерогенна, реагенты находятся в двух разных фазах, и столкновения между реагентами могут происходить только на границах раздела фаз. Количество столкновений между реагентами в единицу времени существенно уменьшается по сравнению с гомогенным случаем, а значит, и скорость реакции.Скорость реакции гетерогенной реакции зависит от площади поверхности более конденсированной фазы.

Автомобильные двигатели используют эффект площади поверхности для увеличения скорости реакции. Бензин впрыскивается в каждый цилиндр, где он воспламеняется при воспламенении от искры от свечи зажигания. Бензин впрыскивается в виде микроскопических капель, потому что в такой форме он имеет гораздо большую площадь поверхности и может сгорать гораздо быстрее, чем если бы он подавался в цилиндр в виде потока. Точно так же куча мелкоизмельченной муки горит медленно (или не горит вообще), но распыление мелкоизмельченной муки в пламя вызывает бурную реакцию .

Эффект растворителя

Природа растворителя также может влиять на скорость реакции растворенных частиц. Например, раствор ацетата натрия реагирует с метилиодидом в реакции обмена с образованием метилацетата и йодида натрия.

\[CH_3CO_2Na_{(раствор)} + CH_3I_{(л)} \rightarrow CH_3CO_2CH_{3\; (раствор)} + NaI_{(раствор)} \метка{14.1.3}\]

Эта реакция протекает в 10 миллионов раз быстрее в органическом растворителе диметилформамиде [ДМФ; (CH 3 ) 2 NCHO], чем в метаноле (CH 3 OH).Хотя оба являются органическими растворителями с одинаковыми диэлектрическими постоянными (36,7 для ДМФ против 32,6 для метанола), метанол способен образовывать водородные связи с ионами ацетата, тогда как ДМФ не может. Водородная связь снижает реакционную способность атомов кислорода в ацетат-ионе.

Вязкость растворителя также важна для определения скорости реакции. В высоковязких растворителях растворенные частицы диффундируют гораздо медленнее, чем в менее вязких растворителях, и могут реже сталкиваться в единицу времени. Таким образом, скорость большинства реакций быстро снижается с увеличением вязкости растворителя.

Эффекты катализатора

Катализатор – это вещество, которое участвует в химической реакции и увеличивает скорость реакции, не претерпевая при этом чистых химических изменений. Рассмотрим, например, разложение перекиси водорода в присутствии и в отсутствие различных катализаторов. Поскольку большинство катализаторов обладают высокой селективностью, они часто определяют продукт реакции, ускоряя только одну из нескольких возможных реакций, которые могут протекать.

Большинство сыпучих химикатов, производимых в промышленности, образуются в результате катализируемых реакций.Недавние оценки показывают, что около 30% валового национального продукта Соединенных Штатов и других промышленно развитых стран прямо или косвенно зависит от использования катализаторов.

Видео с вопросами

: выбор фактора, не влияющего на скорость реакции

Стенограмма видео

Какой из следующих факторов не влияет на скорость химической реакции? (А) концентрация реагентов в растворе, (Б) давление реагирующих газов, (В) площадь поверхности твердых реагентов, (Г) обратимость реакции, (Д) наличие катализатора.

Согласно теории столкновений, частицы реагентов должны сталкиваться с достаточной энергией для формирования изделий. Это означает, что любой фактор, вызывающий большее количество столкновений между частицами, приведет к более быстрому протеканию химической реакции. Другими словами, скорость химической реакции увеличится. Скорость химической реакции характеризует скорость превращения реагентов. в продукты. Этот вопрос хочет, чтобы мы определили, какой фактор не повлияет на скорость реакция.

Начнем с утверждения (A). Здесь у нас есть два решения. Слева раствор с низкой концентрацией реагентов. А справа у нас раствор с высокой концентрацией реагентов. Частицы в обоих растворах будут перемещаться в контейнере, в результате чего столкновения с контейнером и с другими частицами в растворе. Так как в растворе с большей концентрацией больше частиц, те частицы чаще сталкиваются друг с другом. В результате раствор с более высокой концентрацией будет иметь большую скорость реакция. Таким образом, концентрация реагентов в растворе влияет на скорость химической реакции. реакции, поэтому вариант ответа (А) не является правильным ответом.

Теперь перейдем к варианту ответа (Б), давление реагирующих газов. Скажем, у нас есть контейнер, полный газа. Есть два способа изменить давление газа в баллоне. Одним из способов изменения давления является изменение объема.Если уменьшить объем сосуда, давление газа будет выше. Так как газ теперь занимает меньше места, будет больше столкновений между газовые частицы. Поскольку между частицами происходит больше столкновений, реакция между эти два газа будут происходить быстрее.

Другой способ повысить давление газа — повысить температуру. Это заставит частицы газа двигаться быстрее.Если частицы движутся быстрее, между ними будет больше столкновений. Это приведет к более быстрой реакции. Итак, мы видели, что давление реагирующих газов, безусловно, может влиять на скорость химическая реакция, поэтому вариант ответа (В) неверен.

Вариант ответа (C) – площадь поверхности твердых реагентов. Если у нас есть та же масса твердого тела, больше твердых частиц обнажается, когда площадь поверхности большая. Частицы, не находящиеся на поверхности, не могут реагировать до тех пор, пока они не будут незащищенный.Это означает, что химическая реакция будет происходить быстрее, если площадь поверхности больше. Таким образом, вариант ответа (C) не является правильным ответом.

Теперь давайте подумаем об утверждении (D) об обратимости реакции. Если реакция обратима, это означает, что реакция может идти как в прямом, так и в прямом направлении. обратное направление. В прямой реакции реагенты образуют продукты. В обратной реакции продукты образуют реагенты. Если реакция обратима, то прямая и обратная реакции обычно протекают при то же время, пока не будет достигнуто равновесие.

Факторы, которые мы обсуждали, могут влиять на скорость достижения обратимой реакции. равновесие. Однако обратимость реакции не влияет на скорость протекания. реакция. Так что кажется, что это правильный ответ.

Но прежде чем мы закончим это видео, давайте посмотрим на выбор ответа (E), наличие катализатор, чтобы убедиться, что мы понимаем эту тему.

Катализатор влияет на скорость химической реакции иначе, чем другие факторы что мы рассмотрели.Мы сказали, что реакция происходит, когда частицы сталкиваются с достаточной энергией. При использовании катализатора требуется меньше энергии для превращения реагентов в продукты. Это увеличивает скорость реакции, потому что больше столкновений приводит к успешному результату. реакция. Таким образом, наличие катализатора влияет на скорость химической реакции.

Единственный полученный нами коэффициент, не влияющий на скорость химической реакции, это выбор ответа (D), обратимость реакции.

Какие факторы влияют на скорость химических реакций?

Кинетика изучает скорость химической реакции. Некоторые химические реакции протекают быстро; другие медленные. Иногда химики хотят ускорить медленные и замедлить быстрые.

На скорость реакции влияют несколько факторов:

  • Природа реагентов

  • Размер частиц реагентов

  • Концентрация реагентов

  • Давление газообразных реагентов

  • Температура

  • Катализаторы

Если вы хотите произвести как можно больше продукта как можно быстрее в результате химической реакции, вы должны учитывать кинетику реакции.

Природа химических реагентов

Чтобы произошла реакция, должно произойти столкновение между реагентами в реакционноспособном месте молекулы. Чем крупнее и сложнее молекулы реагентов, тем меньше вероятность столкновения в месте реакции.

Иногда в очень сложных молекулах реактивный центр полностью блокируется другими частями молекулы, поэтому реакция не происходит. Столкновений может быть много, но только те, которые происходят на реактивном участке, имеют шанс привести к химической реакции.

Обычно скорость реакции ниже, когда реагенты представляют собой большие и сложные молекулы.

Размер частиц химических реагентов

Реакция зависит от коллизий. Чем больше площадь поверхности, на которой могут происходить столкновения, тем быстрее реакция. Вы можете поднести горящую спичку к большому куску угля, и ничего не произойдет. Но если вы возьмете тот же кусок угля, очень-очень мелко его измельчите, подбросите в воздух и зажжете спичкой, вы получите взрыв из-за увеличенной площади поверхности угля.

Концентрация химических реагентов

Увеличение количества столкновений увеличивает скорость реакции. Чем больше молекул реагентов столкнется, тем быстрее будет реакция. Например, деревянная щепа хорошо горит на воздухе (20 процентов кислорода), но в чистом кислороде она сгорает гораздо быстрее.

В большинстве простых случаев увеличение концентрации реагентов увеличивает скорость реакции. Однако, если реакция сложная и имеет сложный механизм (ряд стадий реакции), это может быть не так.Определение влияния концентрации на скорость реакции может дать вам представление о том, какой реагент участвует в определяющей скорость стадии механизма.

Вы можете сделать это, запустив реакцию при нескольких различных концентрациях и наблюдая, как это влияет на скорость реакции. Если, например, изменение концентрации одного реагента не влияет на скорость реакции, то вы знаете, что реагент не участвует в самой медленной стадии (стадии, определяющей скорость) в механизме.

Давление газообразных реагентов

Давление газообразных реагентов имеет в основном тот же эффект, что и концентрация. Чем выше давление реагента, тем выше скорость реакции. Это связано с увеличением количества столкновений. Но если задействован сложный механизм, изменение давления может не дать ожидаемого результата.

Как температура влияет на скорость химической реакции

Повышение температуры заставляет молекулы двигаться быстрее, поэтому увеличивается вероятность их столкновения друг с другом и реакции.Но повышение температуры также увеличивает среднюю кинетическую энергию молекул.

На следующем рисунке показан пример того, как повышение температуры влияет на кинетическую энергию реагентов и увеличивает скорость реакции.

Влияние температуры на кинетическую энергию реагентов.

При данной температуре не все молекулы движутся с одинаковой кинетической энергией. Небольшое количество молекул движется очень медленно (низкая кинетическая энергия), а некоторые очень быстро (высокая кинетическая энергия).Подавляющее большинство молекул находится где-то посередине между этими двумя крайностями.

Фактически температура является мерой средней кинетической энергии молекул. Как вы можете видеть на рисунке, повышение температуры увеличивает среднюю кинетическую энергию реагентов, существенно сдвигая кривую вправо в сторону более высоких кинетических энергий.

Но также обратите внимание на минимальное количество кинетической энергии, необходимой реагентам для обеспечения энергии активации (энергии, необходимой для запуска реакции) во время столкновения.Реагенты должны столкнуться в месте реакции, но они также должны передать достаточно энергии, чтобы разорвать связи, чтобы могли образоваться новые связи. Если у реагентов недостаточно энергии, реакция не произойдет, даже если реагенты столкнутся в месте реакции.

Обратите внимание, что при более низкой температуре очень немногие молекулы реагентов обладают минимальным количеством кинетической энергии, необходимой для обеспечения энергии активации. При более высокой температуре гораздо больше молекул обладают минимально необходимой кинетической энергией, а это означает, что намного больше столкновений будет достаточно энергичным, чтобы привести к реакции.

Повышение температуры не только увеличивает количество столкновений, но и увеличивает количество эффективных столкновений, которые передают достаточно энергии, чтобы вызвать реакцию.

Как катализаторы увеличивают скорость химической реакции

Катализаторы представляют собой вещества, которые увеличивают скорость реакции, не изменяясь сами по себе в конце реакции. Они увеличивают скорость реакции за счет снижения энергии активации реакции.

Если на предыдущем рисунке сдвинуть влево пунктирную линию, обозначающую минимальное количество кинетической энергии, необходимой для получения энергии активации, то намного больше молекул будет обладать минимально необходимой энергией, и реакция пойдет быстрее.

Катализаторы снижают энергию активации реакции одним из двух способов:

  • Обеспечение поверхности и ориентации

  • Предоставление альтернативного механизма (последовательность стадий реакции) с более низкой энергией активации

Какой из следующих факторов НЕ влияет на скорость a.{c}\)

\(a_{b}\)

\(\sqrt{a}\)

\(\sqrt[b]{a}\)

\(\frac{a}{ б}\)

\(\cfrac{a}{b}\)

\(+\)

\(-\)

\(\times\)

\(\div\)

\(\pm\)

\(\cdot\)

\(\amalg\)

\(\ast\)

\(\barwedge\)

\(\bigcirc\)

\( \bigodot\)

\(\bigoplus\)

\(\bigotimes\)

\(\bigsqcup\)

\(\bigstar\)

\(\bigtriangledown\)

\(\bigtriangledown\)

\(\bigtriangledown\) \)

\(\blacklozenge\)

\(\blacksquare\)

\(\blacktriangle\)

\(\blacktriangledown\)

\(\bullet\)

\(\cap\)

\(\чашка\)

\(\circ\)

\(\circledcirc\)

\(\dagger\)

\(\ddagger\)

\(\diamond\)

\(\dotplus\)

\(\ромб\)

\(\mp\)

\(\ominus\)

\(\oplus\)

\(\oslash\)

\(\otimes\)

\(\setminus\)

\( \sqcap\)

\(\sqcup\)

\(\square\)

\(\star\)

\(\triangle\)

\(\triangledown\)

\(\triangleleft \)

\(\Cap\)

\(\Cup\)

\(\upplus\)

\(\vee\)

\(\veebar\)

\(\клин\)

\(\wr\)

\(\следовательно\)

\(\left ( a \right )\)

\(\left \| a \right \|\)

\(\left [ a \right ]\)

\(\left \{ a \right \}\)

\(\left \lceil a \right \rceil\)

\(\слева \lпол a \справа \rпол\)

\(\слева ( a \справа )\)

\(\vert a \vert\)

\(\leftarrow\)

\ (\leftharpoondown\)

\(\leftharpoonup\)

\(\leftrightarrow\)

\(\leftrightharpoons\)

\(\mapsto\)

\(\rightarrow\)

\(\ rightharpoondown\)

\(\rightharpoonup\)

\(\rightleftharpoons\)

\(\to\)

\(\Стрелка влево\)

\(\Стрелка влево\)

\(\Стрелка вправо\)

\(\Стрелка вправо\) )

\(\overset{a}{\leftarrow}\)

\(\overset{a}{\rightarrow}\)

\(\приблизительно \)

\(\asymp \)

\ (\cong \)

\(\dashv \)

\(\doteq \)

\(= \)

\(\equiv \)

\(\frown \)

9000 2 \(\geq \)

\(\geqslant \)

\(\gg \)

\(\gt \)

\(| \)

\(\leq \)

\(\leqslant \)

\(\ll \)

\(\lt \)

\(\models \)

\(\neq \)

\(\ngeqslant \)

\(\ngtr \)

\(\nleqslant \)

\(\nless \)

\(\not\equiv \)

\(\overset{\ underset{\mathrm{def}}{}}{=} \)

\(\parallel \)

\(\perp \)

\(\prec \)

\(\preceq \)

\(\sim\)

\(\simeq\)

\(\smile\)

\(\succ\)

\(\succeq\)

\(\vdash\)

\( \in \)

\(\ni \)

\(\notin \)

\(\nsubseteq \)

\(\nsupseteq \)

\(\sqsubset \)

\(\sqsubseteq \)

\(\sqsupset \)

\(\sqsupseteq \)

\(\subset \)

\(\subseteq \)

\(\subseteqq \)

\(\supseteqq \)

\)

\(\супсете q \)

\(\supseteqq \)

\(\emptyset\)

\(\mathbb{N}\)

\(\mathbb{Z}\)

\(\mathbb{Q} \)

\(\mathbb{R}\)

\(\mathbb{C}\)

\(\alpha\)

\(\beta\)

\(\gamma\)

\(\delta\)

\(\epsilon\)

\(\zeta\)

\(\eta\)

\(\theta\)

\(\iota\)

\( \kappa\)

\(\lambda\)

\(\mu\)

\(\nu\)

\(\xi\)

\(\pi\)

\(\rho \)

\(\sigma\)

\(\tau\)

\(\upsilon\)

\(\phi\)

\(\chi\)

\(\psi\)

\(\omega\)

\(\Gamma\)

\(\Delta\)

\(\Theta\)

\(\Lambda\)

\(\Xi\)

3

\(\Pi\)

\(\Sigma\)

\(\Ипсилон\)

\(\Phi\)

\(\Ps i\)

\(\Omega\)

\((a)\)

\([a]\)

\(\lbrace{a}\rbrace\)

\(\frac{a +b}{c+d}\)

\(\vec{a}\)

\(\binom {a} {b}\)

\({a \brack b}\)

\ ({a \brace b}\)

\(\sin\)

\(\cos\)

\(\tan\)

\(\cot\)

\(\sec\)

\(\csc\)

\(\sinh\)

\(\cosh\)

\(\tanh\)

\(\coth\)

\(\bigcap {a}\)

\(\bigcap_{b}^{} a\)

\(\bigcup {a}\)

\(\bigcup_{b}^{} a\)

\(\coprod {a} \)

\(\coprod_{b}^{} a\)

\(\prod {a}\)

\(\prod_{b}^{} a\)

\(\sum_{ a=1}^b\)

\(\sum_{b}^{} a\)

\(\sum {a}\)

\(\underset{a \to b}\lim\)

\(\int {a}\)

\(\int_{b}^{} a\)

\(\iint {a}\)

\(\iint_{b}^{} а\)

\(\int_{a}^{b}{c}\)

\(\iint_{a}^{b}{c}\)

\(\iiint_{a}^{ b}{c}\)

\(\oint{a}\)

\(\oint_{b}^{} a\)

Что из следующего не влияет на скорость химической реакции? (а) катализаторы (б) температура (в) концентрация (г) спектатор-ионы

Изменение климата: экономические и политические вопросы

Изменение климата относится к повышению температуры и изменениям погоды, связанным с парниковыми газами в атмосфере. Исследуйте экономические и политические проблемы, связанные с изменением климата.

Пассивный и активный транспорт в клетках

Пассивный и активный транспорт жизненно важен для движения питательных и других веществ в клетке.Откройте для себя крошечный мир клеточного транспорта с градиентом концентрации, простой диффузией, облегченной диффузией, осмосом и натрий-калиевым насосом.

Объяснение сокращения длины: формула и пример

Узнайте, как сокращение длины связано со скоростью света и почему мы не замечаем этого в повседневной жизни.Также узнайте немного о других темах теории относительности, которые помогут вам лучше понять сокращение длины.

Реакция синтеза: определение, формула и примеры

Реакции синтеза происходят, когда несколько веществ соединяются, реагируют и приводят к сложному продукту. Изучите химические формулы для различных реакций синтеза, а также примеры бинарных и более сложных реакций при приготовлении пищи.

Урок красных кровяных телец для детей

Узнайте о красных кровяных тельцах, жизненно важных клетках, обеспечивающих ткани организма кислородом.Узнайте физический вид этих клеток, где они расположены в организме, где они формируются и как они используют гемоглобин для выполнения своих функций.

ул. Политическая философия Августина и Фомы Аквинского

Св. Августин и Фома Аквинский были двумя великими римско-католическими мыслителями, разделенными во времени, но в определенной степени объединенными своей политической философией. Сравните политическую философию этих двух мужчин и изучите концепцию «справедливой войны».

Химические реакции и уравновешивание химических уравнений

Закон сохранения материи позволяет ученым сбалансировать химическое уравнение. Изучите этапы балансировки химических уравнений, повторите химические реакции и используйте сбалансированные химические уравнения, чтобы показать, что материя сохраняется.

Кетоны и альдегиды: структура, свойства и применение

Кетоны и альдегиды представляют собой органические соединения, содержащие карбонильные группы.Эти соединения можно найти в повседневных продуктах, которые используются в обществе, таких как жидкость для снятия лака и духи. Изучите структуру, использование и свойства кетонов и альдегидов.

Влияние катализаторов на скорость реакции

Катализаторы — это химические вещества, которые обычно являются частью химических реакций, в которых они влияют на скорость реакции. Изучите туннель Моффата, как работают катализаторы и как они используются в промышленности, и биологические катализаторы.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Какие факторы влияют на скорость реакции?

Какие факторы влияют на скорость реакции?

 

Факторы, влияющие на скорость реакции:

Скорость химической реакции может быть изменена путем изменения условий реакции.
Существует пять факторов , что аффект показатель реакции:

  1. Общая площадь поверхности твердого реагента или Размер частиц твердого реагента
  2. концентрация реагента в раствор
  3. Температура реакции
  4. Использование катализатора
  5. Давление для реакции с участием газообразных реагентов

В таблице приведены некоторые примеры изменения условий реакции, которые влияют на скорость реакций в нашей повседневной жизни.

1
Пример Объяснение фактор, влияющие на ставку
(а) легче начать огонь с использованием палочек, а не журналы Это потому, что палочки имеют больше общая открытая площадь , чем журналы. Следовательно, скорость горения палок выше, чем у бревен. Площадь поверхности (или размер частиц)
(b) Обдувание раскаленных углей воздухом приводит к их яркому и быстрому воспламенению Это происходит из-за увеличения концентрации кислорода/воздуха. Итак, скорость горения увеличивается. Концентрация
(c) В жаркие дни молоко скисает быстрее, чем в холодные В жаркие дни температура на выше. Значит, скорость скисания молока в раз выше. Температура
(d) Присутствие амилазы в слюне расщепляет крахмал до Амилаза, как биологический катализатор/фермент, ускоряет расщепление крахмала до мальтозы. Катализатор
(д) Производство газообразного аммиака осуществляется под высоким давлением высокое давление газообразных реагентов, скорость реакции выше. Давление

Люди также задают

Применение факторов, влияющих на скорость реакции

Применение факторов, влияющих на скорость реакции в повседневной жизни:

  • Знание факторов влияние на скорость реакции может быть применено к контролю скорости многих реакций, происходящих в нашей повседневной жизни.
  • Это можно сделать, либо ускоряя , либо замедляя реакцию в соответствии с нашими потребностями.

В таблице приведены несколько примеров применения факторов, влияющих на скорость реакции, для управления скоростью некоторых реакций в нашей повседневной жизни.

Пример
Используются меньших кусков древесного угля по сравнению с более крупными кусками древесного угля.
Это связано с тем, что более мелкие кусочки древесного угля имеют большую общую открытую поверхность по сравнению с более крупными кусками.
Следовательно, более мелкие кусочки древесного угля могут гореть быстрее производить на больше тепла в секунду и пища готовится быстрее. (б) Хранение продуктов в холодильнике .
Когда продукты хранятся в холодильнике, они хранятся дольше.
Это связано с тем, что низкая температура в холодильнике замедляет гниение и разложение продуктов микроорганизмами.
Температура , которая контролирует скорость разложения пищевых продуктов микроорганизмами
(c) Приготовление пищи в скороварке В скороварке высокое давление повышает точку кипения воды до температуры выше 100°С.
Таким образом, приготовление пищи осуществляется при температуре выше 100°C в скороварке.
Более высокая температура увеличивает скорость приготовления.
Следовательно, пища может быть приготовлена ​​ быстрее.
Температура контролирующая скорость приготовления
(d) Приготовление твердых продуктов разного размера Твердые продукты в виде больших кусков нагревать во время приготовления. Следовательно, пища будет готовиться на более низкой скорости.
Чтобы пища готовилась быстрее, большие куски твердой пищи необходимо разрезать на более мелкие кусочки , такие как картофельные чипсы, чтобы увеличить общую площадь поверхности, подвергаемой воздействию тепла.
Площадь поверхности , регулирующая скорость приготовления

Применение факторов, влияющих на скорость реакции в промышленных процессах
  1. Знание факторов, влияющих на скорость реакции, применяется при выборе оптимума условия запустить промышленный процесс для достижения
    (a) более короткое время производства
    (b) более высокая производительность
    (c) более низкая стоимость производства
  2. Это очень дорого управлять промышленным процессом при очень высокой температуре и давлении .
  3. Катализаторы обычно используются для увеличения скорости этих процессов.
  4. Используемые катализаторы позволяют проводить процессы за более короткое время при оптимальной температуре и давлении для снижения производственных затрат.

Три примера промышленных процессов:
(a) Процесс Габера

  • Процесс Габера представляет собой промышленный процесс производства аммиака в больших масштабах.В этом процессе азот реагирует с водородом с образованием аммиака.
  • Таблица описывает влияние катализатора, температуры и давления на скорость производства аммиака и его выход.
Факторы Эффект на скорость реакции Эффект на выход Ammonia Условия выбраны
Catalyst Использование катализатора . скорость производства аммиака Количество производимого аммиака (выход) остается прежним с катализатором или без него Железо используется в качестве катализатора для увеличения скорости производства аммиака
Температура Повышение температуры увеличит скорость образования аммиака Повышение температуры уменьшит количество произведенного аммиака (выход) Выбрана оптимальная температура от 450 до 550°C .Достигнут компромисс для разумной скорости и доходности.
Давление Повышение давления увеличит скорость производства аммиака Повышение давления увеличит количество производимого аммиака (выход).

высокого давления из от 200 до 300 атм выбирают для получения более высокой скорости и выхода.

  • Итак, процесс Габера используется в промышленности следующим образом: пропускали через железный порошок (катализатор) при температуре 450 до 550°С и давлении 200 до 300 атм в присутствии молибдена в качестве промотора .

  • Эти оптимальные условия позволяют ускорить процесс Габера, чтобы сократить стоимость и время производства, а также получить более высокий выход.

(b) Процесс Оствальда

  • Процесс Оствальда представляет собой промышленный процесс производства азотной кислоты в больших масштабах.
  • Процесс Оствальда включает три стадии, как показано в табл.
I

2 (контактный процесс)

  • Контактный процесс — это промышленный процесс производства серной кислоты в больших масштабах.
  • Контактный процесс включает четыре стадии, как показано в табл.

Этап

Условия реагирования Химическое уравнение для реакции
I
Ammonia Gas смешаны с избытком воздуха и смесь пропускают более Platinum (катализатор) при температуре 850°С и давлении от 2 до 5 атм. Аммиак окисляется до монооксида азота.
Все эти условия реакции выбраны таким образом, чтобы обеспечить оптимальную скорость реакции с оптимальным выходом.
4NH 3 (г) + 5O 2 (г) → 4NO(г) + 6H 2 O(ж)
II 9 Затем происходит реакция с газообразным азотом I 9 избыток воздуха для производства газообразного диоксида азота. 2NO(г) + 0 2 (г) → 2N0 2 (г)
III Затем газообразный диоксид азота со стадии II смешивают с избытком воздуха и растворяют в горячей воде при 80° C для производства азотной кислоты 4NO 2 (г) + O 2 (г) + 2H 2 O(ж) → 4HNO 3 (водн.)

1
Этап Условия реагирования Химическое уравнение для реакции
1 9071
80762 Serlucur сожжен в избытке воздуха для производства диоксида серы S (S) + O 2 (г) → SO 2 (г)
II Газообразный диоксид серы со стадии 1 смешивают с избытком воздуха и смесь пропускают над оксидом ванадия(V), V 2 O 5 (катализатор) при температуре 450°С и давлении 1 атмосфера.Диоксид серы окисляется до триоксида серы.
Все эти условия реакции выбраны для обеспечения оптимальной скорости реакции с оптимальным выходом.
2SO 2 (г) + O 2 (г) → SO 3 (г)
III Затем газообразный триоксид серы со стадии II растворяют в жидкой концентрированной серной кислоте олеум, H 2 S 2 O 7 . SO 3 (G) + H 2 SO 4 (AQ) → H 2 S 2 O 7 (L) 7 (L) 7 (L)
IV Oleum от Stage III затем разбавляют водой для получения концентрированной серной кислоты концентрацией около 98%. H 2 S 2 S 2 O 7 (L) + H 2 0 (L) → 2H 2 SO 4 (AQ) 4 (AQ)

Факторы, влияющие на скорость реакции задачи с решениями

1. В таблице показаны условия реакции для трех серий экспериментов.

5 г цинкового порошка избыток 3 0,4 MOL DM -3 Серсурульная кислота при комнатной температуре
Набор Условия реакции
I 5 г избыточного цинкового порошка + 100 см 5 4 моль дм -3 серная кислота + 5 см 3 1 моль дм 3 раствор сульфата меди(II) при комнатной температуре
II II
III 5 г избытка гранулированного цинка + 75 см 3 от 0,4 моль DM 3 Серновая кислота при комнатной температуре

Нарисуйте графики зависимости объема выделяющегося газообразного водорода от времени для наборов I, II и III на тех же осях. Объясните, как вы получаете ответы.
Решение:
1. Сравните выход

Из таблицы количество молей серной кислоты, прореагировавшей в наборе I > наборе III > наборе II.
Таким образом, максимальный объем газообразного водорода, выделившегося в наборе I > набор III > набор II.

2. Сравните скорость

  • Начальная скорость реакции для набора I > набора II из-за присутствия катализатора в наборе I.
  • Начальная скорость реакции для набора II > набора III из-за общей поверхности площадь цинка, использованная в наборе II, больше, чем в наборе III.
  • Следовательно, начальная скорость реакции для набора I > набора II > набора III
  • Это означает, что начальный градиент кривой для набора I > набора II > набора III.

3. Зарисовать график
Графики для трех серий опытов:

2. 5 г избытка мраморной крошки добавляют к 80,0 см 3 1,0 1 моль 3 4 дм 3 кислота Р в конической колбе. Коническую колбу ставят на электронные весы.Массу конической колбы и ее содержимого записывают через равные промежутки времени. На рисунке показан график зависимости массы конической колбы и ее содержимого от времени.

(a) Напишите химическое уравнение реакции, если кислота R является этановой кислотой.
(b) Почему кривая становится горизонтальной через 180 с?
(c) (i) Опишите изменение скорости реакции в течение первых 180 с. Объясните, как вы получили свой ответ из графика.
(ii) Объясните изменение скорости реакции в (c)(i).
Раствор:

(a) CaCO 3 (т) + 2CH 3 COOH(водн.) → Ca(CH 3 COO) 2 (водн.) + CO 2 (г) 2 (г) H 2 O(l)
(b) Реакция остановилась через 180 с, так как вся кислота R полностью прореагировала с избытком мрамора.
(c) (i) Скорость реакции снижается со временем в течение первых 180 с. Это связано с тем, что величина градиента кривой уменьшается со временем.
(ii) Концентрация кислоты R и общая площадь поверхности мраморной крошки со временем уменьшаются, следовательно, скорость реакции со временем уменьшается.

3. 1 г избытка порошка магния добавляют к 50 см 3 0,5 моль дм 3 соляной кислоты при комнатной температуре. На рисунке показана кривая, полученная при построении зависимости объема выделяющегося газообразного водорода от времени.

Опыт повторяют с использованием 25 см 3 0,5 моль дм 3 соляной кислоты при 80,0°С вместо 50 см 3 0,5 моль дм 5 соляной кислоты при комнатной температуре 3 .Скопируйте график и нарисуйте на тех же осях кривую, которую вы ожидаете получить для второго эксперимента. Объясните, как вы получили ответ.
Решение:
1. Сравните максимальный объем выделившегося газообразного водорода

  • Из приведенной выше таблицы видно, что количество молей соляной кислоты, прореагировавшей в эксперименте I, в два раза больше количества молей соляной кислоты, прореагировавшей в эксперимент 2.
  • Таким образом, максимальный объем газообразного водорода, выделившегося в эксперименте I, в два раза превышает максимальный объем газообразного водорода, выделившегося в эксперименте II.
  • , следовательно, максимальный объем водородного газа, освобожденного в эксперименте II
    = 1/2 x 600 см 3 3 3
    = 300 см 3

2. Сравните начальную скорость

  • от выше таблицы, температура эксперимента II выше, чем температура эксперимента I, в то время как два других фактора остаются постоянными.
  • Следовательно, начальная скорость реакции в опыте II больше, чем в опыте I.
  • Другими словами, начальный градиент кривой II круче, чем у кривой I.

3. Нарисуйте кривую
На основании приведенного выше анализа кривая для эксперимента II показана ниже.

4. Опыт I проведен для изучения скорости реакции 1,0 г железной фольги с 60 см 3 0,4 моль дм 3 соляной кислоты. График на рисунке получается.

Опыт повторяют еще два раза, используя разные объемы и концентрации соляной кислоты, как показано в табл.

а) Напишите химическое уравнение реакции.
(b) (i) Сравните начальные скорости реакции для экспериментов I, II и III.
(ii) Обоснуйте свои ответы.
(c) Определите максимальный объем газообразного водорода, выделившегося в экспериментах II и III.
При относительной атомной массе Fe = 56 и молярном объеме любого газа 24 дм 3 моль 1 при комнатных условиях.
(d) Используя ответы в (b) и (c), начертите графики зависимости объема выделяющегося газообразного водорода от времени для экспериментов II и III на тех же осях на рисунке.
Раствор:
(a) Fe(т) + 2HCl(водн.) → FeCl 2 (водн.) + H 2 (г)
(b) (i) Начальная скорость реакции для эксперимента III > эксперимент I > эксперимент II
(ii) Это связано с тем, что концентрация соляной кислоты в эксперименте III > эксперимента I > эксперимента II.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск