Скорость протекания химической реакции. Катализаторы

1.	Понятие о скорости реакции	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Знать определение скорости химической реакции.
2.	Закон действия масс	1 вид — рецептивный	лёгкое	1 Б.	Знать закон действия масс.
3.	Влияние температуры и катализаторов на скорость химической реакции	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Знать правило Вант-Гоффа, иметь представление об энергии активации, катализаторах, катализе.
4.	Гомогенный и гетерогенный катализ	2 вид — интерпретация	среднее	2 Б.	Знать различия гомогенного и гетерогенного катализа.
5.	Расчёт скорости реакции	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Уметь проводить расчёт скорости реакции по формуле.
6.	Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Уметь проводить расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс.
7.	Расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс с твёрдым веществом	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Уметь проводить расчёт изменения скорости реакции по закону действия масс с одним из реагирующих веществ в виде твёрдого вещества.
8.	Расчёт изменения скорости реакции по правилу Вант-Гоффа	3 вид — анализ	сложное	4 Б.	Уметь проводить расчёт изменения скорости реакции по правилу Вант-Гоффа.

Химические реакции скорость — Справочник химика 21

    Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Скорость химической реакции зависит от ряда условий. Рассмотрим важнейшие из них. [c.131]

    Когда скорость диффузии намного меньше скорости химической реакции, скорость процесса равна скорости диффузии. Эту макрокинетическую область протекания реакции называют внешнедиффузионной областью. Константа скорости диффузии очень слабо зависит от температуры и весьма заметно — от линейной скорости потока газа. Поэтому изменением указанных условий эксперимента можно вызвать переход из одной макрокинетической области в другую. В частности, переходу во внешнедиффузионную область благоприятствуют высокие температуры и малые линейные скорости газового потока.

 [c.73]

    Первый член уравнения, dQ T, представляет собой прирост энтропии за счет теплообмена между системой и ее окружением, а второй член уравнения, А( Х/Г, — прирост энтропии вследствие химической реакции. Скорость прироста энтропии в хилшческой реакции, отнесенная к единице объема системы, равна [c.60]

    В общем случае кроме турбулентности газового потока в ГТД факторами, лимитирующими скорость и полноту сгорания топлива в камере сгорания, могут быть скорость химической реакции, скорость смешения паров топлива с воздухом и скорость испарения капель распыленного топлива. [c.167]

    В случае десорбции мы имеем дело с реакциями, в ходе которых растворенный газ образуется, а не потребляется. Используя применительно к десорбции те же аргументы, что и при обсуждении проблем абсорбции (см. раздел VI-1-3), можно показать, что при достаточно высокой скорости химической реакции скорость десорбции оказывается существенно выше, чем она была бы при отсутствии реакции, а масса жидкости будет находиться в равновесии.

Если условия равновесия в массе жидкости не обеспечиваются, то скорость процесса выражается уравнением (Х1,1) для физической десорбции. [c.265]

    Химическая кинетика представляет собой учение о скоростях химических реакций, о факторах, определяющих эти скорости, а также о механизме химических реакций. Скорость химической реакции служит важнейшей количественной характеристикой химического взаимодействия. [c.8]

    Как указал Б. Н. Степаненко, не подлежит сомнению, что в химических реакциях скорости и даже сама возможность протекания многих реакций зависят от конформационных отношений [57]. Рассмотрим конформации открытых ациклических форм глюкозы и галактозы [58]. 

[c.88]

    Основопологающим в химической кинетике является понятие о скорости химических реакций. Скорость химической 15сакции зависит от многих факторов, но важнейшими являются природа реагируюгцих веществ, концентрация, температура, давление и действие катализаторов. При постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Данное количественное соотношение известно как закон действующих масс. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа. Если процесс протекает только в одном направлении, то его называют необратимым. Процессы, протекающие в двух противоположных направлениях, называют обратимыми. Когда в обратимом процессе скорости прямой и обратной реакций становятся равными, то в системе устанавливается динамическое равновесие. Смещение химического равновесия осуществляется в соответствии с принципом Ле Шателье. 

[c.102]

    Аналогично в мембранах со сплошной матрицей возможно сопряжение диффузионных потоков двух компонентов газовой смеси при высокой растворимости газов в мембране или их сильном межмолекулярном взаимодействии. При векторно-скалярном сопряжении процессов диффузии и химической реакции скорость второго процесса не имеет пространственной фиксации, но знак сопряжения обеспечивается векторной природой перекрестного коэффициента 12.  [c.20]

    Для диффузионных процессов в мембранах это положение соблюдается достаточно строго для химических реакций скорость превращения /а = Уг можно считать линейной функцией  [c.26]

    Далее изучают кинетику химических реакций, скорости процессов массо- и теплопередачи, кинетику фазовых переходов в условиях, близких к условиям эксплуатации объекта, и составляют соответствующие элементарные функциональные операторы. Эти элементарные процессы обычно являются основными источниками нелинейностей результирующего функционального оператора (хи-тческие реакции порядка, отличного от нуля и единицы, нелинейные равновесные соотношения, экспоненциальная зависимость кинетических констант от температуры и т. п.). [c.200]

    Для двусторонней реакции, с учетом положения о независимости протекания химических реакций, скорость может быть выражена как разность скоростей прямой и обратной реакций  [c. 533]

    В которой реагенты и А , взаимодействуя, дают продукты А, и A4, которые, в свою очередь взаимодействуя между собой, превращаются в исходные реагенты Ai и А . По принципу независимости протекания химических реакций скорость прямой и обратной реакций выразим по основному закону кинетики, рассматривая каждую реакцию как простую одностороннюю реакцию второго порядка  [c.543]

    Скорость химической реакции Скорость молекулярной диффузии  [c.51]

    Химической кинетикой называется учение о скоростях химических реакций. Скорость химической реакции характеризуется количеством вещества, вступившим в реакцию в единицу времени. [c.32]

    Определение эффективных коэффициентов диффузии проводится следующим образом. По одну сторону диафрагмы подается газообразный реагент, скорость диффузии которого нужно измерить. Можно также использовать смесь этого реагента с инертным газом. По другую сторону диафрагмы подается чистый инертный газ. Давление газов по обе стороны диафрагмы должно быть полностью уравнено. Реагент, продиффундировавший из право й части сосуда в левую, захватывается током газа, и концентрация реагента в выходящем из камеры потоке определяется аналитически. Одновременно для контроля измеряется количество реагента, выходящего из правой части сосуда. В отсутствие химической реакции скорость диффузии реагента в установившихся условиях, очевидно, равна количеству реагента, вымываемому из левой части сосуда в единицу времени. В соответствии с этим эффективный коэффициент диффузии может быть вычислен по формуле  [c.366]

    В случае очень медленных химических реакций преобладает химическое сопротивление. Такой режим называют химическим. Для быстрых химических реакций скорость процесса может определять диффузионное сопротивление. В этом случае говорят [c.144]

    В случае диффузии компонента через слой толщиною йх, в котором тоже происходит химическая реакция, скорость диффузии на входе в этот слой по уравнению (У11-7) равна [c. 566]

    Аналогичные соотношения наблюдаются и при химических реакциях, скорость которых подчиняется уравнению первого порядка. Гомогенные химические реакции, протекающие строго в соответствии с уравнением скорости первого порядка, встречаются не часто. К ним относятся в первую очередь реакции разложения, например дегидрирование этана до этилена [c.155]

    Каждую химическую реакцию можно характеризовать с двух точек зрения термодинамической и кинетической. С точки зрения термодинамики реакция характеризуется состоянием равновесия, когда в системе при данной температуре и постоянстве других внешних условий устанавливаются неизменные во времени равновесные концентрации участников реакции. Кинетика характеризует скорость протекания химической реакции, скорость ее приближения к состоянию равновесия. Большинство реакций аналитической химии протекает в растворе с большой скоростью и быстро приходит к состоянию химического равновесия. [c.22]

    В сложных химических реакциях скорость образования конечных продуктов реакции часто зависит от скорости лишь одной, наиболее медленно протекающей элементарной реакции. Такая реакция называется. лимитирующей. [c.187]

    Необратимые процессы принято подразделять на скалярные, векторные и тензорные соответственно тому, какое поле прихо дится использовать для описания процесса скалярное, вектор ное или поле тензора второго ранга. К группе скалярных про цессов относятся, например, химические реакции (скорость ре акции в каждой точке характеризуется скалярной величиной) Векторными процессами являются, в частности, теплопровод ность, диффузия (с ними связаны поля вектора потока тепла и вектора диффузии). Наконец, к тензорным процессам можно отнести вязкие течения. Следует отметить, что классификация процессов по их тензорным свойствам не формальна, а физически связана с содержанием принципа Кюри (см. разд. П1.5). [c.129]

    Скорость химической реакции. Скорость химической реакции — число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени, в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных реакций) раздела фаз. Элементарный акт реакции состоит в таком соударении и дальнейшем взаимодействии молекул, таком перераспределении электронной плотности, образовании новых и разрыве старых химических связей, когда образуются новые по составу и строению вещества. [c.188]

    Скорость химической реакции. Скорость химической реакции может быть количественно выражена изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. При этом концентрацию обычно выражают числом молей вещества на единицу объема реакционной системы (обычно на 1 л). [c.130]

    Основной закон кинетики гомогенных химических реакций скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Так, для реакции [c.129]

    По мере протекания химических реакций скорость их обычно уменьшается, так как исходные вещества расходуются и их концентрация снижается (рис. 33). Константа же скорости независимо от изменения концентрации остается постоянной.  [c.84]

    Основополагающим в химической кинетике является понятие о скорости химических реакций. Скорость химической реакции зависит от многих факторов, но важнейшими являются природа реагирующих веществ, концентрация, температура, давление и действие катализаторов. При постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Данное количественное соотношение известно как закон действующих масс. [c.90]

    Химическая реакция — процесс превращения одного (одних) вещества в другое (другие). Скорость химической реакции — скорость процесса превращения. Эту скорость естественно определять количеством превращенного (исчезнувшего или образовавшегося) вещества. Поэтому скоростью химической реакции называется количество изменяющегося в реакции вещества в единице реакционного пространства за единицу времени. При этом количество вещества выражается в молях, время в секундах, а единицей реакционного пространства в гомогенных системах, т. е. в случае, когда все реагенты находятся в одной фазе (жидкой, газообразной или твердой), считается единица объема — литр (тогда размерность скорости реакции [c.197]

    В данной главе в приближении диффузионного пограничного слоя (большие числа Пекле) исследуется ноле концентрации в окрестности движущейся частицы при протекании на ее поверхности химической реакции, скорость которой произвольным образом зависит от концентрации диффундирующего вещества. Получена зависимость полного диффузионного потока на поверхность частицы от скорости химической реакции и числа Пекле. Исследованы режимы протекания реакции на поверхностях сферической частицы, капли и кругового цилиндра в поступательном стоксовом потоке. Установлена приближенная формула, позволяющая с хорошей точностью определять число Шервуда при любой кинетике реакции во всем диапазоне значений константы скорости химической реакции и числа Пекле. [c.171]

    Исходным и основополагающим понятием в химической кинетике является понятие о скорости химических реакций. Скорость химической реакции — это количество элементарных актов взаимодействия в единицу времени. Так как при взаимодействии изменяются концентрации реагирующих веществ, скорость реакции обычно измеряют изменением концентрации реагентов или продуктов реакции в единицу времени. При этом нет необходимости следить за изменением концентрации всех веществ, участвующих в реакции, поскольку стехиометрическое уравнение ее устанавливает соотношение между концентрациями реагентов. [c.213]

    Здесь Сю, р1 — концентрация и плотность вводимого в аппарат вещества С1 —весовой расход вещества Сь с 1),С2 1),…. .., Сп(0 (0] — скорость химической реакции (скорость расходования вещества С1). [c.271]

    При протекании в рассматриваемом объеме только одной химической реакции, скорость которой характеризуется величиной WA, скорость изменения объема реагирующей смеси с точностью до постоянного множителя, определяемого стехиометрией реакции, равна скорости образования реагента А в этом объеме. Например, для реакции [c.75]

    Обобщая результаты предыдущих разделов, рассмотрим перенос тепла и компонентов к теплопроводящей реагирующей сферической частице в потоке несжимаемого газа при протекании на ее поверхности неизотермической химической реакции, скорость которой произвольным образом зависит от температуры и концентраций реагирующих компонентов. По-прежнему предполагается, что концентрации реагентов достаточно малы, так что реакция не влияет на параметры потока и частицы не учитывается также влияние термо- и бародиффузии и т. п. Ограничимся здесь стоксовым приближением для поля скоростей. [c.241]

    В случае изотермической 1 = 0) поверхностной химической реакции, скорость которой определяется функцией Е (г), для числа Шервуда из (4.19) получаем уравнение [c.248]

    Другой вопрос касается использования среднего диаметра пузыря в системах, где протекает химическая реакция. Скорость последней (на единицу объема пузыря) в зависимости от диаметра пузыря устанавливали с помощью уравнения (VII,118) на основе метода и допущений Кунии и Левеншпиля . Кроме того, расчетом выявлено, что реакция в основном происходит в зоне об- лако — гидродинамический след, а не в непрерывной фазе. Ниже [c.319]

    Предложенные до сих пор интерполяционные формулы относились к случаю диффузионного режима реакции на поверхности твердых частиц, капель и пузырей. Рассмотрим теперь более общий случай гетерогенной химической реакции, скорость которой конечна и произвольным образом зависит от температуры и концентрации. Основные предположения и математическая формулировка соответ- [c.271]

    Лангмюр еще в 1916 г. при кинетическом обосновании правила фаз показал сложность кинетических механизмов, приводящих к многофазной системе, удовлетворяющей условиям термодинамического равновесия [105]. В соответствии с реальным механизмом топо-химических реакций, скорость перехода фаз в катализаторе может определяться как скоростью появления зародышей новой фазы, так и скоростью диффузии атомов в кристаллической решетке и скоростью перестройки последней. Для окисных ванадиевых катализаторов, например, переход V2O4 VjOj протекает по диффузионному механизму [106]. [c.51]

    Для гетерогенных химических реакций скорость процесса можно представить следующими отношениями  [c.277]

    Температура влияет на кинетику процессов переноса и химических реакций, скорость которых возрастает экспоненциально, в соответствии с уравнением Аррениуса [8]. В реальных условиях образование продуктов коррозии происходит с одновременным изменением агрессивности среды. [c.20]

    Пример IV- . В аппарат, содержащийраствора с концентрацией С , подается со скоростью второй раствор с концентрацией Сх. Скорость вытекания смеси из аппарата составляет R i. Содержимое сосуда интенсивно перемешивается, так что концентрция одинакова во всем реакционном объеме и равна концентрации на выходеаиз реактора. В растворе протекает химическая реакция, скорость которой опи сывается уравнением [c.117]

    Результаты алкилирования в значительной мере определяются физическими факторами, так как лимитирующей стадией процесса является скорость транспортирования реагирующих веществ к поверхностн раздела фаз, где протекают основные химические реакции. Скорость транспортирования реагирующих веществ зависит от интенсивности перемешивания эмульсии кислота—углеводороды, соотношения изобутан олефины на входе в реактор и времени их пребывания в реакционной зоне, концентрации химически инертных соединений в углеводородной фазе, объемного соотношения кислотной и углеводородной фаз. Качество применяемого сырья, состав кислоты и температура реакции оказывают существенное влияние как на скорость транспортирования, так и на скорость химических превращений. [c.168]

    Однако химические реакции, скорость которых выражается такой простой зависимостью через концентрации, очень редки. В главах VIII и IX будет показано, что эти реакции (так называемые простые, или одностадийные, реакции) являются скорее исключением, чем правилом. Поэтому кинетический вывод закона действуюищх масс некорректен. Покажем, что уравнение (III.1.7) позволяет непосредственно и строго доказать справедливость этого закона. Для доказательства сначала ограничимся случаем, когда все реагирующие вещества, записанные и слева, и справа в уравнении реакции, являются в условиях реакции идеальными газами. Такие реакции называются идеально газовыми гомогенными реакциями. Напишем снова уравнение реакции. При этом, чтобы подчеркнуть, что система находится в равновесии, будем вместо знака равенства пользоваться символом Если же в системе самопроизвольно протекает реакция, например слева направо, то следует пользоваться символом Итак, [c.88]

    Переход системы из одного состояния н другое, в том числе и химическая реакция, всегда протекает во времени и измеряется скоростью химической реакции. Скорость химической реакции показывает число химических взаимодействий в единице объема или на единице плоп1,ади поверхности за единицу времени. Измеряется скорость реакции и изv1eнeннeм концентрации С реагирующего вещества в единицу времени [c.134]

    Одной из основных задач химической кинетики является расчет скорости химических реакций. Скорость сложной реакции может быть рассчитана, если известны составляющие ее элементарные стадии, кинетические уравнения, описывающие эти стадии и численные значения констант скорости стадий. Поэтому определение кинетических уравнений и констант скорости эле.м.ентарных реакций является важнейшей задачей теории элементарных химических процессов. [c.86]

    Это уравнение показывает, на какую глубину проникает вещество во вторую фазу при диффузии, сопровождающейся химической реакцией. Мерой глубины зоны или фронта реакции может служить расстояние на котором концентрация падает в е раз по сравнению с Со, г. е. Ь= У01к. Отсюда видно, что глубина фронта реакции зависит от соотношения между коэффициентом диффузии и скоростью химической реакции. Скорость процесса в целом определяется величиной потока Я через единицу поверхности, т.е. в точках, где х=0, П=0 дС/дх)х=.о. Дифференцируя уравнение (ХП.40), находим  [c.266]

---

Общая химия (1984) — [ c.213 , c.215 , c.221 , c.224 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1996) — [ c. 102 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) — [ c.102 , c.402 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1985) — [ c.102 , c.402 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) — [ c.102 , c.402 ]

Неорганическая химия (1974) — [ c.111 ]

Неорганическая химия Издание 2 (1976) — [ c.154 ]

Общая химия 1982 (1982) — [ c.170 ]

Общая химия Издание 18 (1976) — [ c.166 ]

Общая химия Издание 22 (1982) — [ c.170 ]

Физическая и коллоидная химия (1964) — [ c. 214 ]

Физическая и коллоидная химия Учебное пособие для вузов (1976) — [ c.99 ]

Физическая и коллоидная химия (1960) — [ c.170 , c.171 ]

Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) — [ c.122 ]

Теплопередача Издание 3 (1975) — [ c.352 ]

---

Скорость реакций факторы, влияющие — Справочник химика 21

    Влияние различных факторов. На скорость химической реакции могут влиять различные факторы. В гомогенных системах такими факторами являются температура, давление и состав в гетерогенных системах проблема усложняется. Реагирующее вещество может 22 [c.22]

    Ионообменные реакции протекают между твердым веществом (ионообменной смолой) и веществом, растворенным в жидкости. Три основных фактора могут влиять на скорость реакции  [c.176]

    Встречаются случаи, когда скорость диффузии кислорода и скорость реакции горения. соизмеримы и на процесс горения влияют как физические (скорость диффузии), так и химические (скорость реакции) факторы. [c.181]

    Такое сильное влияние растворителя будет выражаться в изменении энергии активации системы, которое частично компенсируется изменением предэкспоненциального множителя. Это эмпирическое правило достаточно хорошо соблюдается, когда на скорость реакции сильно влияет изменение растворителя. Заметное изменение скорости (в 100 раз и более) сопровождается изменениями как энергии активации, так и величины предэкспоненциального фактора, причем первое обычно преобладает.  [c.435]

    Понятие скорости химическои реакции Факторы влия [c.525]

    Если реагент или реагенты входят внутрь мицеллы или располагаются на ее поверхности, то на скорость реакции могут влиять по крайней мере три фактора 1) сближение, 2) электростатические эффекты и 3) эффекты микросреды. Сближение проявляется при концентрировании или разбавлении реагентов вследствие их включения в мицеллярную фазу. На скорости реакций могут также влиять изменения стабильности либо реагентов, либо переходных состояний из-за электростатических эффектов, обусловленных зарядом мицеллы, или контактных взаимодействий с составляющими мицеллу молекулами. [c.338]

    Какую роль играет энергия активации в теории столкновений Какие факторы, согласно этой теории, влияют на скорость реакции Каковы две причины влияния температуры на скорость реакции в теории столкновений  [c.394]

    Влияние различных факторов на скорость химической реакции. Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, т. е. от их химических и физических свойств. Кроме того, на скорость реакции существенно влияют такие факторы, как концентрация реагирующих веществ, температура, давление, катализатор, интенсивность перемешивания веществ. При проектировании технологического процесса эти параметры выбирают такими, чтобы процесс протекал с максимальной скоростью.  [c.229]

    Реакции между органическими соединениями, в том числе и применяемые в фотометрическом анализе, в отличие от ионных реакций неорганических соединений протекают медленно, что обусловлено, в частности, их сложным механизмом. В некоторых случаях максимально возможная оптическая плотность раствора устанавливается в течение длительного промежутка времени. Например, реакция формальдегида с фуксинсернистой кислотой завершается только через 12—18 ч при 10—12 °С при 20 °С она заканчивается за 6 ч. Некоторые реакции при комнатной температуре почти не протекают, поэтому для ускорения той или иной реакции необходимо нагревание. Однако при нагревании ускоряется не только основная, но и возможные побочные реакции. На скорость реакции сложно влияют ионный состав раствора, pH и другие факторы. [c.11]

    На практике встречаются -случаи, когда скорость диффузии кислорода и скорость реакции горения являются соизмеримыми и на процесс горения влияют как физические (скорость диффузии), так и химические (скорость реакции) факторы. В этом случае говорят о горении в так называемой промежуточной области (рис. 58). [c.314]

    На выход продуктов ацилирования, которое проводится в водной среде, оказывает влияние pH раствора. В неводных рас творителях на скорость реакции может влиять прибавление кисболее подробно при индивидуальных смешанных ангидридах а-ациламинокислот. [c.176]

    На вопрос, каков следующий этап расчета реактора, некоторые студенты, не подумав, отвечают, что далее определяется время пребывания, необходимое для протекания реакции до требуемой степени превращения. Но это по существу уже было сделано. Величина ПО выражает объем реактора, обеспечивающего требуемое время пребывания при заданной скорости потока Следующая стадия расчета, которая теперь выходит за рамки химической кинетики, заключается в выборе отношения диаметра к длине. Какие же инженерные факторы влияют на этот выбор  [c.76]

    Влияние различных факторов на скорость химической реакции. Скорость химической реакции зависит прежде всего от природы реагирующих веществ, т. е. от их физических и химических свойств. Кроме того, на скорость реакции существенно влияют следующие факторы концентрация взаимодействующих веществ, температура, давление, катализатор, степень перемешивания веществ. [c.46]

    Какие факторы влияют на скорость реакции Как влияют на скорость реакции повышение температуры и присутствие катализатора  [c.48]

    Все эти факторы влияют на соотношение между и с ., но если это соотношение найдено, то скорость, реакции на поверхности г может быть представлена как функция не поверхностных концентраций с., а наблюдаемых концентраций в объеме жидкости или газа с. . Аналогичные рассуждения применимы к соотношению между температурой поверхности Г, влияющей па скорость реакции г, и температурой в объеме Т. Таким образом, всегда надо стремиться выразить j и Т через Т тл. сj. Можно сразу заметить, что наличие внутренней диффузии вносит в расчет большие усложнения, так как условия в различных точках внутри частицы будут различными, поэтому возникает необходимость в некотором методе усреднения.  [c.121]

    Лимитирующую стадию процесса можно выявить, имея зависимость константы скорости реакции от температуры (рис. ХХИ-3). Для реакции, протекающей в диффузионной области (участок А Б), температура незначительно влияет на скорость процесса, так как скорость диффузии незначительно изменяется с температурой. Поэтому повышения скорости реакции в этой области можно достигнуть, используя гидродинамические факторы (увеличение скорости потока, интенсивное перемешивание и т. п.) или уменьшая размеры гранул катализатора. [c.376]

    Особенность разветвленного цепно-теплового процесса состоит в том, что выделяющееся тепло увеличивает скорость реакций разветвления и почти не влияет на реакции обрыва, а комбинированное воздействие теплового и цепного факторов приводит к зависимости более крутой, чем экспоненциальная. Это впервые было показано [c.327]

    При моделировании химических процессов размеры печи не сказываются на скорости химического превращения, если процесс определяется только скоростью химической реакции. Однако химическая реакция приводит к изменению состава реагируемой смеси и температуры. Следствием этого является возникновение процессов переноса вещества и теплоты, на скорость которых существенно влияет характер концентрационного и температурного полей в печи, В свою очередь состав смеси и температура существенно влияют на скорость химического превращения. В результате этого протекание химического процесса в целом находится в полной зависимости от размеров печи, так как с изменением масштаба меняется структура или соотношение между его составными частями, химическими стадиями и стадиями процессов переноса вещества и теплоты. В связи с вышеизложенным невозможно сохранить одинаковое влияние физических факторов на скорость химического превращения в печах разного масштаба, кроме тех случаев, когда химическая реакция протекает с большей скоростью, чем процессы переноса. [c.130]

    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]

    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]

    Кривые показывают, что степень использования внутренней поверхности катализатора снижается по мере увеличения скорости химической реакции и физического сопротивления движению реагента. Кроме того, видно, что в данной системе реагенты — катализатор увеличение фактора эффективности связано с размером частицы и в меньшей степени — с коэффициентом массопередачи р [последний приблизительно нронорционален Изменение этих двух параметров в опытах по исследованию превращения позволило установить, что физический перенос влияет на полную скорость превращения. Таким образом, если на скорость превращения не влияет скорость движения жидкости, то можно утверждать, что торможение внешней массопередачей отсутствует внутренняя диффузия, однако, может быть ограничивающим фактором. Чтобы получить окончательное решение, исследуют влияние диаметра частиц. [c.177]

    Теория столкновений рассматривает скорость как число эффективных столкновений между молекулами реагентов. Для данной теории не важно, что происходит с неустойчивыми промежуточными соединениями. Она просто предполагает, что указанные соединения настолько быстро превращаются в продукты, что это не влияет на скорость всего процесса. Теория переходного состояния рассматривает скорость реакции как скорость распада активированных комплексов. Скорость образования этих комплексов принимается такой быстрой, что их концентрация все время является равновесной. Данную теорию не интересует, как они образуются. Таким образом, теория столкновений считает, что первая стадия процесса, описываемого схемой (И,50), протекает медленно и, следоват,ельно, контролирует скорость реакции в то же время теория переходного состояния рассматривает вторую стадию схемы (И,50) как основной фактор, лимитирующий скорость, сочетая это с определением концентрации комплексов. В известном смысле обе описанные теории дополняют одна другую, [c.45]

    Из уравнения Аррениуса следует, что фактор частоты к мало влияет на температурную зависимость скорости реакции. 46 [c.46]

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

    На эффективную константу скорости реакции должна влиять полнота смешивания, так как при неполном смешивании концентрации не будут такими же, какими они были бы при полном смешивании интересно численно оценить ошибку, обусловленную этим фактором. Для этого необходима более детальная модель процесса смешивания. Траус [30, 17] рассматривал смешивание как процесс, состоящий из двух стадий. Первую стадию, происходящую в смесительной камере, он представляет как макроскопический процесс механического смешивания, дающий однородную дисперсию мельчайших элементов двух растворов вторая стадия— это микроскопический процесс в трубке для наблюдения, где диффузия приводит к гомогенному раствору. Тогда можно дать точное определение степени смешивания . Можно [c.46]

    На скорость образования азометинов влияет основность амина. Чем более основен амин, тем легче проходит реакция. Ароматические амины по скорости их взаимодействия с салициловым альдегидом можно расположить в ряд ге-толуидин > п-изобутиланилин > анилин > о-толуидин > о-изобутиланилин >> п-питроанилин > о-нит-роанилин. Как видно из приведенного ряда, на скорость реакции отрицательно влияют не только электроноакцепторные заместители, но и стерические факторы [6].  [c.60]

    Катализаторы бывают положительные и отрицательные первые увеличивают скорость реакции, вторые уменьшают ее. Катализаторы для той или иной реакции подбирают главным образом экспериментальным путем. Иа скорость реакции сильное влияние оказывает природа самого катализатора, его структура, всевозможные добавки к нему (активаторы) и т. д., т. е. сам катализатор обусловливает очень многие факторы, ускоряющие или замедляющие данную реакцию. Кроме того, состав реагирурощих веществ, посторонние примеси в них и т. п. также сильно влияют на каталитическую способность данного катализатора. Несмотря на то, что за последние годы в области катализа достигнуты значительные успехи, современные теоретические представления о катализе в настоящее время еще не являются основой для создания общей методики техно-химических расчетов каталитических процессов промышленных установок. [c.230]

    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]

    Из выражения (XIV,4) видно, что константа равновеспя согласно закону действия масс представляет собой отнощеиие констант скоростей прямой и обратной реакций. Константа скорости реакции численно равна скорости реакции при условии, если произведение концентраций всех реагирующих веществ или каждая концеитрация в отдельности равны единице 1см. уравнения (XIV,3)1. Такой физический смысл константы скоростт (или уде./1ьной скорости реакции, как ее иногда называют) указывает на то, что величина ее должна зависеп, 01 всех факторов, которые влияют на скорость реакции, за исключением [c. 324]

    Таким образом, структура ЧАС является существенным фактором, определяющим их каталитическую активность. Она влияет на скорость реакции и выход целевого продукта. В связи с этим значительный интерес представляло изучение влияния заместителей у тетракоординированного атома азота методами квантовой химии. [c.157]

    Скорость реакции зависит от многих 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 (вцепных реакциях), интенсивность сЕ.ета (в фотохимических реакциях), потенциал электродов (в электрохимических реакциях), мощность дозы излучения (в радиационнохимических процессах). Лишь некоторые из факторов, действующие на скорость реакции, одновременно оказывают влияние на химическое равновесие. [c.214]

    Таким образом, основные факторы крекинга сложным образом влияют на направление и скорость реакций, обусловливая в конечном итоге заданную гл убину превращения сырья. Слубииа превращения сырья за ирпхол змеевика печи ограничивается..ло-ПУСТИМТ.1М закоксовыванием тру змеевика. Этот показатель иногда связывают с содержанием карбоидов в продуктах разложения, с выходом бензина, с возможностью расслаивания жидкой части продукта на две фазы, которая определяется физикохимической механикой нефтяных дисперсных систем. [c.84]

    Перечисленные факторы влияют не только иа скорость реакции, но и иа состав сбразующихся веществ, на выход и качество целевой фракции высших кислот. Так, при переходном или диффузгюнном режиме значительно возрастает содерх[c.383]

    В гл. 1, разд. 2, было показано, что нормальная скорость пламени определяется максимальной скоростью реакции в пламени. Эта скорость соответствует зоне с температурой Ттал=Ть—в, т. е. зоне завершающей стадии реакции процесса, которая здесь всегда заключается в догорании окиси углерода. При соответствующем уменьшении концентрации горючего достигаются предельные условия протекания реакции в пламени, необходимые для того, чтобы было возможным стационарное горение. Они определяются едиными для любого исходного горючего кинетическими закономерностями окисления окиси углерода и величиной температуры горения. Когда температуры горения равны, составы таких вторичных смесей обычно не очень сильно зависят от состава исходных смесей, их различия слабо влияют на скорость догорания окиси углерода. Поэтому скорость завершающего процесса — взаимодействия СО+О2, а с нею и величина Ып в основном определяются температурой зоны реакции, которая близка к Ть- В результате температура горения оказывается практически единственным фактором, определяющим скорость пламени в смесях подкритического состава. [c.58]

    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]

    Как уже отмечалось, температура, давление , концентрации реагентов и др. существенно влияют на скорость процесса и на состояние равновесия системы. Поэтому если при повышении температуры величина Кр уменьшается, а скорость реакции возрастаег, без дополнительного расчета скоростей нельзя предсказать суммарное действие изменения температуры на практическую степень превращения продуктов реакции. Аналогичная ситуация может сложиться при повышении давления с ростом давления растет концентрация, поэтому в большинстве случаев увеличивается скорость реакции. Но если процесс протекает с увеличением объема, то неизвестно, какой будет общий итог. В таких случаях необходимо рассмотреть конкурентное влияние кинетических и термодинамических факторов на протекание реакции и найти оптимальные значения температуры, давления и других параметров.  [c.12]

---

Скорость химических реакций

Скорость химической реакции

Изучение скоростей протекания реакций, получение данных о факторах, влияющих на скорость химической реакции, а также изучение механизмов химических реакций осуществляют экспериментально.

Скорость гомогенной и гетерогенной реакций определяются различно.

Определение меры скорости химической реакции можно записать в математической форме. Пусть – скорость химической реакции в гомогенной системе, n_B – число моле какого-либо из получающихся при реакции веществ, V – объем системы, – время. Тогда в пределе:

= dn_B / (Vd)

Это уравнение можно упростить – отношение количества вещества к объему представляет собой молярную концентрацию вещества n_B /V = c_B, откуда dn_B / V = dc_B и окончательно:

= dc_B/d

На практике измеряют концентрации одного или нескольких веществ в определенные промежутки времени. Концентрации исходных веществ со временем уменьшаются, а концентрации продуктов – увеличиваются (рис. 1).

Рис. 1. Изменение концентрации исходного вещества (а) и продукта реакции (б) со временем

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Факторами, оказывающими влияние на скорость химической реакции, являются: природа реагирующих веществ, их концентрации, температура, присутствие в системе катализаторов, давление и объем (в газовой фазе).

С влиянием концентрации на скорость химической реакции связан основной закон химической кинетики – закон действующих масс (ЗДМ): скорость химической реакции прямопропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов. ЗДМ не учитывает концентрацию веществ в твердой фазе в гетерогенных системах.

Для реакции mA +nB = pC +qD математическое выражение ЗДМ будет записываться:

= k × C_A^m × C_Bⁿ

= k × [A]^m × [B]ⁿ ,

где k – константа скорости химической реакции, представляющая собой скорость химической реакции при концентрации реагирующих веществ 1моль/л. В отличие от скорости химической реакции, k не зависит от концентрации реагирующих веществ. Чем выше k, тем быстрее протекает реакция.

Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа. Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые десять градусов скорость большинства химических реакций увеличивается примерно в 2 – 4 раза. Математическое выражение:

(T₂) = (T₁) × ^(T2-T1)/10 ,

где – температурный коэффициент Вант-Гоффа, показывающий во сколько раз увеличилась скорость реакции при повышении температуры на 10^oС.

Молекулярность и порядок реакции

Молекулярность реакции определяется минимальным числом молекул, одновременно вступающих во взаимодействие (участвующих в элементарном акте). Различают:

— мономолекулярные реакции (примером могут служить реакции разложения)

N₂O₅ = 2NO₂ + 1/2O₂

= k × C, -dC/dt = kC

Однако, не все реакции, подчиняющиеся этому уравнению мономолекулярны.

— бимолекулярные

H₂ + I₂ = 2HI

CH₃COOH + C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅ + H₂O

= k × C₁ × C₂, -dC/dt = k × C₁ × C₂

— тримолекулярные (встречаются очень редко).

Молекулярность реакции определяется ее истинным механизмом. По записи уравнения реакции определить ее молекулярность нельзя.

Порядок реакции определяется по виду кинетического уравнения реакции. Он равен сумме показателей степеней концентрации в этом уравнении. Например:

CaCO₃ = CaO + CO₂

= k × C₁² × C₂ – третий порядок

Порядок реакции может быть дробным. В таком случае он определяется экспериментально. Если реакция протекает в одну стадию, то порядок реакции и ее молекулярность совпадают, если в несколько стадий, то порядок определяется самой медленной стадией и равен молекулярности этой реакции.

Примеры решения задач

Скорость химических реакций — химия, презентации

библиотека
материалов

Содержание слайдов

Номер слайда 1

Скорость химических реакций

Номер слайда 2

Некоторые понятия химической кинетики. Химическая кинетика – раздел химии, изучаю- щий скорость и механизмы химических реакций. Гомогенные реакции – реакции, протекающие в однородной среде (в растворе или газовой фазе) во всем объеме реакционной смеси. Гетерогенные реакции – реакции в неоднородных системах, как правило, благодаря участию твердого вещества. Реакция в таких системах протекает на границе раздела фаз.

Номер слайда 3

Что такое химические реакции? Химические реакции – превращения одних веществ в другие, отличающиеся по составу и (или) строению. При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами. Признаки химических реакций: 1) Выделяется газ; 2) Выпадет осадок; 3) Изменяется окраска веществ; 4) Выделяется или поглощается тепло, свет.

Номер слайда 4

Химические реакции протекают с разными скоростями. Быстрые реакции протекают в водных растворах с участием растворимых веществ; также это реакции, сопровожда-ющиеся взрывом. Медленные реакции – разрушение горных пород, образование сталактитов и сталагмитов, коррозия металлов.

Номер слайда 5

Скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени: Скорость гетерогенной реакции определяется как изменение количества вещества в единицу времени на единице поверхности: S — площадь поверхности соприкосновения веществ . Как оценить скорость реакции?

Номер слайда 6

Номер слайда 7

Номер слайда 8

Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Природа реагирующих веществ Температура Концентрация реагирующих веществ Наличие катализатора (ингибитора) Площадь поверхности соприкосновения веществ

Номер слайда 9

В случае c HCl реакция пойдет быстрее, т.к. соляная кислота – сильная, а уксусная – слабая. Природа реагирующих веществ В каком случае реакция пойдет с бОльшей скоростью: Zn + HCl  или Zn + Ch4COOH  Mg + HCl  или Fe + HCl  В случае c Mg реакция пойдет быстрее, т.к. магний более активный металл, чем железо.

Номер слайда 10

Температура Правило Вант-Гоффа: Повышение температуры на каждые 10 °С приводит к увеличению скорости реакции в 2–4 раза (эту величину называют температурным коэффициентом реакции). При повышении температуры резко повышается доля «активных» молекул, участвующих в эффективных соударениях, преодолевающих энергетический барьер реакции. Вант-Гофф Якоб Хендрик голландский химик, первая Нобелевская премия по химии, 1901 г.

Номер слайда 11

Пример 1: Если температурный коэффициент реакции равен 2, то при повышении температуры с 200С до 500С скорость реакции возрастет в 8 раз. Температура Пример 2: Если скорость реакции возросла в 243 раза, а температурный коэффициент реакции равен 3, то температура была повышена на 50 0С.

Номер слайда 12

Концентрация реагирующих веществ Математически зависимость скорости от концентрации для реакции выражается законом действующих масс. Т.е. скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коээфициентам. СА, СВ – молярные концентрации веществ, k – константа скорости Для реакции: аА + bВ = cАВ Закон открыт в 1867 г. норвежскими учеными К.Гульдбергом и П.Вааге

Номер слайда 13

Концентрация реагирующих веществ 2SO2 + О2  2 SO3 + Q Пример: Если в реакции давление в системе увеличить в 2 раза, то скорость реакции возрастет в 8 раз. Для реакций с участием газообразных веществ повышение давления в системе или уменьшение объема равносильно повышению концентрации реагирующих веществ.

Номер слайда 14

Катализаторы Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и изменяющие ее скорость или направление, но по окончании реакции остающиеся неизменными. Изменение скорости химической реакции или ее направления с помощью катализатора называют катализом. Механизм действия катализаторов – образование промежуточных продуктов, имеющих более низкую энергию активации.

Номер слайда 15

Катализаторы 2SO2 + О2  2 SO3 + Q Реакция окисления сернистого газа в серный ангидрид в производстве серной кислоты протекает в контактном аппарате. На горизонтальных полках размещается катализатор – пятиокись ванадия V2O5. Автомобильные двигатели снабжены катализаторами полного сжигания топлива.

Номер слайда 16

Катализаторы Ферменты – биологически активные катализаторы. Используются в производстве детского питания, сыров, хлебопечении, виноделии и пивоварении. Нежелательные реакции необходимо замедлять. Для этого используют вещества – ингибиторы.

Номер слайда 17

Площадь соприкосновения реагирующих веществ В каком случае реакция пойдет с бОльшей скоростью: Feкусковое + HCl  или Feпорошкообразное + HCl  С порошкообразным железом реакция пойдет быстрее, т.к. больше площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных реакций скорость не зависит от количества твердого продукта реакции, а зависит от степени его измельчения.

Номер слайда 18

Площадь соприкосновения реагирующих веществ В производстве серной кислоты при обжиге пирита (серного колчедана) 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 для увеличении поверхности соприкосновения твердого компонента с воздухом используют принцип «кипящего слоя».

Химия — 8

12. Факторы, влияющие на скорость химических реакций

1. Влияние на скорость химических реакций химической природы веществ (реагентов). Химическая природа веществ определяется их составом, строением и типом связи между частицами. Обусловленные этими факторами различные вещества, обладая различной природой, при взаимодействии с одним и тем же веществом будут иметь разные скорости реакций. Например, при изучении химических свойств кислот в 6-ой теме мы наблюдали различные скорости реакций металлов Мп, Zn, Fе с соляной кислотой, имеющей в каждом случае одну и ту же концентрацию. Следовательно, чем активнее металл, тем быстрее будет протекать реакция.

2. Влияние концентрации на скорость реакции. Влияние концентрации веществ на скорость реакции в основном имеет отношение к реакциям, протекающим в газообразной среде и в растворе.

HВ гомогенных реакциях скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов (исходных веществ). Эта зависимость для гомогенных реакций была установлена в 1867 году норвежскими учеными К. Гульдбергом и П.Вааге, и названа законом влияния масс. Для реакций, выраженных уравнением A_(г) + B_(г)=AB_(г)
V = k•C_A•C_B где C_A и C_B молярная концентрация исходных веществ, к — константа скорости реакции. Значение константы скорости реакции может меняться в зависимости от природы веществ и температуры. к — не зависит от других факторов.

Если реагенты имеют коэффициенты, например: mA_(г)+ nB_(г) = A_mB_n(г), в таком случае,
V = k • C_A^m • C_Bⁿ.

Формула скорости, показывающая зависимость скорости реакции от концентрации реагентов, называется кинетическим уравнением скорости реакции. В кинетическом уравнении выражение концентрации увеличивается до коэффициента реагента. Подобного типа кинетические уравнения и относящиеся к ним задачи верны только для таких простых реакций, как:

A_(г) + B_(г) =AB_(г) ;      A_(г) + 2B_(г) =AB_2(г);       2A_(г) + B_(г) =A₂B_(г)

A_(ж) + B_(ж)=AB_(ж);  A_(ж) + 2B_(ж)=AB_2(ж) и т. д.

Если коэффициенты обоих исходных веществ одинаковы, то при увеличении их концентрации в 2 раза скорость реакции увеличится в 4 раза. Например: для реакции

A_(г) + B_(г)=AB_(г)V = k • C_A • C_B

Если увеличим концентрацию А и В в 2 раза, тогда:

Если в гомогенных реакциях при увеличении концентрации реагентов в 2 раза скорость реакции увеличивается в 8 раз, тогда коэффициент одного из веществ будет равен 1, а другого — 2. Например:

Скорость химической реакции

Обычно концентрацию выражают в моль⁄ л, а время — в секундах или минутах. Если, например, исходная концентрация одного из реагирующих веществ составляла 1 моль⁄л, а через 4 с. от начала реакции она стала 0,6 моль⁄л, то средняя скорость реакции будет равна (1-0,6) ⁄ 4 = 0,1 моль⁄(л∙с).

Рассмотрим в общем виде скорость реакции, протекающей по уравнению

А + В = С + D (1)

По мере расходования вещества А скорость реакции уменьшается. Отсюда следует, что скорость реакции может быть определена лишь для некоторого промежутка времени.

Так как концентрация вещества А в момент времени t₁ измеряется величиной c₁, а в момент t₂ — величиной c₂, то за промежуток времени ∆t = t₂ — t₁ изменение концентрации вещества составит ∆c = c₂— c₁, откуда определится средняя скорость реакции (υ)

υ = — ( c₂ — c₁ ⁄ t₂ — t₁) = ∆c⁄∆t

Знак минус ставится потому, что, несмотря на убывание концентрации вещества А и, следовательно, на отрицательное значение разности c₂— c_1, скорость реакции может быть только положительной величиной.

Можно также следить за изменением концентрации одного из продуктов реакции — веществ С или D; она в ходе реакции будет возрастать, и поэтому в правой части уравнения нужно ставить знак плюс.

Поскольку скорость реакции все время изменяется, то в химической кинетике рассматривают только истинную скорость реакции υ, т. е. скорость в данный момент времени.

Скорость химической реакции зависит от:

1. природы реагирующих веществ и условий протекания реакции

2. концентрации реагирующих веществ c;

3. температуры t;

4. присутствия катализаторов;

5. а также от некоторых других факторов (например, от давления — для газовых реакций, от измельчения — для твердых веществ, от радиоактивного облучения).

Чтобы осуществлялось химическое взаимодействие веществ А и В, их молекулы (частицы) должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее протекает реакция. Число же столкновений тем больше, чем выше концентрация реагирующихвеществ.

Отсюда на основе обширного экспериментального материала сформулирован основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ:

скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

Для реакции (1) этот закон выразится уравнением

υ =k c _А∙ c _В , или υ =k[А]∙[В] ,

где c_А и c_В или [А] и [В] — концентрации веществ А и В, моль⁄л;

k — коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции. Основной закон химической кинетики часто называют законом действующих масс.

В общем случае, если в реакцию вступают одновременно т молекул вещества А и n молекул вещества В, т. е.

mА +nВ = С,

уравнение скорости реакции имеет вид:

υ = k[А] ^m ∙[В]ⁿ ,

Это уравнение есть математическое выражение закона действующих масс в общем виде.

Из данных уравнений нетрудно установить физический смысл константы скорости k: она численно равна скорости реакции, когда концентрации каждого из реагирующих веществ составляют 1 моль⁄л или когда их произведение равно единице.

Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от их концентраций.

Основной закон химической кинетики не учитывает реагирующие вещества, находящиеся в твердом состоянии, т. к. их концентрации постоянны и они реагируют лишь на поверхности.

Так, например, для реакции горения угля:

С + О₂= СО₂

скорость реакции пропорциональна только концентрации кислорода: υ = k[О₂].

Влияние температуры. Зависимостьскорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа:
приповышении температуры на каждые 10^◦ скорость большинства реакцийувеличивается в 2 — 4 раза.

Математически эта зависимость выражается соотношением

V _t2 = V _t1 γ^{t2- t 1 ⁄ 10}

Где V_t1 и V_t2 — скорости реакции соответственно при начальной и конечной температурах, а γ — температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10^◦.

факторов, влияющих на скорость реакции — химия

OpenStaxCollege

[латексная страница]

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описать влияние химической природы, физического состояния, температуры, концентрации и катализа на скорость реакции

Скорости расходования реагентов и образования продуктов в ходе химических реакций сильно различаются. Мы можем выделить пять факторов, влияющих на скорость химических реакций: химическая природа реагирующих веществ, степень разделения (один большой кусок против множества мелких частиц) реагентов, температура реагентов, концентрация реагентов, и наличие катализатора.

Скорость реакции зависит от природы участвующих веществ. Реакции, которые кажутся похожими, могут иметь разную скорость в одних и тех же условиях, в зависимости от идентичности реагентов. Например, когда небольшие кусочки металлов железа и натрия подвергаются воздействию воздуха, натрий полностью реагирует с воздухом в течение ночи, в то время как железо практически не изменяется. Активные металлы кальций и натрий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основания. Тем не менее, кальций реагирует с умеренной скоростью, тогда как натрий реагирует так быстро, что реакция почти взрывоопасна.

За исключением веществ в газообразном состоянии или в растворе, реакции происходят на границе или границе раздела двух фаз. Следовательно, скорость реакции между двумя фазами в значительной степени зависит от поверхности контакта между ними. Мелкодисперсное твердое вещество имеет большую площадь поверхности, доступную для реакции, чем один большой кусок того же вещества. Таким образом, жидкость будет быстрее реагировать с мелкоизмельченным твердым веществом, чем с большим куском того же твердого вещества. Например, большие куски железа медленно реагируют с кислотами; мелкодисперсное железо реагирует гораздо быстрее ([ссылка]).Крупные куски дерева тлеют, более мелкие быстро горят, а опилки горят со взрывом.

(a) Порошок железа быстро реагирует с разбавленной соляной кислотой и образует пузырьки газообразного водорода, поскольку порошок имеет большую общую площадь поверхности: ) + 3h3( г ). б) Железный гвоздь реагирует медленнее.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть реакцию цезия с водой в замедленной съемке и обсудить, как состояние реагентов и размер частиц влияют на скорость реакции.

Химические реакции обычно протекают быстрее при более высоких температурах. Еда может быстро испортиться, если ее оставить на кухонном столе. Однако более низкая температура внутри холодильника замедляет этот процесс, так что одни и те же продукты остаются свежими в течение нескольких дней. Мы используем горелку или электроплитку в лаборатории, чтобы увеличить скорость реакций, протекающих медленно при обычных температурах. Во многих случаях повышение температуры всего на 10 °С примерно удваивает скорость реакции в гомогенной системе.

Скорость многих реакций зависит от концентрации реагентов. Скорость обычно увеличивается, когда увеличивается концентрация одного или нескольких реагентов. Например, карбонат кальция (CaCO ₃ ) портится в результате его реакции с загрязняющим веществом диоксидом серы. Скорость этой реакции зависит от количества диоксида серы в воздухе ([ссылка]). Кислотный оксид, диоксид серы соединяется с водяным паром в воздухе с образованием сернистой кислоты в следующей реакции:

\({\text{SO}}_{\text{2}}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O(}g\right)\phantom{ \правило{0. 2em}{0ex}}⟶\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}{\text{H}}_{2}{\text{SO}}_{\text{3}}\left(aq \справа)\)

Карбонат кальция реагирует с сернистой кислотой следующим образом:

\({\text{CaCO}}_{\text{3}}\left(s\right)+{\text{H}}_{2}{\text{SO}}_{\text{3 }}\left(aq\right)\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}⟶\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}{\text{CaSO}}_{\text{3} }\left(aq\right)+{\text{CO}}_{\text{2}}\left(g\right)+{\text{H}}_{2}\text{O(}l \справа)\)

В загрязненной атмосфере с высокой концентрацией диоксида серы карбонат кальция разлагается быстрее, чем в менее загрязненном воздухе.Точно так же фосфор сгорает гораздо быстрее в атмосфере чистого кислорода, чем в воздухе, который состоит всего лишь на 20% из кислорода.

Статуи, сделанные из карбонатных соединений, таких как известняк и мрамор, обычно медленно выветриваются с течением времени из-за воздействия воды, а также теплового расширения и сжатия. Однако загрязняющие вещества, такие как диоксид серы, могут ускорить выветривание. По мере увеличения концентрации загрязнителей воздуха разрушение известняка происходит быстрее. (кредит: Джеймс П. Фишер III)

Фосфор быстро горит на воздухе, но он будет гореть еще быстрее, если концентрация кислорода в воздухе выше.Посмотрите это видео, чтобы увидеть пример.

Растворы перекиси водорода пенятся при попадании на открытую рану, потому что вещества в открытых тканях действуют как катализаторы, увеличивая скорость разложения перекиси водорода. Однако при отсутствии этих катализаторов (например, во флаконе в аптечке) полное разложение может занять месяцы. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции за счет снижения энергии активации, но само при этом не расходуется в ходе реакции.Энергия активации – это минимальное количество энергии, необходимое для протекания химической реакции в прямом направлении. Катализатор увеличивает скорость реакции, предоставляя альтернативный путь или механизм реакции ([ссылка]). Катализ будет обсуждаться более подробно позже в этой главе, так как он связан с механизмами реакций.

Присутствие катализатора увеличивает скорость реакции за счет снижения ее энергии активации.

Химические реакции происходят, когда молекулы сталкиваются друг с другом и подвергаются химическому превращению.Прежде чем физически провести реакцию в лаборатории, ученые могут использовать молекулярное моделирование, чтобы предсказать, как параметры, обсуждавшиеся ранее, повлияют на скорость реакции. Используйте интерактивное приложение PhET Reactions & Rates, чтобы узнать, как температура, концентрация и природа реагентов влияют на скорость реакции.

На скорость химической реакции влияют несколько параметров. Реакции с участием двух фаз протекают быстрее при большей площади контакта.Если температура или концентрация реагента увеличиваются, скорость данной реакции обычно также увеличивается. Катализатор может увеличить скорость реакции, обеспечивая альтернативный путь, который приводит к снижению энергии активации реакции.

Опишите влияние каждого из следующих факторов на скорость реакции металлического магния с раствором соляной кислоты: молярность соляной кислоты, температура раствора и размер кусков магния.

Более высокая молярность увеличивает скорость реакции. Более высокая температура увеличивает скорость реакции. Меньшие кусочки металлического магния будут реагировать быстрее, чем более крупные, потому что существует более реактивная поверхность.

Объясните, почему яйцо варится в кипящей воде в Денвере медленнее, чем в Нью-Йорке. (Подсказка: учитывайте влияние температуры на скорость реакции и влияние давления на температуру кипения.)

Перейти к интерактивному разделу PhET Reactions & Rates.Используйте вкладку «Одиночное столкновение», чтобы представить, как столкновение между одноатомным кислородом (O) и монооксидом углерода (CO) приводит к разрыву одной связи и образованию другой. Потяните красный поршень назад, чтобы выпустить атом, и наблюдайте за результатами. Затем нажмите «Перезагрузить пусковую установку» и измените на «Угловой снимок», чтобы увидеть разницу.

(а) Что происходит при изменении угла столкновения?

(b) Объясните, какое отношение это имеет к скорости реакции.

(а) В зависимости от выбранного угла атому может потребоваться много времени, чтобы столкнуться с молекулой, а когда столкновение все же произойдет, оно может не привести к разрыву связи и образованию другой.(b) Частицы реагента должны вступить в контакт друг с другом, прежде чем они смогут вступить в реакцию.

В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates используйте вкладку «Много столкновений», чтобы наблюдать, как взаимодействуют несколько атомов и молекул в различных условиях. Выберите молекулу для закачки в камеру. Установите начальную температуру и выберите текущие количества каждого реагента. Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». Как на скорость реакции влияют концентрация и температура?

В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates на вкладке Many Collisions настройте симуляцию с 15 молекулами A и 10 молекулами BC.Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры».

(a) Оставьте начальную температуру по умолчанию. Наблюдайте за реакцией. Скорость реакции высокая или низкая?

(b) Нажмите «Пауза», затем «Сбросить все», а затем еще раз введите 15 молекул А и 10 молекул ВС. Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». На этот раз увеличивайте начальную температуру до тех пор, пока на графике линия полной средней энергии не окажется полностью над кривой потенциальной энергии. Опишите, что происходит с реакцией.

(а) очень медленный; б) при повышении температуры скорость реакции увеличивается. Количество реагентов уменьшается, а количество продуктов увеличивается. Через некоторое время в смеси появляется примерно равное количество BC , AB и C и небольшой избыток A .

Глоссарий

катализатор

вещество, увеличивающее скорость реакции, но само не поглощающееся реакцией

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 на прием 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 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.

Исследование факторов, влияющих на скорость химических реакций

Паула Дериксон
Центральная средняя школа Ред-Рок
Lamberton, MN 56152

Основано на исходной активности, найденной на сайте www.alkaselzer.com.

Профиль автора

Резюме

В этом исследовании учащиеся будут наблюдать за скоростью, с которой алюминий замещает водород в растворе соляной кислоты. Основываясь на том, что они узнали о скорости реакции, они затем сформулируют гипотезу о том, какие факторы в этом эксперименте могли повлиять на скорость реакции. Затем они напишут модифицированную процедуру для проверки своей гипотезы. Данные будут собраны и сопоставлены, чтобы сделать вывод.

Цели обучения

1.Студент рассмотрит факторы, влияющие на скорость реакции.
2. Студент разработает процедуру проверки своей гипотезы о факторах, влияющих на скорость этой реакции.
3. Учащийся будет работать вместе с партнером над выполнением задания.
4. Студент представит данные в понятном формате.
5. Студент делает вывод на основании своих данных.
Словарь: скорость реакции, концентрация, температура, реагенты, продукты
Ключевые понятия: 1) Скорость реакции зависит от частоты столкновений между частицами (атомами или ионами) реагентов.2) При повышении температуры частицы (атомы или ионы) движутся быстрее и увеличивается частота столкновений. (т.е. температура ↑, скорость ↑) 3) Концентрация прямо пропорциональна скорости реакции. (т.е. концентрация ↑, скорость ↑)

Контекст использования

Эта лабораторная работа предназначена для курса физики средней школы. Его также можно использовать на уроках химии. Я еще не использовал его, но думаю, что можно будет завершить сбор данных за 1-2 обычных урока или 1 блоковый период. Было бы более интересно (и точно), если бы кто-то должен был количественно определить количество газа h3, произведенного с течением времени, но пока студент тщательно собирает и записывает свои данные, он все равно должен показывать тенденцию. Перед выполнением этого задания учащиеся должны быть уже знакомы с процедурами безопасности в лаборатории. Это упражнение будет использоваться, когда мы изучаем скорость реакции. Я хочу, чтобы учащиеся выполнили упражнение так, как оно показано в первый раз, но затем поняли, что действительно полезный вывод невозможен до тех пор, пока не будет изменена одна из переменных, а именно теплота или концентрация HCl.Затем модифицируйте процедуру, запустите ее еще раз, соберите данные, сравните их с первым запуском и сделайте вывод.

Предмет : Химия: Общая химия: Химические реакции
Тип ресурса : Виды деятельности: Лабораторная деятельность
Уровень класса : Средняя школа (9-12)

Описание и учебные материалы

Адаптировано из упражнения, найденного на Alka-Seltzer. com. Оригинал можно найти по следующей ссылке:
http://www.alka-seltzerplus.com/as/student_experiment3.html
Мои изменения включают в себя несколько незначительных существенных изменений и некоторые дополнительные вопросы. Я представил их в виде отдельного вложенного файла.
Короче говоря, учащийся выполняет действие в основном так, как описано в упражнении Алка-Зельцер. Когда я буду задавать им новые вопросы, они поймут, что у них недостаточно данных, чтобы сделать вывод о том, что влияет на скорость образования газообразного водорода в этой реакционной системе. Затем они изменят процедуру, чтобы проверить другой фактор, который может повлиять на скорость их реакции (температура или концентрация кислоты), и снова запустят задание.Они сравнят свои два набора данных и сделают вывод. Лаборатория скорости реакции (Microsoft Word, 27 КБ, 1 августа 2009 г.)

Учебные примечания и советы

Учебные заметки —
У меня еще не было возможности использовать это упражнение в классе, но мне приходят на ум несколько возможных вопросов или опасений: —
— Будет ли количество любого из реагентов влиять на скорость образования газа? т. е. если мы каждый раз не отмеряем точно количество алюминия и количество HCl, можно ли сравнивать результаты? Я обратился к кислоте, но не к металлу.
— Не будет ли наличие источника тепла замедлять скорость настолько, что реакцию нельзя будет измерить?
— Я могу придумать два способа изменить процедуру: 1) убрать тепло ИЛИ 2) снизить концентрацию HCl. Есть ли другие способы изменить его, о которых я еще не подумал?

Оценка

После завершения лабораторной работы я соберу лабораторные журналы и отчеты. Они будут оцениваться. Конечно, в модульном тесте также будут контрольные вопросы, относящиеся к этой теме.Формирующее оценивание можно использовать, когда один на один со студентами находятся в лаборатории, и особенно при проверке измененных процедур студентов в середине лаборатории.

Стандарты

9C.2.1.3.6 – описывают факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Ссылки и ресурсы

http://www.alka-seltzerplus.com/as/student_experiment3. html

Факторы скорости реакции — Концепция

Существует несколько факторов, которые влияют на скорость реакции .Их эффекты можно объяснить с помощью теории столкновений. Этими факторами являются природа реагентов, концентрация, площадь поверхности, температура и катализаторы. Каждый из этих факторов увеличивает скорость реакции, потому что они увеличивают количество или энергию столкновений.

Итак, у нас могут быть реакции, которые происходят мгновенно, и у нас могут быть реакции, которые происходят в течение миллионов и миллионов лет.Так что же влияет на реальную скорость реакции, на то, насколько быстрее может идти реакция. Ну, есть 5 основных вещей, которые будут влиять на скорость реакции. Такова природа реагентов, поскольку иногда они просто наследуют внутри того, чем являются реагенты и как быстро они движутся. Более крупные металлы, как правило, реагируют быстрее, потому что у них очень низкая энергия ионизации, а это означает, что они могут очень легко избавиться от этих электронов, и у них очень высокий экранирующий эффект, поэтому электроны, электроны могут реагировать очень быстро, тогда как, если они меньше молекула, в которой они удерживаются гораздо более плотно внутри ядра.Таким образом, и природа самих реагентов на самом деле играет важную роль в том, насколько быстро или медленно протекает реакция.

Второе, что действительно влияет на скорость реакции, это концентрация. Итак, мы знаем, что из теории столкновений частицы действительно должны столкнуться, чтобы произошла реакция. Таким образом, чем больше у вас частиц, чем выше их концентрация, тем больше будет столкновений с реагентами и продуктами, и реакция пойдет быстрее.Таким образом, более концентрированные материалы будут реагировать намного быстрее, чем разбавленные, просто потому, что их больше, больше реагентов, чем есть, и они могут легче сталкиваться. И в-третьих, это площадь поверхности, поэтому, если у вас больше площадь поверхности ваших реагентов, они на самом деле имеют больше реагентов. Таким образом, они могут реагировать быстрее, поэтому, если вы думаете о том, чтобы что-то растворилось, на самом деле это намного проще.

Давайте поговорим о кубике сахара и гранулах сахара. Если бы вы одинаково растворили их в небольшом количестве воды, гранулы сахара растворились бы легче, чем кубики сахара.Просто потому, что в гранулах сахара больше мест реакции, чем в кубиках сахара. Таким образом, чем больше площадь поверхности, тем быстрее будет происходить реакция. Четвертая вещь, о которой мы собираемся поговорить, это температура, которая влияет на скорость реакции. Итак, когда мы повышаем температуру, мы увеличиваем кинетическую энергию, эти частицы на самом деле движутся быстрее и сталкиваются друг с другом все чаще и чаще. Итак, если мы собираемся, если мы повысим температуру, мы увеличим скорость реакции, и на самом деле это приблизительно, но на каждые 10 градусов Кельвина или 10 градусов Цельсия, которые мы увеличиваем, скорость реакции будет удваиваться. Вот как сильно температура влияет на скорость реакции.

И последнее, что действительно влияет на скорость реакции или скорость ее протекания, — это катализаторы. Возможно, вы знаете их из биологии как ферменты, они на самом деле увеличивают скорость реакции, не потребляясь, они на самом деле просто меняют путь реакции, а в химии мы собираемся назвать механизм реакции, который мы рассмотрим в другом видео. Противоположные вещи, которые замедляют ее, называются ингибиторами, это вещи, которые на самом деле замедляют реакцию, что на самом деле также желательно, если вы не хотите, чтобы реакция произошла.Иногда ингибиторы фактически полностью прекращают реакцию. Итак, это 5 основных вещей, которые влияют на то, насколько быстро или медленно будет происходить реакция.

Качественная кинетика — Кинетика и теория столкновений

Качественная кинетика — кинетика и теория столкновений

Кинетика и теория столкновений

Химическая кинетика — это изучение скоростей химических реакций или скорости протекания реакций. Основное требование для протекания реакции состоит в том, что частицы реагентов (атомы или молекулы) должны каким-то образом сталкиваться и взаимодействовать друг с другом. Это центральная идея модели столкновений , которая используется для объяснения многих наблюдений, сделанных в отношении химической кинетики.

Теория столкновений утверждает, что скорость химической реакции пропорциональна количеству столкновений между молекулами реагентов. Чем чаще сталкиваются молекулы реагентов, тем чаще они реагируют друг с другом и тем выше скорость реакции.На самом деле лишь малая часть столкновений составляет 90 163 эффективных столкновений 90 164 . Эффективными столкновениями являются те, которые приводят к химической реакции.

Чтобы произвести эффективное столкновение, частицы реагентов должны обладать некоторым минимальным количеством энергии. Эта энергия, используемая для инициирования реакции, называется энергией активации . На каждый образец реагентных частиц найдутся частицы, обладающие этим количеством энергии. Чем больше образец, тем больше количество эффективных столкновений и тем выше скорость реакции.Количество частиц, обладающих достаточной энергией, зависит от температуры реагентов. Если частицы реагентов не обладают необходимой энергией активации при столкновении, они отскакивают друг от друга, не реагируя.

Некоторые химические реакции также требуют, чтобы частицы реагентов были в определенной ориентации, чтобы произвести эффективное столкновение. Если частицы реагентов не обладают такой ориентацией при столкновении, столкновение не будет эффективным. Реакция озона с монооксидом азота является примером того, насколько важна ориентация.

Подводя итог, требования для эффективного столкновения (для возникновения химической реакции):

1.	Реагенты должны столкнуться друг с другом.
2.	Молекулы должны иметь достаточную энергию, чтобы инициировать реакцию (называется энергией активации).
3.	Молекулы должны иметь правильную ориентацию.

Читайте о способах влияния на скорость реакции.

Скорость химической реакции – обзор

IV.C Химическая кинетика; Теория активированных комплексов

Количественное изучение скоростей химических реакций и факторов, от которых эти скорости зависят, составляет область химической кинетики. Скорость химической реакции может быть выражена как скорость образования любого продукта реакции или как скорость уменьшения концентрации любого реагента. Отдельные этапы последовательности химических реакций называются элементарными реакциями.За данное химическое изменение может быть ответственен ряд последовательных элементарных реакций. Если обнаружено, что наблюдаемая скорость пропорциональна концентрации данного реагента, возведенной в некоторую степень, то говорят, что α является порядком реакции по отношению к этому реагенту. Сумма порядков по всем реагентам дает общий порядок реакции. Сложная реакция, включающая ряд элементарных стадий, может иметь нецелый порядок. Таким образом, порядок не следует путать с молекулярностью элементарной реакции, которая представляет собой число молекул реагентов, участвующих в одной стадии реакции.Последовательность элементарных реакций, посредством которых протекает реакция, называется механизмом реакции. Этот термин также используется для описания подробного процесса разрыва и образования связи в одном реактивном столкновении.

В качестве иллюстрации рассмотрим образование диоксида азота из оксида азота и кислорода. Эта реакция имеет третий порядок, соответствующий

(51)2NO+O2=2NO2

с законом скорости третьего порядка, соответствующим

(52)d[NO2]dt=keff[NO]2[O2 ].

Здесь константа k _eff представляет собой константу скорости реакции, а квадратные скобки указывают концентрации. Если концентрации даны в молях на литр, константы скорости будут иметь единицы измерения (моль/л) ^{1− n} с ^-1 , где n — порядок реакции. Вероятный механизм этого процесса можно записать в виде элементарных стадий:

(53a)NO+NO→k1N2O2

(53b)N2O2→k−1NO+NO

(53c)N2O2+O2→k22NO2,

, который приводит к наблюдаемому закону скорости, если предположить, что первые две стадии приходят в равновесие до третьей реакции, или если используется стационарное приближение, которое предполагает, что скорость изменения всех концентраций равна нулю.Реакция (53a) имеет молекулярность 2 и является бимолекулярной реакцией, тогда как реакция (53b) является примером мономолекулярной реакции, в которой участвует один вид.

Важным классом механизмов реакции являются те, в которых продукт реакции на одной стадии является реагентом на предыдущей стадии. Рассматриваемый вид часто представляет собой высокореактивную молекулу с вакансией во внешней электронной оболочке, называемую свободным радикалом. Такие процессы называются цепными реакциями. Цепные реакции очень важны в реакциях полимеризации, когда радикал может присоединяться к другому реагенту с образованием другого (более крупного) радикала. В случаях, когда в качестве продукта более поздней стадии образуется более одного вида реагентов, говорят, что цепь разветвлена, и такие разветвленные цепные реакции часто приводят к взрывам. В других случаях взрывы могут произойти в результате быстрой экзотермической реакции, которая дает чистый избыток энергии в виде тепла за время, слишком короткое для рассеяния энергии. Затем повышение температуры вызывает увеличение скорости, и цикл заканчивается тепловым взрывом.

В некоторых механизмах вид может потребляться на одном этапе реакции только для того, чтобы регенерироваться на следующем этапе.В тех случаях, когда присутствие этого вещества увеличивает общую скорость реакции, его называют катализатором, который определяется как вещество, которое увеличивает скорость реакции, не расходуясь и не изменяя продукты реакции. Катализатор должен увеличивать скорость как прямой, так и обратной реакции в любой системе, находящейся в равновесии, и его можно рассматривать как понижающий Δ E ₀ (см. ниже).

Выражение для бимолекулярных констант скорости можно получить, заметив, что вдоль координаты реакции энергетическая поверхность состоит из двух ям, представляющих реагенты и продукты, разделенных седловой точкой, представляющей максимальную энергию, необходимую для прохождения пути с минимальной энергией между реагентами и продуктами.Если высота этого максимума относительно реагентной ямы Δ E ₀ , то к реакции могут приводить только столкновения, энергия которых превышает Δ E ₀ . Интегрирование больцмановского распределения энергий по всем энергиям, превышающим Δ E ₀ , показывает, что вероятность столкновения с энергией, превышающей Δ E ₀ , пропорциональна exp(−βΔ E ₀ ) . Это согласуется с законом скоростей Аррениуса:

(54)k=Aexp−ΔE0/kBT,

, где A известен как предэкспоненциальный множитель, а постоянная Больцмана записывается как k _B здесь, чтобы избежать путаницы; A можно легко оценить из теории столкновений, используя выражение для частоты столкновений одного реагента с другим: 56)A=Pσ12NA8kBT/μπ1/2,

, где N _A — число Авогадро, переводящее ρ в молярные единицы, а P — так называемый стерический фактор, учитывающий тот факт, что не все столкновения приводят к реакции. В качестве альтернативы мы можем заменить произведение P σ ₁₂ на σ _reac , где σ _{реагировать} называется реактивным поперечным сечением.

Более общая трактовка подробных скоростей реакций доступна в теории активированных комплексов Эйринга, которая предполагает, что существует промежуточное состояние между реагентами и продуктами, называемое активированным комплексом или переходным состоянием, которое можно рассматривать, по крайней мере, в некоторой степени как стабилен и находится в термодинамическом равновесии с реагентами, что позволяет применять термодинамику.Вместо энергии мы должны использовать свободную энергию G (поскольку давление постоянно) в экспоненте. Эта обработка дает

(57)k=κkThexp(−ΔG0‡RT)=κkThexp(−ΔS0‡R)exp(−ΔH0‡RT),

, где R — газовая постоянная, κ — коэффициент прохождения и Δ G 4 G ₀ 8 ‡ δ S _{0 0} ^‡ , а δ ч ₀ ^‡ Обратитесь к различиям между активированным комплексом и реагентами.

Расширения этого статистического термодинамического подхода к оценке скорости реакции включают теории скорости мономолекулярного распада RRK и RRKM , а также теоретико-информационную формулировку динамики реакции. Эти теории удивительно успешны, хотя в целом более успешны в интерпретации экспериментальных данных и сопоставлении результатов, чем в получении результатов априорно .

Факторы, влияющие на скорость реакции

Факторы, влияющие на скорость реакции | Каролина.ком

Обзор

Это задание представляет собой явление, проводимое учащимися или учителем, которое приведет к пониманию того, как можно изменить скорость реакции.Наблюдается влияние трех факторов: концентрации, температуры и размера частиц на скорость реакции. В группах студентов или с помощью демонстрации учителя манипулируют тремя факторами (всего 9 реакций) и записывают простые измерения времени.

Упражнение носит ознакомительный характер и не предназначено для ответов на вопросы «как и почему» о переменной скорости реакции, а просто позволяет учащимся наблюдать и собирать доказательства того, что скоростью реакции можно управлять. Используемые материалы, Alka-Seltzer® и вода, вероятно, знакомы многим учащимся, поэтому они могут сосредоточиться на изменении скорости реакции, а не на самой реакции.Измерения времени производят по исчезновению антацида и появлению пузырьков углекислого газа. В количественной лаборатории изменение концентрации либо реагента (исчезновение), либо продукта (появление) будет измеряться с течением времени.

Класс и дисциплина

Физические науки, химия
Рекомендуется для 9-12 классов.

Требования к времени

Подготовка15 мин

Активность 30-45 мин

Время подготовки учителя: 15 минут
Демонстрация учителя: 20-30 минут
Время ученика: 30-45 минут

Требования безопасности

Требуются защитные очки

Список материалов

Теплая вода, 1000 мл (40–50°C)

Водопроводная вода, 1000 мл (20–25°C)

Холодная вода, 1000 мл (5–15°C)

Полезные ссылки

Обзор

Это задание представляет собой явление, проводимое учащимися или учителем, которое приведет к пониманию того, как можно изменить скорость реакции. Наблюдается влияние трех факторов: концентрации, температуры и размера частиц на скорость реакции. В группах студентов или с помощью демонстрации учителя манипулируют тремя факторами (всего 9 реакций) и записывают простые измерения времени.

Упражнение носит ознакомительный характер и не предназначено для ответов на вопросы «как и почему» о переменной скорости реакции, а просто позволяет учащимся наблюдать и собирать доказательства того, что скоростью реакции можно управлять. Используемые материалы, Alka-Seltzer® и вода, вероятно, знакомы многим учащимся, поэтому они могут сосредоточиться на изменении скорости реакции, а не на самой реакции.Измерения времени производят по исчезновению антацида и появлению пузырьков углекислого газа. В количественной лаборатории изменение концентрации либо реагента (исчезновение), либо продукта (появление) будет измеряться с течением времени.

Феномен

Задайте эти вопросы учащимся и дайте возможность кратко обсудить их в группах перед началом демонстрации.

1. Назовите несколько распространенных реакций, с которыми вы знакомы. Приготовление яйца, приготовление мяса, отбеливание одежды, смешивание уксуса и пищевой соды, сжигание бензина в двигателе автомобиля, сжигание бревна.
2. Можно ли изменить скорость реакции (насколько быстро или медленно идет реакция)? Студенты могут сказать «да», а могут и нет. В конце демонстрации у них должен быть ответ. Дополнительные исследования могут дать объяснение тому, как и почему изменяется скорость реакции.
3. Что может изменить скорость реакции? Ответы будут разными, но некоторые типичные могут включать температуру, размер реагента и его густоту.

Основной вопрос

Можно ли изменить скорость реакции?

Цели деятельности

1. Соберите улики, чтобы определить, можно ли управлять скоростью реакции.
2. Соберите доказательства влияния концентрации, температуры и размера частиц на скорость реакции.

Научные стандарты следующего поколения* (NGSS)

HS-PS1-5. Применять научные принципы и доказательства для объяснения влияния изменения температуры или концентрации реагирующих частиц на скорость протекания реакции.

Научная и инженерная практика

Построение пояснений и разработка решений

• Применять научные принципы и доказательства для объяснения явлений и решения проектных задач с учетом возможных непредвиденных последствий.

Основные дисциплинарные идеи

ПС1.B: Химические реакции

• Химические процессы, их скорость, а также то, накапливается или высвобождается энергия, могут быть поняты с точки зрения столкновений молекул и перегруппировок атомов в новые молекулы с последующими изменениями в сумме всех энергий связи в наборе молекул, которым соответствуют изменения кинетической энергии.

Концепции поперечной резки

Узоры

• Различные закономерности могут наблюдаться на каждом из масштабов, на которых изучается система, и могут свидетельствовать о причинно-следственной связи в объяснении явлений.

Процедуры безопасности и меры предосторожности

Учащиеся должны носить защитные очки, чтобы предотвратить опасность разбрызгивания.

Подготовка учителя и утилизация

Предварительно разрежьте и измельчите таблетки Alka-Seltzer® перед демонстрацией, чтобы сэкономить время.Все продукты реакции можно сливать в раковину.

1. Студент: Если вы делаете демонстрацию, укажите время каждой реакции в таблице данных. Если вы выполняете задание в группах, ваш учитель может поручить вам 1 переменную для исследования или вы можете выполнить все 3.

1. Учитель: Если вы выполняете демонстрационное задание, приготовьте все таблетки, предварительно нарезанные и измельченные, и промаркируйте крышки банок.Если время ограничено, вы можете запускать все реакции одновременно, а 9 учеников будут работать в качестве таймеров.

2. Температура

• A. Разделите 2 таблетки на равные половинки. Храните неиспользованные половинки в упаковке из фольги, чтобы свести к минимуму реакцию с водой в воздухе.
• B. Пометьте крышки банок как водопроводные, теплые и холодные.
• C. Наполните каждую банку на ¾ водой соответствующей температуры и закройте крышкой.
• D. Поместите половину таблетки в банку с надписью «Подогрев» и немедленно начните отсчет времени. Запишите, когда впервые наблюдаются пузырьки и когда таблетка полностью прореагировала.
• E. Завершите реакцию с водопроводной и холодной водой и запишите ту же информацию.

2. Чтобы сэкономить время, назначьте переменную (температуру, концентрацию или размер частиц) группам учащихся, а затем объедините данные класса.Это рекомендуется.

3. Концентрация

• A. Разломайте таблетку на равные части. Разломайте половинку пополам (¼ таблетки). Храните кусочки в упаковке из фольги, чтобы свести к минимуму реакцию с водой в воздухе.
• B. Пометьте крышки банок как целые, ½ и ¼.
• C. Наполните каждую банку на ¾ водопроводной водой и закройте крышкой.
• D. Поместите всю таблетку в банку с надписью «Целый» и немедленно начните отсчет времени. Запишите, когда впервые наблюдаются пузырьки и когда таблетка полностью прореагировала.
• E. Завершите реакцию с ½ таблетки и водопроводной водой и реакцию с ¼ таблетки и водопроводной водой. Запишите ту же информацию.

3. Пузыри появятся практически сразу, за исключением эксперимента.Вы можете определить «немедленно» как 0,01 секунды.

4. Размер частиц

• A. Разделите 2 таблетки на равные половинки. Храните неиспользованные половинки в упаковке из фольги, чтобы свести к минимуму реакцию с водой в воздухе.
• B. Пометьте крышки банок как целые, кусочки и порошок.
• C. Наполните каждую банку на ¾ водопроводной водой и закройте крышкой.
• D. Поместите неразломанную ½ таблетку в банку с надписью «Целая» и немедленно начните отсчет времени. Запишите, когда впервые наблюдаются пузырьки и когда таблетка полностью прореагировала.
• E. Разделите ½ таблетки на кусочки. Завершите реакцию кусочками и водопроводной водой. Запишите ту же информацию.
• F. Растолочь ½ таблетки в порошок с помощью ступки и пестика. Завершите реакцию с таблетированным порошком и водопроводной водой. Запишите ту же информацию.

4. Если несколько групп заполняют одну и ту же переменную, вы можете усреднить данные группы, прежде чем создавать таблицу данных класса.

5. Растолките таблетки небольшим молоточком, если у вас нет ступки и пестика.

Данные и наблюдения

Время учебы может меняться. См. тенденцию ниже в вопросе для обсуждения 1 для относительной разницы во времени.

Групповые данные

Данные класса

Анализ и обсуждение

Укажите взаимосвязь между каждой переменной и временем реакции.

По мере повышения температуры время уменьшалось, поэтому скорость увеличивалась. По мере уменьшения количества Alka-Seltzer® время увеличивалось, а скорость уменьшалась. По мере того, как размер частиц становился меньше, время уменьшалось, поэтому скорость увеличивалась.

Используйте ряд диаграмм частиц, чтобы проиллюстрировать назначенную вам переменную и взаимосвязь между переменной и обнаруженной вами скоростью реакции. Используйте один символ для Alka-Seltzer® и один символ для двуокиси углерода.Вам не нужно показывать каждый атом. Цвет или символ кодируют частицы.

Соотношение Alka-Seltzer® и углекислого газа составляет 1:3, на что следует обратить внимание учащимся, не знакомым со стехиометрическими соотношениями. Одиночные пробные примеры:

*Next Generation Science Standards® является зарегистрированным товарным знаком Achieve. Ни Achieve, ни ведущие штаты и партнеры, разработавшие научные стандарты следующего поколения, не участвовали в производстве этих продуктов и не одобряют их.