Студопедия — Основные теоретические положения. Раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций, называется химической кинетикой
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные теоретические положения. Раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций, называется химической кинетикой






 

Раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций, называется химической кинетикой. Скоростью химической реакции называется изменение количества реа­гирующего вещества за единицу времени в единице реакционного пространства. Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентраций, температуры, давления (в случае газообразных участников реакции) и присутствия катализатора.

Зависимость скорости от концентрации выражается основным законом химической кинетики – законом действия масс(для простых реакций, протекающих в одну стадию в одном направлении в соответствии со стехиометрическим уравнением): при постоянной температуре скорость химичес­кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирую­щих веществ, возведенных в степени, равные их стехиометрическим коэф­фициентам.

В общем случае для реакции вида

а А + b В +... → m M + n N +...

 

математическое выражение закона имеет вид

 

, (10)

 

где u – скорость химической реакции; k – коэффициент пропорциональ­ности, называемый константой скорости реакции, который равен скорос­ти реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ (т.е. при С A = С B = 1 моль/дм3, k = u); С A и
С B – концентрации реагентов, моль/дм3; а и b – стехиометрические коэффициенты.

Константа скорости химической реакции k определяется природой реагирующих веществ и зависит от температуры и от присутствия катализатора. Выражение (10) называется кинетическим уравнением ре­акции.

В химической кинетике реакцииклассифицируют по молекулярности, т.е. по числу частиц, участвующих в элементарном взаимодействии, ипо порядку кинетического уравнения данной реакции (по порядку реакции). Из­вестны одно-, двух- и трехмолекулярные (моно-, би- и тримолекулярные) реакции, например:

 

моно- А → В + С; би- А + В → С или 2А → В + С.

Порядком химической реакции n называют сумму показателей степеней при концентрациях реагентов в кинетическом уравнении. Различают общий и частный (по каждому веществу) порядки реакции. Общий порядок реакции есть сумма частных порядков. Реакции, скорость которых не зависит от концентрации, имеютнулевой порядок.

Для реакции первого порядка уравнение для расчета константы скорости реакции имеет вид

 

, время-1,

где С – начальная концентрация вещества, моль/дм3; х – количество вещества, вступившего в реакцию к моменту времени τ.

Зависимость скорости гомогенной химической реакции от температуры определяется эмпирическим уравнением Вант-Гоффа:

 

,

 

где u2 и u1 – скорости реакции при температурах Т 2 и T 1; γ – темпера­турный коэффициент скорости реакции (для большинства реакций он лежит в пределах значений 2 – 4). Указанная зависимость может быть выражена в виде следующего правила: при повышении температуры на каждые 10° скорость реак­ции увеличивается в 2 – 4 раза, если реакция проводится при температуре, близкой к комнатной.

Зависимость константы скорости реакции от температуры также может быть выражена уравнением Аррениуcа:

,

где А – предэкспоненциальный множитель, не зависящий от Т и концентрации; Т – абсолютная температура, К; Е А – энергия активации, Дж/моль.

Энергия активации равна тому избытку энергии, которым должны обладать молекулы реагентов по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, чтобы их столкновение приводило к химическому взаимодействию. Величина Е А химической реакции может быть рассчитана по уравнению Аррениуса, если известны значения констант скоростей при разных температурах:

 

(11)

Химизм процесса окисления йодоводородной кислоты

пероксидом водорода

Реакция окисления йодоводородной кислоты пероксидом водорода выражается уравнением

 

2HI + Н2О2 ® 2Н2О + I2.

 

Количество прореагировавшего пероксида водорода определяется эквивалентным количеством йода путем титрования последнего раствором тиосульфата натрия Na2S2О3:

 

I2 + 2Na2S2О3 ® 2NaI + Na2S4О6.

 

Йодоводородную кислоту получают действием серной кислоты на йодиды, например KI или NaI:

 

2KI + H2SO4 ® K2SO4 + 2HI.

 

Так как в результате опыта концентрации KI и HI остаются постоянными, то скорость реакции в условиях опыта зависит только от концентрации пероксида водорода. Следовательно, для вычисления константы скорости этой реакции можно применить уравнение первого порядка.

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1449. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Различия в философии античности, средневековья и Возрождения ♦Венцом античной философии было: Единое Благо, Мировой Ум, Мировая Душа, Космос...

Характерные черты немецкой классической философии 1. Особое понимание роли философии в истории человечества, в развитии мировой культуры. Классические немецкие философы полагали, что философия призвана быть критической совестью культуры, «душой» культуры. 2. Исследовались не только человеческая...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит...

Роль органов чувств в ориентировке слепых Процесс ориентации протекает на основе совместной, интегративной деятельности сохранных анализаторов, каждый из которых при определенных объективных условиях может выступать как ведущий...

Лечебно-охранительный режим, его элементы и значение.   Терапевтическое воздействие на пациента подразумевает не только использование всех видов лечения, но и применение лечебно-охранительного режима – соблюдение условий поведения, способствующих выздоровлению...

Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения. 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется со временем 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия