ავტონომიური სითბოს წყაროები (ინდივიდუალური გათბობის მოწყობილობები). (მიმოხილვა)

ტემპერატურის გავლენა ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე დაახლოებით განისაზღვრება ვანტ ჰოფის წესი. ტემპერატურის 10 0 C-ით მატებასთან ერთად, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე იზრდება 2-4-ჯერ.

ვან ჰოფის წესის მათემატიკური აღნიშვნა: γ - რეაქციის სიჩქარის ტემპერატურის კოეფიციენტი ან van't Hoff კოეფიციენტირეაქციების უმეტესობისთვის 2-4 დიაპაზონშია.

დავალება.რამდენჯერ შეიცვლება გაზის ფაზაში წარმოქმნილი ქიმიური რეაქციის სიჩქარე, თუ ტემპერატურა იცვლება 80 0 С-დან 120 0 С-მდე ( γ = 3)?

Van't Hoff წესის შესაბამისად, ჩვენ ვწერთ:

ქიმიური რეაქციის სიჩქარის ზრდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად აიხსნება არა მხოლოდ ურთიერთმოქმედი მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ზრდით. მაგალითად, მოლეკულების შეჯახების რაოდენობა იზრდება აბსოლუტური ტემპერატურის კვადრატული ფესვის პროპორციულად. როდესაც ნივთიერებები თბება ნულიდან ას გრადუს ცელსიუსამდე, მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე იზრდება 1,2-ჯერ, ხოლო ქიმიური რეაქციის სიჩქარე იზრდება დაახლოებით 59 ათასჯერ. რეაქციის სიჩქარის ასეთი მკვეთრი ზრდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად აიხსნება აქტიური მოლეკულების პროპორციით, რომელთა შეჯახება იწვევს ქიმიურ ურთიერთქმედებას. აქტიური შეჯახების თეორიის მიხედვით, მხოლოდ აქტიური მოლეკულები,რომლის ენერგია აღემატება მოცემული ნივთიერების მოლეკულების საშუალო ენერგიას, ე.ი. მოლეკულები აქტივაციის ენერგიით.

აქტივაციის ენერგია (E A)- ეს არის ჭარბი ენერგია საშუალო მარაგთან შედარებით, რომელიც მოლეკულებს უნდა ჰქონდეთ ქიმიური რეაქციის განსახორციელებლად. თუ E A< 40 кДж/моль – реакции протекают быстро, если Е А >120 კჯ / მოლი - რეაქციები არ მიდის, თუ E A = 40-120 კჯ / მოლი - რეაქციები მიმდინარეობს ნორმალურ პირობებში. ტემპერატურის მატება ამცირებს აქტივაციის ენერგიას, ხდის ნივთიერებებს უფრო რეაქტიულს და იზრდება ურთიერთქმედების სიჩქარე.

ქიმიური რეაქციის სიჩქარის უფრო ზუსტი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე დადგინდა C. Arrhenius: რეაქციის სიჩქარის მუდმივი პროპორციულია ბუნებრივი ლოგარითმის ფუძეზე, რომელიც გაიზარდა სიმძლავრემდე (-E A / RT). ,

A - წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორი, განსაზღვრავს აქტიურთა რაოდენობას

შეჯახებები;

e არის ექსპონენტი (ბუნებრივი ლოგარითმის საფუძველი).

ამინდით შთაგონებული

გარკვეული ინფორმაცია მუშაობის პრინციპების შესახებ

ნახშირის გამათბობლები.
ჯერ კიდევ 90 წლის წინ, გამომგონებელმა აზროვნებამ მიმართა ყველაზე გავრცელებულ ეგზოთერმულ პროცესს - წვის რეაქციას. გაჩნდა მოწყობილობები, რომლებშიც სპეციალურ ქაღალდში გახვეული ადუღებული ნახშირბადის ღერო მოთავსებული იყო ლითონის ყუთში, ეს უკანასკნელი კი ნაჭრის ყუთში. ასეთი გამათბობლები შედარებით ცოტას იწონიდნენ და მოქმედებდნენ 5-6 საათის განმავლობაში. საქმის ზედაპირზე ტემპერატურა 60-დან 100 გრადუს ცელსიუსამდე იყო.

C + O2 --> CO2 + 94 კკალ/მოლი

კატალიზური გამათბობლები.
პირველი მსოფლიო ომის დროს მილიონობით ჯარისკაცი იყინებოდა სანგრებში, ხოლო ომის ოთხი წლის განმავლობაში აშშ-ს, იაპონიის და ინგლისის გამომგონებლებმა დააპატენტეს ჯიბის თხევადი გამათბობლების რამდენიმე ვერსია. მათი მოქმედების პრინციპი მარტივი იყო: ალკოჰოლის ან ბენზინის კატალიზური ცეცხლგამძლე დაჟანგვა. პლატინა ყველა შემთხვევაში კატალიზატორი იყო. იაპონური გათბობის საფენი სიგარეტის კოლოფს ჰგავდა, რომლის შიგნით იყო ბამბით სავსე რეზერვუარი და პლატინის შუასადებები. კორპუსში გაბურღული იყო ხვრელები კატალიზატორის ჰაერის მიწოდებისა და წვის გაზების მოსაშორებლად. გათბობის ბალიშის დასაწყებად ავზში სპირტი ჩაასხეს, რომელიც ბამბის ბამბას ასველებდა. შემდეგ კატალიზატორი გახურდა ასანთის ალით და დაიწყო რეაქცია. კატალიზური გამათბობლების მთავარი მინუსი არის მათი შეზღუდული ექსპლუატაციის ვადა: საწვავში შემავალი მინარევები სწრაფად წამლავს კატალიზატორს და გამათბობელი სიგარეტის ყუთი უსარგებლო ხდება.

გამაცხელებელი ბალიშები კირის ჩაქრობის რეაქციის გამოყენებით.

ჯერ კიდევ 1920-იან წლებში გერმანიაში, მინდორში საკვების გასათბობად, შემოთავაზებული იყო გამოიყენონ გამოთავისუფლებული სითბო წყალთან ერთად ცაცხვის ჩაქრობისას. თუმცა, რეაქციის არასაკმარისად დიდმა თერმულმა ეფექტმა თავიდან აიცილა ამ იდეის პრაქტიკული გამოყენება. წინ გადადგმული ნაბიჯი იყო ორი რეაქციის ერთობლიობა: ცაცხვის ჩაქრობა და კირის ნეიტრალიზაცია. ამისათვის კირში შეჰყავდათ ოქსილის ან ლიმონმჟავას კრისტალური ჰიდრატები. რეაქციები გათბობის ბალიშში მიმდინარეობდა შემდეგი სქემის მიხედვით.

CaO + H2 O --> Ca(OH)2 + 10,6 კკალ.
2Ca (OH) 2 + H2C2O4 + 2 H2O --> CaC2O4 + 4H2O + 31 კკალ

ამ ორი რეაქციით პორტატულ მოწყობილობაში შესაძლებელია ტემპერატურის მიღება 100-დან 300 გრადუსამდე ცელსიუსამდე. გარდა ამისა, მჟავა ჰიდრატების გამოყენება საშუალებას გაძლევთ დაიწყოთ გათბობის ბალიში მცირე რაოდენობით წყალი, ხოლო ნეიტრალიზაციის დროს გამოთავისუფლებული წყალი რეაგირებს კირის შემდეგ ნაწილებთან.

გათბობის ბალიშები ლითონის დაჟანგვის რეაქციების გამოყენებით.
ნორმალურ პირობებში, ჰაერში ლითონების კოროზია, საბედნიეროდ, ნელა მიმდინარეობს. მარილების არსებობა მკვეთრად აჩქარებს პროცესს. 20-იანი წლების ბოლოს წითელი არმიის ჯარისკაცების გასათბობად რეკომენდირებული იყო "რკინის" გამაცხელებელი საფენი - რეზინის ქსოვილის ჩანთაში რკინის ნაფოტების გარდა, კალიუმის პერმანგანატი და შემავსებლები - ქვანახშირი და ქვიშა მოათავსეს. წყლის დამატების შემდეგ გამათბობელის ზედაპირზე 10-20 საათის განმავლობაში ნარჩუნდება 100 გრადუსი ცელსიუსის ტემპერატურა.

4Fe + 2H2 O + 3O2 --> 2(Fe2O3 * H2O) + 390.4 კკალ/მოლი

კოროზიულ გამათბობ ბალიშებში რკინის ნაცვლად, უმჯობესია გამოიყენოთ ალუმინი. ამ რეაქციაში გაცილებით მეტი სითბო გამოიყოფა, ვიდრე რკინის დაჟანგვის დროს:

8Al + 3Fe3O4 ---> 4Al2O3 + 9Fe + 795 კკალ/მოლი

გათბობის ბალიშები ლითონის გადაადგილების რეაქციების გამოყენებით.
1940 წელს სსრკ-მ შეიმუშავა გამათბობელი ქამარი - ტყავით დაფარული სპილენძის ავზი, რომელიც შარვლის ქამარზე იყო მიმაგრებული. რეზერვუარი ივსებოდა 200 გ სარეაქციო ნარევით - სპილენძის ქლორიდის ალუმინის ფხვნილით, აღებული სტოქიომეტრიული თანაფარდობით. წყალი 100-120 მლ ოდენობით. ავზს დაემატა მკერდის ჯიბეში სპრეის ბოთლიდან. წყალმომარაგება რეგულირდება მარტივი თერმორელეით. ქამარი შეიძლება იყოს თბილი 8 საათის განმავლობაში. ეს ქიმიური გამაცხელებელი საფენი ახალი იყო არა მხოლოდ ფორმით, არამედ შინაარსითაც: პირველად გამოიყენეს სითბო, რომელიც წარმოიქმნება ერთი ლითონის მეორეზე, უფრო ელექტრონეგატიური გადაადგილებით. ლენინგრადში, 1942 წლის ბლოკადის ზამთარში, გამოიყენეს სპილენძის ქლორიდისა და რკინის ნატეხების ნარევით სავსე გამათბობელი ბალიშები. ერთი წყლით შევსებიდან ასეთი გამაცხელებელი ბალიშები მუშაობდა 60-70 საათის განმავლობაში.

კრისტალიზაციის გამათბობლები.
კრისტალიზაციის გამათბობლები იყენებენ ნივთიერებებს დაბალი დნობის წერტილით და შერწყმის შედარებით მაღალი სიცხეებით. ასეთი თერმული აკუმულატორი გამოყოფს სითბოს, რომელიც გამოიყოფა წინასწარ გახურებული და გამდნარი ნივთიერების კრისტალიზაციის ან გამაგრების დროს. გამათბობელ-აკუმულატორების კლასიკური სამუშაო კორპუსი არის პარაფინი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ სტეარინის მჟავა, დაბალი დნობის კრისტალური ჰიდრატები, მაგალითად, გლაუბერის მარილი Na2 SO4 * 10H2O ან ნატრიუმის აცეტატის ტრიჰიდრატი CH3COONa * 3H2O. ჰიდრატირებული კალციუმის ქლორიდის, ნატრიუმის თიოსულფიტის ან გლიცერინის მცირე დანამატებმა შეიძლება შეანელონ კრისტალიზაციის პროცესი და ამით გაზარდონ გათბობის ბალიშის ხანგრძლივობა. გათბობის ბალიში თბება 15 წამში. 55 °C-მდე და სითბოს გამოყოფის პროცესი გრძელდება 25-30 წუთი. გათბობის ბალიშს აქვს საკმაოდ მაღალი სითბოს ტევადობა და კიდევ 25-30 წუთის განმავლობაში შეუძლია სითბოს გაცემა გაგრილების რეჟიმში. კრისტალიზაციის ტიპის გამაცხელებელი ბალიში კარგია როგორც თერაპიული და პროფილაქტიკური საშუალება ანთებითი პროცესებისთვის, რადიკულიტის სხვადასხვა ფორმის მქონე პაციენტებისთვის, ღვიძლის მილაკებისთვის და სხვა პროცედურებისთვის სტაციონარულ პირობებში (სახლში ან საავადმყოფოში).

მინდორში საგანგებო სიტუაციებში კრისტალიზაციის გამათბობლების გამოყენება შეზღუდულია გამათბობლების სითბოს გათავისუფლების რეჟიმის ხანმოკლე ხანგრძლივობით.

კრისტალიზაციის ტიპის გამაცხელებელი ბალიშების მთავარი უპირატესობაა განმეორებითი გამოყენების შესაძლებლობა: გამათბობელი საფენის საწყისი მდგომარეობის აღსადგენად საკმარისია წყალში 15-20 წუთის განმავლობაში ადუღება.

http://umcsa.narod.ru/rus/umcsa/projects/ait.htm

საცდელი მილის გამათბობელი
ლაშქრობისას, თევზაობისას, განსაკუთრებით ცუდ ამინდში, ხშირად ჩნდება ჩვეულებრივი გამაცხელებელი საფენის საჭიროება. რა თქმა უნდა, ჩვეულებრივი რეზინიც კარგია, მაგრამ მას აქვს ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი: წყალი მისთვის ძალიან ნელა თბება სასწორზე.

ვცადოთ ქიმიური გამათბობელი საფენის დამზადება. ამისათვის ჩვენ გვჭირდება ყველაზე გავრცელებული რეაგენტები.

დავიწყოთ მარტივი ექსპერიმენტით. წადით სამზარეულოში და აიღეთ სუფრის მარილის შეკვრა. თუმცა, თქვენ არ გჭირდებათ შეფუთვა. 20 გ (2 ჩაის კოვზი) საკმარისი იქნება. შემდეგ შეხედეთ სათავსოში, სადაც ინახება ყველა სახის საყოფაცხოვრებო პრეპარატი და მასალა. რა თქმა უნდა, ბინის შეკეთების შემდეგ შემორჩენილი იყო ცოტა სპილენძის სულფატი. დასჭირდება 40 გ (3 ჩაის კოვზი). ხის ჩიპები და ალუმინის მავთულის ნაჭერიც, სავარაუდოდ, მოიძებნება. თუ ასეა, მაშინ ყველაფერი მზად არის. ფუნტი ვიტრიოლი და მარილი ნაღმტყორცნებში ისე, რომ კრისტალების ზომა არ აღემატებოდეს 1 მმ-ს (რა თქმა უნდა, თვალით). მიღებულ ნარევს დაუმატეთ 30 გრ (5 სუფრის კოვზი) ნახერხი და კარგად აურიეთ. მავთულის ნაჭერი სპირალით ან გველით მოხარეთ, ჩადეთ მაიონეზის ქილაში. მომზადებული ნაზავი დაასხით იქ ისე, რომ საყრდენი დონე ქილის კისერზე 1-1,5 სმ-ით იყოს ქვემოთ. გათბობის ბალიში თქვენს ხელშია. მოქმედებაში გამოსაყენებლად საკმარისია ქილაში ჩაასხით 50 მლ ( მეოთხედი ჭიქა) წყალი. 3-4 წუთის შემდეგ გამაცხელებელი საფენის ტემპერატურა 50-60°C-მდე მოიმატებს.

საიდან მოდის სითბო ქილაში და რა როლს ასრულებს თითოეული კომპონენტი? მოდით შევხედოთ რეაქციის განტოლებას:

CuSO4+2NaCl > Na2SO4+CuCl2

სპილენძის სულფატის საერთო მარილთან ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ნატრიუმის სულფატი და სპილენძის ქლორიდი. სწორედ ის გვაინტერესებს. თუ რეაქციის სითბურ ბალანსს გამოვთვლით, გამოდის, რომ სპილენძის ქლორიდის ერთი გრამ-მოლეკულის წარმოქმნით 4700 კალორიას გამოყოფს სითბოს. გარდა ამისა, დაშლის სითბო საწყის მიღებულ პრეპარატებში არის 24,999 კალორია. სულ: დაახლოებით 29600 კალორია.

ფორმირებისთანავე, სპილენძის ქლორიდი ურთიერთქმედებს ალუმინის მავთულთან:

2Al+3CuCl2 > 2AlCl3+3Cu

ამ შემთხვევაში გამოიყოფა დაახლოებით 84000 კალორია (ასევე 1 გ-მოლი სპილენძის ქლორიდის მიხედვით).

როგორც ხედავთ, პროცესის შედეგად გამოთავისუფლებული სითბოს საერთო რაოდენობა 100000 კალორიას აჭარბებს ნივთიერების გრამ-მოლეკულაზე. ასე რომ, არ არსებობს შეცდომა ან მოტყუება: გათბობის ბალიში რეალურია.

რაც შეეხება ნახერხს? არ იღებენ მონაწილეობას ქიმიურ რეაქციებში, ისინი ამავე დროს ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ. ხარბად შთანთქავს წყალს, ნახერხი ანელებს რეაქციების მსვლელობას, დროულად აჭიმავს გამათბობელი საფენის მუშაობას. გარდა ამისა, ხეს აქვს საკმაოდ დაბალი თბოგამტარობა: ის ერთგვარად აგროვებს გამოყოფილ სითბოს და შემდეგ გამუდმებით აძლევს მას. მჭიდროდ დახურულ კონტეინერში სითბო ინახება მინიმუმ ორი საათის განმავლობაში.

და ბოლო შენიშვნა: ბანკი, რა თქმა უნდა, არ არის საუკეთესო ჭურჭელი გათბობის ბალიშისთვის. ეს მხოლოდ საჩვენებლად გვჭირდებოდა. ასე რომ, თავად იფიქრეთ ავზის ფორმასა და მასალაზე, რომელშიც უნდა მოათავსოთ გამათბობელი ნარევი.

ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ და უსულო ბუნებას, მუდმივ მოძრაობაში არიან, რადგან ამ ელემენტებისგან შემდგარი ნივთიერებები მუდმივად იცვლება.

ქიმიური რეაქციები (ლათინური რეაქციადან - საწინააღმდეგო მოქმედება, მოგერიება) - ეს არის ნივთიერებების რეაქცია სხვა ნივთიერებებისა და ფიზიკური ფაქტორების (ტემპერატურა, წნევა, გამოსხივება და ა.შ.) ზემოქმედებაზე.

თუმცა, ეს განმარტება ასევე შეესაბამება ნივთიერებებთან დაკავშირებულ ფიზიკურ ცვლილებებს - დუღილი, დნობა, კონდენსაცია და ა.შ. ამიტომ, აუცილებელია განვმარტოთ, რომ ქიმიური რეაქციები არის პროცესები, რომლებიც ანადგურებს ძველ ქიმიურ ბმებს და ქმნის ახალს და შედეგად, ახალი ნივთიერებებისგან წარმოიქმნება.

ქიმიური რეაქციები მუდმივად მიმდინარეობს როგორც ჩვენს სხეულში, ასევე ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში. უთვალავი რეაქცია ჩვეულებრივ კლასიფიცირდება სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით. გავიხსენოთ მე-8 კლასის კურსიდან ის ნიშნები, რომლებსაც უკვე იცნობთ. ამისათვის ჩვენ მივმართავთ ლაბორატორიულ ექსპერიმენტს.

ლაბორატორიული გამოცდილება #3
რკინის ჩანაცვლება სპილენძით სპილენძის (II) სულფატის ხსნარში

ჩაასხით 2 მლ სპილენძის (II) სულფატის ხსნარი სინჯარაში და მოათავსეთ მასში სამაგრი ან ქაღალდის სამაგრი. რას უყურებ? ჩაწერეთ რეაქციის განტოლებები მოლეკულური და იონური ფორმით. განვიხილოთ რედოქსის პროცესები. მოლეკულური განტოლებიდან გამომდინარე, მივანიჭეთ ეს რეაქცია რეაქციათა ამა თუ იმ ჯგუფს შემდეგი მახასიათებლების საფუძველზე:
  • "საწყისი მასალების და რეაქციის პროდუქტების რაოდენობა და შემადგენლობა" (როგორც ალბათ გახსოვთ, ამის საფუძველზე განასხვავებენ კომბინაციის, დაშლის, ჩანაცვლებისა და გაცვლის რეაქციებს, მათ შორის ნეიტრალიზაციის რეაქციების ჩათვლით);
  • „მიმართულება“ (შეგახსენებთ, რომ ამ კრიტერიუმის მიხედვით რეაქციები იყოფა ორ ჯგუფად: შექცევად და შეუქცევად);
  • "თერმული ეფექტი" (განარჩევს ენდო- და ეგზოთერმულ რეაქციებს, წვის რეაქციების ჩათვლით);
  • „რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების წარმოქმნილი ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილება“ (რედოქსი და ჟანგვის მდგომარეობების შეცვლის გარეშე);
  • „რეაქტიული ნივთიერებების აგრეგატული მდგომარეობა“ (ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული);
  • "კატალიზატორის მონაწილეობა" (არაკატალიზური და კატალიზური, მათ შორის ფერმენტული).

ახლა შეამოწმეთ საკუთარი თავი.

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu.

  1. ეს არის ჩანაცვლების რეაქცია, ვინაიდან საწყისი მარტივი და რთული ნივთიერებებისგან წარმოიქმნება ახალი მარტივი და ახალი რთული ნივთიერება.
  2. ეს რეაქცია შეუქცევადია, რადგან ის მხოლოდ ერთი მიმართულებით მიმდინარეობს.
  3. ეს რეაქცია ალბათ ეგზოთერმულია, ანუ მიმდინარეობს სითბოს უმნიშვნელო გამოყოფით (ასეთი დასკვნის გაკეთება შეგიძლიათ იმის საფუძველზე, რომ ეს რეაქცია არ საჭიროებს საცდელი მილის შიგთავსის გათბობას).
  4. ეს არის რედოქსის რეაქცია, რადგან სპილენძმა და რკინამ შეცვალეს ჟანგვის მდგომარეობა:

    (ოქსიდიზატორი) Cu 2+ + 2ё → Сu 0 (შემცირება)

    (შემამცირებელი აგენტი) Fe 0 - 2ё → Fe 2+ (დაჟანგვა)

  5. ეს რეაქცია ჰეტეროგენულია, რადგან ხდება მყარ და ხსნარს შორის.
  6. რეაქცია მიმდინარეობს კატალიზატორის - არაკატალიზური მონაწილეობის გარეშე.

    (მე-8 კლასის კურსიდან გაიხსენეთ, რა ნივთიერებებს ჰქვია კატალიზატორები. მართალია, ეს ის ნივთიერებებია, რომლებიც აჩქარებენ ქიმიურ რეაქციას).

ჩვენ მივედით ქიმიაში ძალიან მნიშვნელოვან კონცეფციამდე - „ქიმიური რეაქციის სიჩქარე“. ცნობილია, რომ ზოგიერთი ქიმიური რეაქცია ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს, სხვები - დიდი დროის განმავლობაში. როდესაც ვერცხლის ნიტრატის ხსნარს უმატებენ ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარს, თეთრი ყველის ნალექი თითქმის მყისიერად ილექება:

AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.

რეაქციები მიმდინარეობს დიდი სიჩქარით, რასაც თან ახლავს აფეთქება (ნახ. 11, 1). პირიქით, სტალაქტიტები და სტალაგმიტები ნელ-ნელა იზრდება ქვის გამოქვაბულებში (ნახ. 11, 2), ფოლადის ნაწარმი კოროზირდება (ჟანგი) (ნახ. 11, 3), სასახლეები და ქანდაკებები ნადგურდება მჟავა წვიმების ზემოქმედებით (ნახ. 11, 4).

ბრინჯი. თერთმეტი.
ქიმიური რეაქციები, რომლებიც მიმდინარეობს დიდი სიჩქარით (1) და ძალიან ნელა (2-4)

ქიმიური რეაქციის სიჩქარე გაგებულია, როგორც რეაგენტების კონცენტრაციის ცვლილება ერთეულ დროში:

V p \u003d C 1 - C 2 / ტ.

თავის მხრივ, კონცენტრაცია გაგებულია, როგორც ნივთიერების ოდენობის თანაფარდობა (როგორც მოგეხსენებათ, ის იზომება მოლში) იმ მოცულობასთან, რომელსაც ის იკავებს (ლიტრებში). აქედან რთული არ არის ქიმიური რეაქციის სიჩქარის საზომი ერთეულის გამოტანა - 1 მოლ/(ლ წმ).

ქიმიური რეაქციის სიჩქარის შესწავლა არის ქიმიის სპეციალური ფილიალი, რომელსაც ეწოდება ქიმიური კინეტიკა.

მისი ნიმუშების ცოდნა საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ ქიმიური რეაქცია, რაც მას უფრო სწრაფად ან ნელა აქცევს.

რა ფაქტორები ახდენს გავლენას ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე?

1. რეაგენტების ბუნება. მოდით მივმართოთ ექსპერიმენტს.

ლაბორატორიული ექსპერიმენტი No4
ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაგენტების ბუნებაზე მჟავების ლითონებთან ურთიერთქმედების მაგალითზე

ორ სინჯარაში ჩაასხით 1-2 მლ მარილმჟავა და მოათავსეთ: 1-ში - თუთიის გრანულა, მე-2-ში - იმავე ზომის რკინის ნაჭერი. რა რეაგენტის ბუნება მოქმედებს მჟავასა და მეტალს შორის ურთიერთქმედების სიჩქარეზე? რატომ? ჩაწერეთ რეაქციის განტოლებები მოლეკულური და იონური ფორმით. განვიხილოთ ისინი ჟანგვა-აღდგენის თვალსაზრისით.

შემდეგ მოათავსეთ ორ სხვა სინჯარაში იმავე თუთიის გრანულზე და დაამატეთ მათ იმავე კონცენტრაციის მჟავების ხსნარები: 1-ში - მარილმჟავა, მე-2 - ძმარმჟავა. რა რეაგენტის ბუნება მოქმედებს მჟავასა და მეტალს შორის ურთიერთქმედების სიჩქარეზე? რატომ? ჩაწერეთ რეაქციის განტოლებები მოლეკულური და იონური ფორმით. განვიხილოთ ისინი ჟანგვა-აღდგენის თვალსაზრისით.

2. რეაგენტების კონცენტრაცია. მოდით მივმართოთ ექსპერიმენტს.

ლაბორატორიული ექსპერიმენტი No5
ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაგენტების კონცენტრაციაზე თუთიის ურთიერთქმედების მაგალითზე სხვადასხვა კონცენტრაციის მარილმჟავასთან

ადვილია დასკვნის გაკეთება: რაც უფრო მაღალია რეაგენტების კონცენტრაცია, მით უფრო მაღალია მათ შორის ურთიერთქმედების სიჩქარე.

ერთგვაროვანი წარმოების პროცესებისთვის აირისებრი ნივთიერებების კონცენტრაცია იზრდება წნევის გაზრდით. მაგალითად, ეს კეთდება გოგირდმჟავას, ამიაკის, ეთილის სპირტის წარმოებაში.

ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულების ფაქტორი რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციაზე გათვალისწინებულია არა მხოლოდ წარმოებაში, არამედ ადამიანის ცხოვრების სხვა სფეროებშიც, მაგალითად, მედიცინაში. ფილტვის დაავადებების მქონე პაციენტები, რომლებშიც სისხლში ჰემოგლობინის ურთიერთქმედების მაჩვენებელი დაბალია ატმოსფერულ ჟანგბადთან, აადვილებენ სუნთქვას ჟანგბადის ბალიშების დახმარებით.

3. რეაგენტების საკონტაქტო არე. ექსპერიმენტი, რომელიც ასახავს ამ ფაქტორზე ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულებას, შეიძლება ჩატარდეს შემდეგი ექსპერიმენტის გამოყენებით.

ლაბორატორიული ექსპერიმენტი No6
ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაგენტების კონტაქტის არეალზე

ჰეტეროგენული რეაქციებისთვის: რაც უფრო დიდია რეაგენტების კონტაქტის არე, მით უფრო სწრაფია რეაქციის სიჩქარე.

ამის დანახვა შეგიძლიათ პირადი გამოცდილებიდან. ცეცხლის გასაქრობად შეშის ქვეშ დებ პატარა ჩიპებს, ქვეშ კი - დაქუცმაცებულ ქაღალდს, საიდანაც ცეცხლი მთელ ცეცხლს ეკიდება. პირიქით, ცეცხლის ჩაქრობა წყლით არის დამწვარი საგნების ჰაერთან კონტაქტის არეალის შემცირება.

წარმოებაში ეს ფაქტორი მიზანმიმართულად არის გათვალისწინებული, გამოიყენება ე.წ. რეაქციის სიჩქარის გასაზრდელად, მყარ ნაწილს აჭედებენ თითქმის მტვრის მდგომარეობამდე, შემდეგ კი მასში ქვემოდან გადიან მეორე ნივთიერებას, ჩვეულებრივ აირისებრს. წვრილად დაყოფილ მყარ ნაწილზე მისი გავლა წარმოქმნის დუღილის ეფექტს (აქედან მომდინარეობს მეთოდის სახელწოდება). გათხევადებული საწოლი გამოიყენება, მაგალითად, გოგირდმჟავას და ნავთობპროდუქტების წარმოებაში.

ლაბორატორიული ექსპერიმენტი No7
თხევადი საწოლის მოდელირება

4. ტემპერატურა. მოდით მივმართოთ ექსპერიმენტს.

ლაბორატორიული ექსპერიმენტი No8
ქიმიური რეაქციის სიჩქარის დამოკიდებულება რეაქციაში მყოფი ნივთიერებების ტემპერატურაზე სპილენძის (II) ოქსიდის ურთიერთქმედების მაგალითზე გოგირდმჟავას ხსნართან სხვადასხვა ტემპერატურაზე

ადვილია დავასკვნათ, რომ რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო სწრაფია რეაქციის სიჩქარე.

პირველმა ნობელის პრემიის ლაურეატმა, ჰოლანდიელმა ქიმიკოსმა J. X. Van't Hoff-მა ჩამოაყალიბა წესი:

წარმოებაში, როგორც წესი, გამოიყენება მაღალტემპერატურული ქიმიური პროცესები: რკინისა და ფოლადის დნობა, შუშისა და საპნის დნობა, ქაღალდისა და ნავთობპროდუქტების წარმოება და სხვა (სურ. 12).

ბრინჯი. 12.
მაღალტემპერატურული ქიმიური პროცესები: 1 - რკინის დნობა; 2 - მინის დნობა; 3 - ნავთობპროდუქტების წარმოება

მეხუთე ფაქტორი, რომელზედაც დამოკიდებულია ქიმიური რეაქციის სიჩქარე, არის კატალიზატორები. მას შემდეგ აბზაცში შეხვდებით.

ახალი სიტყვები და ცნებები

  1. ქიმიური რეაქციები და მათი კლასიფიკაცია.
  2. ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაციის ნიშნები.
  3. ქიმიური რეაქციის სიჩქარე და ფაქტორები, რომლებზეც ის დამოკიდებულია.

ამოცანები დამოუკიდებელი მუშაობისთვის

  1. რა არის ქიმიური რეაქცია? რა არის ქიმიური პროცესების არსი?
  2. მიეცით შემდეგი ქიმიური პროცესების სრული კლასიფიკაცია:
    • ა) ფოსფორის წვა;
    • ბ) გოგირდმჟავას ხსნარის ურთიერთქმედება ალუმინისთან;
    • გ) ნეიტრალიზაციის რეაქციები;
    • დ) აზოტის ოქსიდის (IV) წარმოქმნას აზოტის ოქსიდისა (II) და ჟანგბადისგან.
  3. პირადი გამოცდილებიდან გამომდინარე, მოიყვანეთ ქიმიური რეაქციების მაგალითები, რომლებიც მიმდინარეობს სხვადასხვა სიჩქარით.
  4. როგორია ქიმიური რეაქციის სიჩქარე? რა ფაქტორებზეა დამოკიდებული?
  5. მიეცით მაგალითები ბიოქიმიურ და სამრეწველო ქიმიურ პროცესებზე სხვადასხვა ფაქტორების გავლენის შესახებ.
  6. პირადი გამოცდილებიდან გამომდინარე, მიეცით მაგალითები სხვადასხვა ფაქტორების გავლენის ქიმიურ რეაქციებზე, რომლებიც ხდება ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
  7. რატომ ინახება საკვები მაცივარში?
  8. ქიმიური რეაქცია დაიწყო 100°C ტემპერატურაზე, შემდეგ გაიზარდა 150°C-მდე. ამ რეაქციის ტემპერატურული კოეფიციენტია 2. რამდენჯერ გაიზრდება ქიმიური რეაქციის სიჩქარე?

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ