Viteza unei reacții chimice este modificarea concentrației de reactanți pe unitatea de timp.

În reacțiile omogene, spațiul de reacție se referă la volumul vasului de reacție, iar în reacțiile eterogene, suprafața pe care are loc reacția. Concentrația reactanților este de obicei exprimată în mol/l - numărul de moli ai substanței într-un litru de soluție.

Viteza unei reacții chimice depinde de natura reactanților, concentrație, temperatură, presiune, suprafața de contact a substanțelor și natura acesteia, prezența catalizatorilor.

O creștere a concentrației de substanțe care intră într-o interacțiune chimică duce la o creștere a vitezei unei reacții chimice. Acest lucru se datorează faptului că toate reacțiile chimice au loc între un anumit număr de particule care reacţionează (atomi, molecule, ioni). Cu cât aceste particule sunt mai multe în volumul spațiului de reacție, cu atât se ciocnesc mai des și are loc interacțiunea chimică. O reacție chimică poate decurge printr-unul sau mai multe acte elementare (coliziuni). Pe baza ecuației reacției, este posibil să se scrie o expresie pentru dependența vitezei de reacție de concentrația reactanților. Dacă o singură moleculă participă la un act elementar (în timpul unei reacții de descompunere), dependența va arăta astfel:

v= k*[A]

Aceasta este ecuația pentru o reacție monomoleculară. Când două molecule diferite interacționează într-un act elementar, dependența are forma:

v= k*[A]*[B]

Reacția se numește bimoleculară. În cazul unei coliziuni a trei molecule, expresia este valabilă:

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

Reacția se numește trimoleculară. Denumirile coeficientului:

v — viteza de reacție;

[A], [B], [C] sunt concentrațiile reactanților;

k este coeficientul de proporționalitate; se numește constanta de viteză a reacției.

Dacă concentrațiile reactanților sunt egale cu unu (1 mol/l) sau produsul lor este egal cu unu, atunci v= k.. Constanta de viteză depinde de natura reactanților și de temperatură. Dependența vitezei reacțiilor simple (adică, reacțiile care au loc printr-un act elementar) de concentrare este descrisă de legea acțiunii masei: viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrației de reactanți crescută la puterea coeficienților lor stoichiometrici.

De exemplu, să analizăm reacția 2NO + O 2 = 2NO 2.

In ea v= k* 2 *

În cazul în care ecuația unei reacții chimice nu corespunde unui act elementar de interacțiune, ci reflectă doar relația dintre masa substanțelor reacţionate și formate, atunci gradele concentrațiilor nu vor fi egale cu coeficienții din fața formulele substanțelor corespunzătoare din ecuația reacției. Pentru o reacție care se desfășoară în mai multe etape, viteza de reacție este determinată de viteza celei mai lente (limitatoare) etape.

Această dependență a vitezei de reacție de concentrația reactanților este valabilă pentru gaze și reacții care au loc în soluție. Reacțiile care implică solide nu respectă legea acțiunii masei, deoarece interacțiunea moleculelor are loc numai la interfață. În consecință, viteza unei reacții eterogene depinde și de mărimea și natura suprafeței de contact a fazelor de reacție. Cu cât suprafața este mai mare, cu atât reacția va avea loc mai rapid.

Efectul temperaturii asupra vitezei unei reacții chimice

Efectul temperaturii asupra vitezei unei reacții chimice este determinat de regula van't Hoff: cu o creștere a temperaturii la fiecare 10 ° C, viteza de reacție crește de 2-4 ori. Din punct de vedere matematic, această regulă este exprimată prin următoarea ecuație:

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

Unde v t1și v t2 — viteze de reacție la temperaturile t2 și t1; g - coeficientul de temperatură al reacției - un număr care arată de câte ori crește viteza de reacție cu o creștere a temperaturii pentru fiecare 10 ° C. O dependență atât de semnificativă a vitezei unei reacții chimice de temperatură se explică prin faptul că formarea de noi substanțe nu are loc la fiecare ciocnire a moleculelor care reacţionează. Doar acele molecule interacționează (molecule active) care au suficientă energie pentru a rupe legăturile din particulele originale. Prin urmare, fiecare reacție este caracterizată de o barieră energetică. Pentru a o depăși, molecula are nevoie energie activatoare - o anumită energie în exces pe care trebuie să o aibă o moleculă pentru ca ciocnirea ei cu o altă moleculă să conducă la formarea unei noi substanțe. Odată cu creșterea temperaturii, numărul de molecule active crește rapid, ceea ce duce la o creștere bruscă a vitezei de reacție conform regulii van't Hoff. Energia de activare pentru fiecare reacție specifică depinde de natura reactanților.

Teoria coliziunilor active permite explicarea influenţei unor factori asupra vitezei unei reacţii chimice. Principalele prevederi ale acestei teorii:

• Reacțiile apar atunci când particulele de reactanți care au o anumită energie se ciocnesc.
• Cu cât sunt mai multe particule de reactiv, cu atât sunt mai aproape una de cealaltă, cu atât este mai probabil să se ciocnească și să reacționeze.
• Numai coliziunile eficiente duc la reacție, adică. cele în care „legăturile vechi” sunt distruse sau slăbite și de aceea se pot forma „legături noi”. Pentru a face acest lucru, particulele trebuie să aibă suficientă energie.
• Se numește excesul minim de energie necesar pentru ciocnirea eficientă a particulelor reactante energia de activare Ea.
• Activitatea substanțelor chimice se manifestă prin energia scăzută de activare a reacțiilor care le implică. Cu cât energia de activare este mai mică, cu atât este mai mare viteza de reacție. De exemplu, în reacțiile dintre cationi și anioni, energia de activare este foarte scăzută, astfel încât astfel de reacții au loc aproape instantaneu.

Influența catalizatorului

Unul dintre cele mai eficiente mijloace de influențare a vitezei reacțiilor chimice este utilizarea catalizatorilor. La catalizatori - Acestea sunt substanțe care modifică viteza reacției, iar până la sfârșitul procesului rămân neschimbate în compoziție și masă. Cu alte cuvinte, în momentul reacției în sine, catalizatorul participă activ la procesul chimic, dar până la sfârșitul reacției, reactanții își schimbă compoziția chimică, transformându-se în produse, iar catalizatorul este eliberat în forma sa originală. De obicei, rolul unui catalizator este de a crește viteza de reacție, deși unii catalizatori nu accelerează, ci încetinesc procesul. Se numește fenomenul de accelerare a reacțiilor chimice datorită prezenței catalizatorilor cataliză, si incetiniri inhibitie.

Unele substanțe nu au efect catalitic, dar aditivii lor măresc puternic capacitatea catalitică a catalizatorilor. Astfel de substanțe sunt numite promotori. Alte substanțe (otrăvuri catalitice) reduc sau chiar blochează complet acțiunea catalizatorilor, acest proces se numește intoxicație cu catalizator.

Există două tipuri de cataliză: omogenși eterogen. La cataliză omogenă reactanții, produsele și catalizatorul constituie o singură fază (gaz sau lichid). În acest caz, nu există nicio interfață între catalizator și reactanți.

Particularitate cataliză eterogenă este că catalizatorii (de obicei solide) sunt într-o stare de fază diferită față de reactanții și produșii de reacție. Reacția se dezvoltă de obicei pe suprafața unui solid.

In cataliza omogena, intre catalizator si reactant se formeaza produse intermediare ca urmare a unei reactii cu o energie de activare mai mica. În cataliză eterogenă, creșterea vitezei se explică prin adsorbția reactanților pe suprafața catalizatorului. Ca urmare, concentrația lor crește și viteza de reacție crește.

Un caz special de cataliză este autocataliză. Semnificația sa constă în faptul că procesul chimic este accelerat de unul dintre produșii de reacție.

Concepte de bază studiate:

Viteza reacțiilor chimice

Concentrația molară

Cinetica

Reacții omogene și eterogene

Factori care afectează viteza reacțiilor chimice

catalizator, inhibitor

Cataliză

Reacții reversibile și ireversibile

Echilibru chimic

Reacțiile chimice sunt reacții în care dintr-o substanță se obțin alte substanțe (din substanțele originale se formează substanțe noi). Unele reacții chimice au loc în fracțiuni de secundă (o explozie), în timp ce altele durează minute, zile, ani, decenii etc.

De exemplu: reacția de ardere a prafului de pușcă are loc instantaneu cu aprindere și explozie, iar reacția de întunecare a argintului sau ruginirea fierului (coroziune) se desfășoară atât de lent, încât este posibil să-și urmărească rezultatul numai după mult timp.

Pentru a caracteriza viteza unei reacții chimice, se folosește conceptul de viteză a unei reacții chimice - υ.

Viteza unei reacții chimice este modificarea concentrației unuia dintre reactanții reacției pe unitatea de timp.

Formula pentru calcularea vitezei unei reacții chimice este:

υ =	de la 2 la 1	=	∆ s
t2 – t1	∆t

c 1 - concentrația molară a substanței la momentul inițial t 1

c 2 - concentrația molară a substanței la momentul inițial t 2

deoarece viteza unei reacții chimice se caracterizează printr-o modificare a concentrației molare a substanțelor care reacţionează (substanțe inițiale), atunci t 2 > t 1 și c 2 > c 1 (concentrația substanțelor inițiale scade pe măsură ce reacția continuă ).

Concentrația (e) molară este cantitatea de substanță pe unitatea de volum. Unitatea de măsură a concentrației molare este [mol/l].

Ramura chimiei care studiază viteza reacțiilor chimice se numește cinetica chimică. Cunoscând legile sale, o persoană poate controla procesele chimice, le poate stabili o anumită viteză.

Când se calculează viteza unei reacții chimice, trebuie amintit că reacțiile sunt împărțite în omogene și eterogene.

Reacții omogene- reacții care au loc în același mediu (adică reactanții sunt în aceeași stare de agregare; de exemplu: gaz + gaz, lichid + lichid).

reacții eterogene- sunt reacții care au loc între substanțe într-un mediu neomogen (există o interfață de fază, adică substanțele care reacţionează sunt într-o stare diferită de agregare; de exemplu: gaz + lichid, lichid + solid).

Formula de mai sus pentru calcularea vitezei unei reacții chimice este valabilă numai pentru reacții omogene. Dacă reacția este eterogenă, atunci ea poate avea loc doar pe interfața dintre reactanți.

Pentru o reacție eterogenă, viteza se calculează cu formula:

∆ν - modificarea cantității de substanță

S este zona interfeței

∆ t este intervalul de timp în care a avut loc reacția

Viteza reacțiilor chimice depinde de diverși factori: natura reactanților, concentrația de substanțe, temperatură, catalizatori sau inhibitori.

Dependența vitezei de reacție de natura reactanților.

Să analizăm această dependență a vitezei de reacție de exemplu: punem în două eprubete, care conțin aceeași cantitate de soluție de acid clorhidric (HCl), granule metalice din aceeași zonă: în prima eprubetă, o granulă de fier (Fe), iar în a doua - o magneziu (Mg) granule. În urma observațiilor, în funcție de rata de degajare a hidrogenului (H 2), se poate observa că magneziul reacţionează cu acidul clorhidric la cea mai mare viteză decât fierul.. Viteza unei anumite reacții chimice este influențată de natura metalului (adică magneziul este un metal mai reactiv decât fierul și, prin urmare, reacționează mai viguros cu acidul).

Dependența vitezei reacțiilor chimice de concentrația reactanților.

Cu cât concentrația substanței (inițiale) care reacționează este mai mare, cu atât reacția are loc mai rapid. În schimb, cu cât concentrația reactantului este mai mică, cu atât reacția este mai lentă.

De exemplu: vom turna o soluție concentrată de acid clorhidric (HCl) într-o eprubetă și o soluție diluată de acid clorhidric în alta. Punem in ambele eprubete o granula de zinc (Zn). Observăm, după rata de degajare a hidrogenului, că reacția va merge mai rapid în prima eprubetă, deoarece concentrația de acid clorhidric în acesta este mai mare decât în ​​a doua eprubetă.

Pentru a determina dependența vitezei unei reacții chimice, legea de acţiune a maselor (acţionante). : viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților, luate în puteri care sunt egale cu coeficienții acestora.

De exemplu, pentru o reacție care procedează conform schemei: nA + mB → D , viteza unei reacții chimice este determinată de formula:

υ ch.r. = k C (A) n C (B) m , Unde

υ x.r - viteza de reactie chimica

C(A)- DAR

CV) - concentrația molară a unei substanțe LA

n și m - coeficienții acestora

k- constanta vitezei de reacție chimică (valoarea de referință).

Legea acțiunii în masă nu se aplică substanțelor care se află în stare solidă, deoarece concentratia lor este constanta (datorita faptului ca reactioneaza doar la suprafata, care ramane neschimbata).

De exemplu: pentru o reacție 2 Cu + O 2 \u003d 2 CuO viteza de reacție este determinată de formula:

υ ch.r. \u003d k C (O 2)

PROBLEMA: Constanta de viteza a reactiei 2A + B = D este 0,005. calculați viteza de reacție la o concentrație molară a substanței A \u003d 0,6 mol / l, substanță B \u003d 0,8 mol / l.

Dependența vitezei unei reacții chimice de temperatură.

Această dependență este determinată regula van't Hoff (1884): cu o creștere a temperaturii la fiecare 10 ° C, viteza unei reacții chimice crește în medie de 2-4 ori.

Deci, interacțiunea hidrogenului (H 2 ) și a oxigenului (O 2 ) aproape nu are loc la temperatura camerei, astfel încât viteza acestei reacții chimice este atât de scăzută. Dar la o temperatură de 500 C, această reacție are loc în 50 de minute, iar la o temperatură de 700 C aproximativ - aproape instantaneu.

Formula pentru calcularea vitezei unei reacții chimice conform regulii van't Hoff:

unde: υ t 1 și υ t 2 sunt vitezele reacțiilor chimice la t 2 și t 1

γ este coeficientul de temperatură, care arată de câte ori crește viteza de reacție cu o creștere a temperaturii cu 10 ° C.

Modificarea vitezei de reacție:

2. Înlocuiți datele din enunțul problemei în formula:

Dependența vitezei de reacție de substanțe speciale - catalizatori și inhibitori.

Catalizator O substanță care crește viteza unei reacții chimice, dar nu participă ea însăși la ea.

Inhibitor O substanță care încetinește o reacție chimică, dar nu ia parte la ea.

Exemplu: într-o eprubetă cu o soluție de peroxid de hidrogen 3% (H 2 O 2), care este încălzită, să adăugăm o așchie care mocnește - nu se va aprinde, deoarece viteza de reacție de descompunere a peroxidului de hidrogen în apă (H 2 O) și oxigen (O 2) este foarte scăzută, iar oxigenul rezultat nu este suficient pentru a realiza o reacție calitativă la oxigen (menținerea arderii). Acum să adăugăm puțină pulbere neagră de oxid de mangan (IV) (MnO 2) în eprubetă și vom vedea că a început o evoluție rapidă a bulelor de gaz (oxigen), iar torța mocnită introdusă în eprubetă se aprinde puternic. MnO 2 este un catalizator pentru această reacție, a accelerat viteza de reacție, dar nu a participat la ea în sine (acest lucru poate fi dovedit cântărind catalizatorul înainte și după reacție - masa sa nu se va modifica).

Viteza unei reacții chimice depinde de mulți factori, inclusiv natura reactanților, concentrația reactanților, temperatura și prezența catalizatorilor. Să luăm în considerare acești factori.

1). Natura reactanților. Dacă există o interacțiune între substanțele cu o legătură ionică, atunci reacția se desfășoară mai rapid decât între substanțele cu o legătură covalentă.

2.) Concentrația reactanților. Pentru ca o reacție chimică să aibă loc, moleculele reactanților trebuie să se ciocnească. Adică, moleculele trebuie să se apropie atât de aproape una de cealaltă, încât atomii unei particule experimentează acțiunea câmpurilor electrice ale celeilalte. Numai în acest caz vor fi posibile tranzițiile electronilor și rearanjamentele corespunzătoare ale atomilor, în urma cărora se formează molecule de noi substanțe. Astfel, viteza reacțiilor chimice este proporțională cu numărul de ciocniri care au loc între molecule, iar numărul de ciocniri, la rândul său, este proporțional cu concentrația de reactanți. Pe baza materialului experimental, oamenii de știință norvegieni Guldberg și Waage și, independent de ei, omul de știință rus Beketov au formulat în 1867 legea de bază a cineticii chimice - legea acțiunii în masă(ZDM): la o temperatură constantă, viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul dintre concentrațiile reactanților și puterea coeficienților lor stoichiometrici. Pentru cazul general:

legea acțiunii în masă are forma:

Legea acțiunii în masă pentru o reacție dată se numește principala ecuație cinetică a reacției. În ecuația cinetică de bază, k este constanta vitezei de reacție, care depinde de natura reactanților și de temperatură.

Majoritatea reacțiilor chimice sunt reversibile. În cursul unor astfel de reacții, produsele lor, pe măsură ce se acumulează, reacționează între ele pentru a forma substanțele inițiale:

Viteza de reacție directă:

Rata de feedback:

La momentul echilibrului:

De aici, legea maselor care acționează în stare de echilibru va lua forma:

,

unde K este constanta de echilibru a reacției.

3) Efectul temperaturii asupra vitezei de reacție. Viteza reacțiilor chimice, de regulă, crește atunci când temperatura este depășită. Să luăm în considerare acest lucru folosind exemplul interacțiunii hidrogenului cu oxigenul.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

La 20 0 C, viteza de reacție este aproape zero și ar fi nevoie de 54 de miliarde de ani pentru ca interacțiunea să treacă cu 15%. La 500 0 C, durează 50 de minute pentru a forma apă, iar la 700 0 C, reacția are loc instantaneu.

Se exprimă dependența vitezei de reacție de temperatură regula lui van't Hoff: cu o creștere a temperaturii cu 10 aproximativ viteza de reacție crește de 2 - 4 ori. Regula lui Van't Hoff este scrisă:

4) Influența catalizatorilor. Viteza reacțiilor chimice poate fi controlată de catalizatori- substanţe care modifică viteza reacţiei şi rămân neschimbate după reacţie. Modificarea vitezei unei reacții în prezența unui catalizator se numește cataliză. Distinge pozitiv(viteza de reacție crește) și negativ(viteza de reacție scade) cataliză. Uneori, catalizatorul se formează în timpul reacției, astfel de procese sunt numite autocatalitice. Distingeți între cataliza omogenă și eterogenă.

La omogenÎn cataliză, catalizatorul și reactanții sunt în aceeași fază. De exemplu:

La eterogenÎn cataliză, catalizatorul și reactanții sunt în faze diferite. De exemplu:

Cataliza eterogenă este asociată cu procese enzimatice. Toate procesele chimice care au loc în organismele vii sunt catalizate de enzime, care sunt proteine ​​cu anumite funcții specializate. În soluțiile în care au loc procese enzimatice, nu există un mediu eterogen tipic, din cauza absenței unei interfețe de fază clar definite. Astfel de procese sunt denumite cataliză microeterogenă.

Chimie fizică: note de curs Berezovchuk A V

2. Factori care afectează viteza unei reacții chimice

Pentru reacții omogene, eterogene:

1) concentrația substanțelor care reacţionează;

2) temperatura;

3) catalizator;

4) inhibitor.

Numai pentru eterogene:

1) rata de alimentare cu reactanți la interfață;

2) suprafata.

Factorul principal - natura substanțelor care reacţionează - natura legăturii dintre atomi din moleculele reactivilor.

NO 2 - oxid nitric (IV) - coada de vulpe, CO - monoxid de carbon, monoxid de carbon.

Dacă sunt oxidați cu oxigen, atunci în primul caz reacția va merge instantaneu, merită să deschideți dopul vasului, în al doilea caz reacția este prelungită în timp.

Concentrația reactanților va fi discutată mai jos.

Opalescența albastră indică momentul precipitării sulfului, cu cât concentrația este mai mare, cu atât rata este mai mare.

Orez. zece

Cu cât concentrația de Na 2 S 2 O 3 este mai mare, cu atât reacția durează mai puțin. Graficul (Fig. 10) arată o relație direct proporțională. Dependența cantitativă a vitezei de reacție de concentrația reactanților este exprimată prin MMA (legea acțiunii masei), care spune: viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților.

Asa de, legea de bază a cineticii este o lege stabilită experimental: viteza de reacție este proporțională cu concentrația reactanților, exemplu: (adică pentru reacție)

Pentru această reacție H 2 + J 2 = 2HJ - viteza poate fi exprimată în termeni de modificare a concentrației oricăreia dintre substanțe. Dacă reacția se desfășoară de la stânga la dreapta, atunci concentrația de H 2 și J 2 va scădea, concentrația de HJ va crește în cursul reacției. Pentru viteza instantanee a reacțiilor, puteți scrie expresia:

parantezele pătrate indică concentrarea.

sens fizic k– moleculele sunt în mișcare continuă, se ciocnesc, se împrăștie, lovesc pereții vasului. Pentru ca reacția chimică de formare a HJ să aibă loc, moleculele H 2 și J 2 trebuie să se ciocnească. Numărul de astfel de ciocniri va fi cu atât mai mare, cu cât mai multe molecule de H 2 și J 2 sunt conținute în volum, adică, cu atât vor fi mai mari valorile [Н 2 ] și . Dar moleculele se mișcă cu viteze diferite, iar energia cinetică totală a celor două molecule care se ciocnesc va fi diferită. Dacă cele mai rapide molecule de H 2 și J 2 se ciocnesc, energia lor poate fi atât de mare încât moleculele se sparg în atomi de iod și hidrogen, care zboară separat și apoi interacționează cu alte molecule de H 2 + J 2 ? 2H+2J, apoi H + J 2 ? HJ + J. Dacă energia moleculelor care se ciocnesc este mai mică, dar suficient de mare pentru a slăbi legăturile H - H și J - J, va avea loc reacția de formare a iodului de hidrogen:

Pentru majoritatea moleculelor care se ciocnesc, energia este mai mică decât este necesară pentru a slăbi legăturile din H2 și J2. Astfel de molecule se ciocnesc „liniștit” și, de asemenea, se dispersează „liniștit”, rămânând ceea ce erau, H2 și J2. Astfel, nu toate, ci doar o parte din ciocniri duc la o reacție chimică. Coeficientul de proporționalitate (k) arată numărul de ciocniri efective care duc la reacția la concentrații [H 2 ] = = 1 mol. Valoare k–viteza const. Cum poate fi viteza constantă? Da, viteza mișcării rectilinie uniforme se numește o mărime vectorială constantă egală cu raportul dintre mișcarea corpului pentru orice perioadă de timp și valoarea acestui interval. Dar moleculele se mișcă aleatoriu, deci cum poate fi constantă viteza? Dar o viteză constantă poate fi doar la o temperatură constantă. Pe măsură ce temperatura crește, proporția de molecule rapide ale căror ciocniri conduc la o reacție crește, adică constanta de viteză crește. Dar creșterea constantă a ratei nu este nelimitată. La o anumită temperatură, energia moleculelor va deveni atât de mare încât aproape toate ciocnirile reactanților vor fi eficiente. Când două molecule rapide se ciocnesc, va avea loc o reacție inversă.

Va veni un moment în care ratele de formare a 2HJ din H 2 și J 2 și de descompunere vor fi egale, dar acesta este deja un echilibru chimic. Dependența vitezei de reacție de concentrația reactanților poate fi urmărită folosind reacția tradițională de interacțiune a unei soluții de tiosulfat de sodiu cu o soluție de acid sulfuric.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 \u003d S? + H 2 O + SO 2?. (2)

Reacția (1) are loc aproape instantaneu. Viteza de reacție (2) depinde la o temperatură constantă de concentrația reactantului H 2 S 2 O 3 . Este această reacție pe care am observat-o - în acest caz, viteza este măsurată în timpul de la începutul turnării soluțiilor până la apariția opalescenței. In articol L. M. Kuznetsova este descrisă reacția de interacțiune a tiosulfatului de sodiu cu acidul clorhidric. Ea scrie că atunci când soluțiile sunt drenate, apare opalescența (turbiditatea). Dar această afirmație a lui L. M. Kuznetsova este eronată, deoarece opalescența și întunecarea sunt lucruri diferite. Opalescență (din opal și latină escentia- sufix care înseamnă acțiune slabă) - împrăștierea luminii de către mediile tulburi din cauza neomogenității lor optice. difuzia luminii- abaterea razelor de lumină care se propagă în mediu în toate direcțiile de la direcția inițială. Particulele coloidale sunt capabile să împrăștie lumina (efectul Tyndall-Faraday) - aceasta explică opalescența, ușoară turbiditate a soluției coloidale. La efectuarea acestui experiment, este necesar să se țină cont de opalescența albastră și apoi de coagularea suspensiei coloidale de sulf. Aceeași densitate a suspensiei se remarcă prin dispariția aparentă a oricărui model (de exemplu, grila din fundul cupei), observată de sus prin stratul de soluție. Timpul este numărat de un cronometru din momentul drenării.

Soluții Na2S2O3x5H2O și H2SO4.

Prima se prepară prin dizolvarea a 7,5 g de sare în 100 ml de H 2 O, ceea ce corespunde unei concentrații de 0,3 M. Pentru a prepara o soluție de H 2 SO 4 de aceeași concentrație, este necesar să se măsoare 1,8 ml de H 2 SO 4 (k), ? = = 1,84 g / cm 3 și se dizolvă în 120 ml de H 2 O. Se toarnă soluția preparată de Na 2 S 2 O 3 în trei pahare: în primul - 60 ml, în al doilea - 30 ml, în al treilea - 10 ml. Se adaugă 30 ml de H2O distilat în al doilea pahar și 50 ml în al treilea. Astfel, în toate cele trei pahare vor fi 60 ml de lichid, dar în primul concentrația de sare este condiționată = 1, în al doilea - ½, iar în al treilea - 1/6. După prepararea soluţiilor, se toarnă 60 ml soluţie de H 2 SO 4 în primul pahar cu o soluţie de sare şi se porneşte cronometrul etc. Având în vedere că viteza de reacţie scade odată cu diluarea soluţiei de Na 2 S 2 O 3, se poate fi determinată ca o valoare invers proporţională cu timpul v= unu/? și construiți un grafic prin reprezentarea grafică a concentrației pe abscisă și a vitezei de reacție pe ordonată. Din această concluzie - viteza de reacție depinde de concentrația substanțelor. Datele obținute sunt enumerate în Tabelul 3. Acest experiment poate fi realizat folosind biurete, dar acest lucru necesită multă practică din partea executantului, deoarece programul este uneori incorect.

Tabelul 3

Viteza si timpul de reactie

Se confirmă legea Guldberg-Waage - profesor de chimie Gulderg și tânărul om de știință Waage).

Luați în considerare următorul factor - temperatura.

Pe măsură ce temperatura crește, viteza majorității reacțiilor chimice crește. Această dependență este descrisă de regula van't Hoff: „Când temperatura crește la fiecare 10 ° C, viteza reacțiilor chimice crește de 2-4 ori”.

Unde ? – coeficient de temperatură, care arată de câte ori crește viteza de reacție cu o creștere a temperaturii cu 10 ° C;

v 1 - viteza de reacție la temperatură t1;

v 2 - viteza de reacție la temperatură t2.

De exemplu, reacția la 50 °C are loc în două minute, cât timp se va termina procesul la 70 °C dacă coeficientul de temperatură ? = 2?

t 1 = 120 s = 2 min; t 1 = 50 °С; t2 = 70 °C.

Chiar și o creștere ușoară a temperaturii determină o creștere bruscă a vitezei de reacție a ciocnirilor moleculare active. Conform teoriei activării, doar acele molecule participă la proces, a căror energie este mai mare decât energia medie a moleculelor cu o anumită cantitate. Această energie în exces este energia de activare. Sensul său fizic este energia necesară pentru ciocnirea activă a moleculelor (rearanjarea orbitalilor). Numărul de particule active și, prin urmare, viteza de reacție, crește cu temperatura conform unei legi exponențiale, conform ecuației Arrhenius, care reflectă dependența constantei de viteză de temperatură.

Unde DAR - factorul de proporționalitate Arrhenius;

k– constanta lui Boltzmann;

E A - energie activatoare;

R- constanta de gaz;

T- temperatura.

Un catalizator este o substanță care accelerează viteza unei reacții, dar nu este consumată în sine.

Cataliză- fenomenul de modificare a vitezei de reacție în prezența unui catalizator. Distingeți între cataliza omogenă și eterogenă. Omogen- dacă reactanţii şi catalizatorul sunt în aceeaşi stare de agregare. Eterogen– dacă reactanţii şi catalizatorul sunt în stări diferite de agregare. Despre cataliză vezi separat (mai departe).

Inhibitor O substanță care încetinește viteza unei reacții.

Următorul factor este suprafața. Cu cât suprafața reactantului este mai mare, cu atât viteza este mai mare. Luați în considerare, de exemplu, influența gradului de dispersie asupra vitezei de reacție.

CaCO 3 - marmură. Coborâm marmura cu gresie în acid clorhidric HCl, așteptăm cinci minute, se va dizolva complet.

Marmură pudră - vom face aceeași procedură cu ea, s-a dizolvat în treizeci de secunde.

Ecuația pentru ambele procese este aceeași.

CaCO3 (tv) + HCI (g) \u003d CaCl2 (tv) + H2O (l) + CO2 (g) ?.

Deci, atunci când adăugați marmură pulbere, timpul este mai mic decât atunci când adăugați marmură de faianță, cu aceeași masă.

Odată cu creșterea interfeței dintre faze, crește viteza reacțiilor eterogene.

Din cartea Physical Chemistry: Lecture Notes autorul Berezovchuk A V

2. Ecuația izotermei reacției chimice Dacă reacția se desfășoară reversibil, atunci? G= 0. 0 și puteți calcula modificarea?G. Unde? - curs de reacție - o valoare care arată câți moli s-au schimbat în timpul reacției. I cn - caracterizează

Din cartea Cea mai nouă carte a faptelor. Volumul 3 [Fizica, chimie si tehnologie. Istorie și arheologie. Diverse] autor Kondrașov Anatoli Pavlovici

3. Ecuațiile izocorului, izobara unei reacții chimice Dependența lui K de temperatură Ecuația izobară: Ecuația izocorului: Ei judecă direcția curgerii

Din cartea Neutrino - particula fantomatică a atomului autorul Asimov Isaac

1. Conceptul de cinetică chimică Cinetica este știința vitezei reacțiilor chimice.Viteza unei reacții chimice este numărul de acte elementare de interacțiune chimică care au loc pe unitatea de timp pe unitatea de volum (omogenă) sau pe unitatea de suprafață

Din cartea Energie atomică pentru scopuri militare autor Smith Henry Dewolf

8. Factori care afectează supratensiunea hidrogenului. Supratensiune de oxigen Factori care influenţează ?H2:1) ?curent (densitatea curentului). Dependența de densitatea curentului este descrisă de ecuația Tafel; 2) natura materialului catodic este o serie în ordine crescătoare?,? - supratensiune.În ecuația Tafel

Din cartea Curs de istorie a fizicii autor Stepanovici Kudryavtsev Pavel

Din cartea Ce este teoria relativității autor Landau Lev Davidovich

Reacțiile nucleare și sarcina electrică Când fizicienii au început să înțeleagă mai clar structura atomului în anii 1990, au descoperit că cel puțin unele dintre părțile sale poartă o sarcină electrică. De exemplu, electronii care umplu regiunile exterioare ale unui atom

Din cartea Fizica la fiecare pas autor Perelman Iakov Isidorovici

REACȚII NUCLARE METODE DE BOMBARDARE NUCLARE1.40. Cockcroft și Walton au produs protoni de energie suficient de mare prin ionizarea gazului de hidrogen și apoi accelerarea ionilor într-o instalație de înaltă tensiune cu un transformator și un redresor. O metodă similară poate

Din cartea 50 de ani de fizică sovietică autor Leshkovtsev Vladimir Alekseevici

PROBLEMA REACȚIEI ÎN LAN 2.3. Principiul de funcționare a bombelor atomice sau a unei centrale electrice care utilizează fisiunea uraniului este destul de simplu. Dacă un neutron provoacă fisiune, ceea ce are ca rezultat eliberarea mai multor neutroni noi, atunci numărul de fisiuni poate fi extrem de rapid.

Din cartea The New Mind of the King [Despre computere, gândire și legile fizicii] autorul Penrose Roger

PRODUSELE DE REACȚIE ȘI PROBLEMA SEPARĂRII 8.16. În uzina Hanford, procesul de producție a plutoniului este împărțit în două părți principale: producția efectivă a acestuia în cazan și separarea acestuia de blocurile de uraniu în care se formează. Să trecem la a doua parte a procesului.

Din cartea Pe care a căzut mărul autor Kesselman Vladimir Samuilovici

FACTORI CARE AFECTEAZĂ SEPARAREA ISOTOPĂ 9.2. Prin definiție, izotopii unui element diferă în masele lor, dar nu și în proprietățile lor chimice. Mai precis, deși masele nucleelor ​​izotopilor și structura lor sunt diferite, sarcinile nucleelor ​​sunt aceleași și, prin urmare, învelișurile exterioare ale electronilor

Din cartea autorului

Implementarea unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor ​​Acum s-a pus cu toată puterea chestiunea unei reacții în lanț de fisiune și a posibilității de a obține energie explozivă distructivă de fisiune. Această întrebare a fost împletită fatal cu războiul mondial declanșat de Germania nazistă la 1 septembrie

Din cartea autorului

Și viteza este relativă! Din principiul relativității mișcării rezultă că este la fel de puțin sens să vorbim despre o mișcare rectilinie și uniformă a unui corp cu o anumită viteză, fără a indica care dintre laboratoarele de repaus se măsoară viteza, ca să spunem

Din cartea autorului

Viteza sunetului Ați văzut vreodată un tăietor de lemne tăind un copac de la distanță? Sau poate ai văzut un tâmplar lucrând în depărtare, bătând cuie? Poate ați observat aici un lucru foarte ciudat: lovitura nu se aude când securea lovește un copac sau

Din cartea autorului

REACȚII TERMONUCLARE CONTROLATE Reacțiile termonucleare necontrolate apar în timpul exploziilor bombelor cu hidrogen. Acestea duc la eliberarea unei cantități enorme de energie nucleară, însoțită de o explozie extrem de distructivă. Acum, sarcina oamenilor de știință este să găsească modalități

Din cartea autorului

Din cartea autorului

În Labirinturile Fisiunii În 1938, oamenii de știință germani Otto Hahn și Fritz Strassmann (1902–1980) au făcut o descoperire uimitoare. Ei au descoperit că bombardarea uraniului cu neutroni producea uneori nuclee de aproximativ două ori mai ușoare decât nucleul original de uraniu. Mai departe

DEFINIȚIE

Cinetica chimică- studiul vitezelor și mecanismelor reacțiilor chimice.

Studiul vitezei de reacție, obținerea de date despre factorii care afectează viteza unei reacții chimice, precum și studiul mecanismelor reacțiilor chimice se realizează experimental.

DEFINIȚIE

Viteza unei reacții chimice- modificarea concentrației unuia dintre reactanți sau produși de reacție pe unitatea de timp cu un volum constant al sistemului.

Viteza reacțiilor omogene și eterogene sunt determinate diferit.

Definiția unei măsuri a vitezei unei reacții chimice poate fi scrisă în formă matematică. Fie - viteza unei reacții chimice într-un sistem omogen, n B - numărul de moli ai oricăreia dintre substanțele rezultate în urma reacției, V - volumul sistemului, - timpul. Apoi in limita:

Această ecuație poate fi simplificată - raportul dintre cantitatea de substanță și volum este concentrația molară a substanței n B / V \u003d c B, de unde dn B / V \u003d dc B și, în final:

În practică, concentrațiile uneia sau mai multor substanțe sunt măsurate la anumite intervale de timp. Concentrațiile substanțelor inițiale scad cu timpul, în timp ce concentrațiile produselor cresc (Fig. 1).

Orez. 1. Modificarea concentrației substanței inițiale (a) și a produsului de reacție (b) în timp

Factori care afectează viteza unei reacții chimice

Factorii care afectează viteza unei reacții chimice sunt: ​​natura reactanților, concentrațiile acestora, temperatura, prezența catalizatorilor în sistem, presiunea și volumul (în fază gazoasă).

Influența concentrației asupra vitezei unei reacții chimice este asociată cu legea de bază a cineticii chimice - legea acțiunii masei (LMA): viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor de reactanți ridicate la puterea coeficienților lor stoichiometrici. PDM nu ține cont de concentrația de substanțe în faza solidă în sisteme eterogene.

Pentru reacția mA + nB = pC + qD, expresia matematică a MAP se va scrie:

K × C A m × C B n

K × [A] m × [B] n ,

unde k este constanta de viteză a unei reacții chimice, care este viteza unei reacții chimice la o concentrație de reactanți de 1 mol/l. Spre deosebire de viteza unei reacții chimice, k nu depinde de concentrația reactanților. Cu cât k este mai mare, cu atât reacția are loc mai rapid.

Dependența vitezei unei reacții chimice de temperatură este determinată de regula van't Hoff. Regula lui Van't Hoff: la fiecare zece grade de creștere a temperaturii, viteza majorității reacțiilor chimice crește de aproximativ 2 până la 4 ori. Expresie matematică:

(T 2) \u003d (T 1) × (T2-T1) / 10,

unde este coeficientul de temperatură van't Hoff, care arată de câte ori viteza de reacție a crescut cu o creștere a temperaturii cu 10 o C.

Molecularitatea și ordinea de reacție

Molecularitatea reacției este determinată de numărul minim de molecule care interacționează simultan (participă la actul elementar). Distinge:

- reacții monomoleculare (reacțiile de descompunere pot servi ca exemplu)

N 2 O 5 \u003d 2NO 2 + 1 / 2O 2

K × C, -dC/dt = kC

Cu toate acestea, nu toate reacțiile care respectă această ecuație sunt monomoleculare.

- bimolecular

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH \u003d CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

K × C 1 × C 2 , -dC/dt = k × C 1 × C 2

- trimolecular (foarte rar).

Molecularitatea unei reacții este determinată de adevăratul său mecanism. Este imposibil să-i determinăm molecularitatea scriind ecuația reacției.

Ordinea reacției este determinată de forma ecuației cinetice a reacției. Este egală cu suma exponenților gradelor de concentrare din această ecuație. De exemplu:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

K × C 1 2 × C 2 - ordinul trei

Ordinea reacției poate fi fracțională. În acest caz, se determină experimental. Dacă reacția se desfășoară într-o etapă, atunci ordinea reacției și molecularitatea acesteia coincid, dacă în mai multe etape, atunci ordinea este determinată de etapa cea mai lentă și este egală cu molecularitatea acestei reacții.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Reacția se desfășoară conform ecuației 2A + B = 4C. Concentrația inițială a substanței A este de 0,15 mol/l, iar după 20 de secunde este de 0,12 mol/l. Calculați viteza medie de reacție.
Decizie	Să notăm formula pentru calcularea vitezei medii a unei reacții chimice: ARTICOLE SIMILARE Părere harta site-ului Despre site