Ang impluwensya ng temperatura sa bilis ng isang kemikal na reaksyon ay tinatayang tinutukoy ng tuntunin ni van't Hoff. Sa pagtaas ng temperatura ng 10 0 C, ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay tumataas ng 2-4 na beses.

Mathematical notation ng van't Hoff rule: γ - koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon o koepisyent ng van't Hoff para sa karamihan ng mga reaksyon nasa hanay ng 2-4.

Gawain. Ilang beses magbabago ang rate ng isang chemical reaction na nagaganap sa gas phase kung ang temperatura ay nagbabago mula 80 0 С hanggang 120 0 С ( γ = 3)?

Alinsunod sa tuntunin ng van't Hoff, isinusulat namin:

Ang isang pagtaas sa rate ng isang kemikal na reaksyon na may pagtaas sa temperatura ay ipinaliwanag hindi lamang sa pamamagitan ng pagtaas sa kinetic energy ng mga nakikipag-ugnayan na molekula. Halimbawa, ang bilang ng mga banggaan ng mga molekula ay tumataas sa proporsyon sa square root ng absolute temperature. Kapag ang mga sangkap ay pinainit mula sa zero hanggang isang daang degrees Celsius, ang bilis ng paggalaw ng mga molekula ay tumataas ng 1.2 beses, at ang bilis ng isang kemikal na reaksyon ay tumataas ng halos 59 libong beses. Ang ganitong matalim na pagtaas sa rate ng reaksyon sa pagtaas ng temperatura ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng proporsyon ng mga aktibong molekula na ang mga banggaan ay humahantong sa pakikipag-ugnayan ng kemikal. Ayon sa teorya ng aktibong banggaan, lamang aktibong molekula, ang enerhiya na kung saan ay lumampas sa average na enerhiya ng mga molekula ng isang naibigay na sangkap, i.e. mga molekula na may activation energy.

Enerhiya ng pag-activate (E A)- ito ang labis na enerhiya kumpara sa karaniwang suplay na dapat taglayin ng mga molekula upang makapagsagawa ng isang kemikal na reaksyon. Kung si E A< 40 кДж/моль – реакции протекают быстро, если Е А >120 kJ / mol - ang mga reaksyon ay hindi pupunta kung E A = 40-120 kJ / mol - ang mga reaksyon ay nagpapatuloy sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang pagtaas ng temperatura ay binabawasan ang enerhiya ng pag-activate, ginagawang mas reaktibo ang mga sangkap, at tumataas ang rate ng pakikipag-ugnayan.

Ang isang mas tumpak na pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa temperatura ay itinatag ni C. Arrhenius: Ang reaction rate constant ay proporsyonal sa base ng natural na logarithm na nakataas sa kapangyarihan (-E A / RT). ,

A - pre-exponential factor, tinutukoy ang bilang ng mga aktibo

banggaan;

e ay ang exponent (ang base ng natural na logarithm).

ILANG IMPORMASYON TUNGKOL SA MGA PRINSIPYO NG TRABAHO

Mga pampainit ng uling.
Kahit na 90 taon na ang nakalilipas, ang mapag-imbentong pag-iisip ay bumaling sa pinakakaraniwang proseso ng exothermic - ang reaksyon ng pagkasunog. Lumitaw ang mga device kung saan ang isang nagbabagang carbon rod na nakabalot sa espesyal na papel ay inilagay sa isang metal case, at ang huli ay sa isang cloth case. Ang ganitong mga heaters ay medyo maliit ang timbang, at kumilos sa loob ng 5-6 na oras. Sa ibabaw ng kaso, ang temperatura ay mula 60 hanggang 100 degrees Celsius.

C + O2 --> CO2 + 94 kcal/mol

mga catalytic heaters.
Sa panahon ng Unang Digmaang Pandaigdig, milyon-milyong mga sundalo ang nagyelo sa mga trenches, at sa loob ng apat na taon ng digmaan, ang mga imbentor ng Estados Unidos, Japan at England ay nag-patent ng ilang bersyon ng mga pocket liquid heaters. Ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay simple: catalytic flameless oxidation ng alkohol o gasolina. Ang Platinum ay nagsilbing katalista sa lahat ng kaso. Ang Japanese heating pad ay mukhang isang kaha ng sigarilyo, sa loob nito ay may isang reservoir na puno ng cotton at isang platinum gasket. Ang mga butas ay binutasan sa pabahay para sa suplay ng hangin sa katalista at pag-alis ng mga gas ng pagkasunog. Upang simulan ang heating pad, ang alkohol ay ibinuhos sa tangke, na nagbabad sa cotton wool. Pagkatapos ang katalista ay pinainit ng apoy ng posporo at nagsimula ang reaksyon. Ang pangunahing kawalan ng mga catalytic heaters ay ang kanilang limitadong buhay ng serbisyo: ang mga impurities na nakapaloob sa gasolina ay mabilis na nakakalason sa katalista at ang heating cigarette case ay nagiging walang silbi.

Mga heating pad gamit ang lime slaking reaction.

Noong 1920s, sa Germany, iminungkahi na gamitin ang init na inilabas kapag ang quicklime ay pinapatay ng tubig upang magpainit ng pagkain sa bukid. Gayunpaman, ang hindi sapat na malaking thermal effect ng reaksyon ay humadlang sa simula ng praktikal na aplikasyon ng ideyang ito. Ang isang hakbang pasulong ay ang kumbinasyon ng dalawang reaksyon: lime slaking at lime neutralization. Upang gawin ito, ang oxalic o citric acid crystalline hydrates ay ipinakilala sa dayap. Ang mga reaksyon sa heating pad ay napunta ayon sa sumusunod na pamamaraan.

CaO + H2 O --> Ca(OH)2 + 10.6 kcal.
2Ca (OH) 2 + H2C2O4 + 2 H2O --> CaC2O4 + 4H2O + 31 kcal

Sa dalawang reaksyong ito, posibleng makakuha ng mga temperatura mula 100 hanggang 300 degrees Celsius sa isang portable device. Bilang karagdagan, ang paggamit ng acid hydrates ay nagbibigay-daan sa iyo upang simulan ang heating pad na may kaunting tubig, at ang tubig na inilabas sa panahon ng neutralisasyon ay tutugon sa mga susunod na bahagi ng dayap.

Mga heating pad gamit ang mga reaksyon ng metal oxidation.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang kaagnasan ng mga metal sa hangin ay nagpapatuloy, sa kabutihang palad, dahan-dahan. Ang pagkakaroon ng mga asin ay kapansin-pansing nagpapabilis sa proseso. Sa pagtatapos ng 20s, ang isang "bakal" na heating pad ay inirerekomenda para sa pagpainit ng mga sundalo ng Red Army - bilang karagdagan sa iron filings, potassium permanganate at fillers - ang karbon at buhangin ay inilagay sa isang bag ng rubberized na tela. Pagkatapos magdagdag ng tubig, ang temperatura ng 100 degrees Celsius ay pinananatili sa ibabaw ng pampainit sa loob ng 10-20 oras.

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

Sa halip na bakal sa kinakaing unti-unti heating pads, ito ay mas mahusay na gumamit ng aluminyo. Mas maraming init ang inilalabas sa reaksyong ito kaysa sa panahon ng oksihenasyon ng bakal:

8Al + 3Fe3O4 ---> 4Al2O3 + 9Fe + 795 kcal/mol

Mga heating pad gamit ang mga reaksyon ng pag-aalis ng metal.
Noong 1940, ang USSR ay bumuo ng isang heating belt - isang tangke ng tanso na natatakpan ng katad, na nakakabit sa isang sinturon ng pantalon. Ang reservoir ay napuno ng 200 g ng pinaghalong reaksyon - aluminyo na pulbos ng tansong klorido, na kinuha sa isang stoichiometric ratio. Tubig sa halagang 100-120 ml. ay idinagdag sa tangke mula sa isang spray bottle sa bulsa ng dibdib. Ang supply ng tubig ay kinokontrol ng isang simpleng thermal relay. Maaaring manatiling mainit ang sinturon sa loob ng 8 oras. Ang kemikal na heating pad na ito ay bago hindi lamang sa anyo, kundi pati na rin sa nilalaman: sa unang pagkakataon, ginamit ang init na nabuo sa pamamagitan ng pag-aalis ng isang metal ng isa pa, mas electronegative. Sa Leningrad, sa panahon ng blockade na taglamig noong 1942, ginamit ang mga heating pad na puno ng pinaghalong tansong klorido at iron shavings. Mula sa isang pagpuno ng tubig, ang gayong mga heating pad ay nagtrabaho ng 60-70 na oras.

Mga pampainit ng crystallization.
Gumagamit ang mga crystallization heaters ng mga substance na may mababang melting point at medyo mataas na init ng fusion. Ang nasabing thermal accumulator ay nagbibigay ng init, na inilabas sa panahon ng crystallization o solidification ng isang preheated at molten substance. Ang klasikong nagtatrabaho na katawan ng mga heaters-accumulators ay paraffin. Maaari ka ring gumamit ng stearic acid, mababang natutunaw na crystalline hydrates, halimbawa, ang asin ng Glauber na Na2 SO4 * 10H2O o sodium acetate trihydrate CH3COONa * 3H2O. Ang mga maliliit na karagdagan sa hydrated calcium chloride, sodium thiosulfite o glycerin ay maaaring makapagpabagal sa proseso ng crystallization at sa gayon ay mapataas ang tagal ng heating pad. Ang heating pad ay umiinit sa loob ng 15 segundo. hanggang 55 °C at ang proseso ng paglabas ng init ay tumatagal ng 25-30 minuto. Ang heating pad ay may sapat na mataas na kapasidad ng init at para sa isa pang 25-30 minuto ay makakapagbigay ng init sa cooling mode. Ang isang heating pad ng isang uri ng crystallization ay mabuti bilang isang therapeutic at prophylactic agent para sa mga nagpapasiklab na proseso, para sa mga pasyente na may iba't ibang anyo ng sciatica, para sa tubage sa atay at iba pang mga pamamaraan sa mga nakatigil na kondisyon (sa bahay o sa isang ospital).

Ang paggamit ng mga crystallization heaters sa mga emergency na sitwasyon sa field ay limitado sa maikling tagal ng heat release mode ng mga heaters.

Ang pangunahing bentahe ng crystallization-type heating pads ay ang posibilidad ng paulit-ulit na paggamit: upang maibalik ang paunang estado ng heating pad, sapat na upang pakuluan ito sa tubig sa loob ng 15-20 minuto.

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

TEST TUBE HEATER
Kapag nagha-hiking, nangingisda, lalo na sa masamang panahon, madalas na kailangan ng ordinaryong heating pad. Siyempre, ang ordinaryong goma ay mabuti din, ngunit mayroon itong isang makabuluhang disbentaha: ang tubig ay pinainit nang napakabagal para dito sa taya.

Subukan nating gumawa ng chemical heating pad. Upang gawin ito, kailangan namin ang pinakakaraniwang reagents.

Magsimula tayo sa isang simpleng eksperimento. Pumunta sa kusina at kumuha ng isang pakete ng table salt. Gayunpaman, hindi mo kailangan ng isang pakete. 20 g (2 kutsarita) ay sapat na. Pagkatapos ay tumingin sa locker, kung saan nakaimbak ang lahat ng uri ng mga paghahanda at materyales sa bahay. Tiyak na may napanatili pagkatapos ng pagkumpuni ng apartment ng isang maliit na tansong sulpate. Kakailanganin nito ang 40 g (3 kutsarita). Ang mga wood chips at isang piraso ng aluminum wire, marahil, ay matatagpuan din. Kung gayon, handa ka na. Pound vitriol at asin sa isang mortar upang ang laki ng mga kristal ay hindi lalampas sa 1 mm (siyempre, sa pamamagitan ng mata). Magdagdag ng 30 g (5 kutsara) ng sawdust sa nagresultang timpla at ihalo nang maigi. Ibaluktot ang isang piraso ng kawad na may spiral o ahas, ilagay ito sa isang garapon ng mayonesa. Ibuhos ang inihandang timpla doon upang ang antas ng backfill ay 1-1.5 cm sa ibaba ng leeg ng garapon. Ang heating pad ay nasa iyong mga kamay. Upang maisagawa ito, sapat na upang ibuhos ang 50 ML (isang quarter cup) ng tubig sa isang garapon. Pagkatapos ng 3-4 minuto, ang temperatura ng heating pad ay tataas sa 50-60°C.

Saan nagmumula ang init sa garapon, at anong papel ang ginagampanan ng bawat isa sa mga sangkap? Tingnan natin ang equation ng reaksyon:

CuSO4+2NaCl > Na2SO4+CuCl2

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng tansong sulpate na may karaniwang asin, nabuo ang sodium sulfate at tansong klorido. Siya ang interesado sa atin. Kung kalkulahin natin ang balanse ng init ng reaksyon, lumalabas na ang pagbuo ng isang gramo-molekula ng tansong klorido ay naglalabas ng 4700 calories ng init. Dagdag pa, ang init ng pagkatunaw sa mga unang resultang paghahanda ay 24,999 calories. Kabuuan: Humigit-kumulang 29,600 calories.

Kaagad pagkatapos ng pagbuo, ang tansong klorido ay nakikipag-ugnayan sa aluminum wire:

2Al+3CuCl2 > 2AlCl3+3Cu

Sa kasong ito, humigit-kumulang 84,000 calories ang inilabas (sa mga tuntunin din ng 1 g-mol ng tansong klorido).

Tulad ng nakikita mo, bilang isang resulta ng proseso, ang kabuuang halaga ng init na inilabas ay lumampas sa 100,000 calories bawat gramo-molekula ng sangkap. Kaya walang pagkakamali o panlilinlang: ang heating pad ay totoo.

Paano ang sawdust? Hindi nakikibahagi sa mga reaksiyong kemikal, sila sa parehong oras ay gumaganap ng isang napakahalagang papel. Sakim na sumisipsip ng tubig, ang sawdust ay nagpapabagal sa kurso ng mga reaksyon, umaabot sa gawain ng heating pad sa oras. Bilang karagdagan, ang kahoy ay may medyo mababang thermal conductivity: ito ay uri ng naiipon ang inilabas na init at pagkatapos ay patuloy na ibinibigay ito. Sa isang mahigpit na selyadong lalagyan, ang init ay nananatili nang hindi bababa sa dalawang oras.

At ang huling pangungusap: ang bangko, siyempre, ay hindi ang pinakamahusay na sisidlan para sa isang heating pad. Kailangan lang namin ito para sa mga layunin ng pagpapakita. Kaya isipin ang iyong sarili tungkol sa hugis at materyal para sa tangke kung saan ilalagay ang pinaghalong pag-init.

Ang mga elemento ng kemikal na bumubuo sa animate at inanimate na kalikasan ay patuloy na gumagalaw, dahil ang mga sangkap na binubuo ng mga elementong ito ay patuloy na nagbabago.

Mga reaksiyong kemikal (mula sa reaksyong Latin - counteraction, repulse) - ito ang tugon ng mga sangkap sa impluwensya ng iba pang mga sangkap at pisikal na mga kadahilanan (temperatura, presyon, radiation, atbp.).

Gayunpaman, ang kahulugan na ito ay tumutugma din sa mga pisikal na pagbabago na nangyayari sa mga sangkap - kumukulo, natutunaw, condensation, atbp. Samakatuwid, kinakailangang linawin na ang mga reaksiyong kemikal ay mga proseso na sumisira sa mga lumang bono ng kemikal at lumikha ng mga bago at, bilang isang resulta, mula sa mga bagong sangkap ay nabuo.

Ang mga reaksiyong kemikal ay patuloy na nagaganap sa loob ng ating katawan at sa mundo sa paligid natin. Ang hindi mabilang na mga reaksyon ay karaniwang inuuri ayon sa iba't ibang pamantayan. Alalahanin natin mula sa kursong ika-8 baitang ang mga palatandaan na pamilyar ka na. Upang gawin ito, bumaling tayo sa isang eksperimento sa laboratoryo.

Karanasan sa lab #3
Pagpapalit ng bakal sa tanso sa solusyon ng tanso (II) sulfate

Nakarating kami sa isang napakahalagang konsepto sa kimika - "ang rate ng isang kemikal na reaksyon." Ito ay kilala na ang ilang mga kemikal na reaksyon ay nagpapatuloy nang napakabilis, ang iba - sa loob ng mahabang panahon. Kapag ang isang solusyon ng silver nitrate ay idinagdag sa isang solusyon ng sodium chloride, isang puting cheesy precipitate halos agad na namuo:

AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.

Ang mga reaksyon ay nagpapatuloy nang may mahusay na bilis, na sinamahan ng isang pagsabog (Larawan 11, 1). Sa kabaligtaran, ang mga stalactites at stalagmite ay dahan-dahang lumalaki sa mga kuweba ng bato (Larawan 11, 2), ang mga produktong bakal ay kinakaing unti-unti (kalawang) (Larawan 11, 3), ang mga palasyo at estatwa ay nawasak sa ilalim ng pagkilos ng pag-ulan ng acid (Larawan 11, 4).

kanin. labing-isa.
Mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa napakabilis (1) at napakabagal (2-4)

Sa turn, ang konsentrasyon ay nauunawaan bilang ang ratio ng dami ng isang sangkap (tulad ng alam mo, ito ay sinusukat sa mga moles) sa dami na sinasakop nito (sa litro). Mula dito hindi mahirap makuha ang yunit ng pagsukat ng rate ng isang kemikal na reaksyon - 1 mol / (l s).

Ang pag-aaral ng bilis ng isang kemikal na reaksyon ay isang espesyal na sangay ng kimika na tinatawag na chemical kinetics.

Ang pag-alam sa mga pattern nito ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang isang kemikal na reaksyon, na ginagawa itong mas mabilis o mas mabagal.

Anong mga kadahilanan ang nakakaapekto sa bilis ng isang kemikal na reaksyon?

1. Kalikasan ng mga reactant. Lumiko tayo sa eksperimento.

Eksperimento sa laboratoryo Blg. 4
Ang pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa likas na katangian ng mga reactant sa halimbawa ng pakikipag-ugnayan ng mga acid sa mga metal

2. Konsentrasyon ng mga reactant. Lumiko tayo sa eksperimento.

Eksperimento sa laboratoryo Blg. 5
Ang pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant sa halimbawa ng pakikipag-ugnayan ng zinc sa hydrochloric acid ng iba't ibang mga konsentrasyon

Madaling tapusin: mas mataas ang konsentrasyon ng mga reactant, mas mataas ang rate ng pakikipag-ugnayan sa pagitan nila.

Ang konsentrasyon ng mga gas na sangkap para sa mga homogenous na proseso ng produksyon ay nadagdagan sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon. Halimbawa, ginagawa ito sa paggawa ng sulfuric acid, ammonia, ethyl alcohol.

Ang kadahilanan ng pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap ay isinasaalang-alang hindi lamang sa paggawa, kundi pati na rin sa iba pang mga lugar ng buhay ng tao, halimbawa, sa medisina. Ang mga pasyente na may mga sakit sa baga, kung saan ang rate ng pakikipag-ugnayan ng hemoglobin ng dugo na may oxygen sa atmospera ay mababa, pinapadali ang paghinga sa tulong ng mga unan ng oxygen.

3. Makipag-ugnayan sa lugar ng mga reactant. Ang isang eksperimento na naglalarawan ng pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa salik na ito ay maaaring isagawa gamit ang sumusunod na eksperimento.

Eksperimento sa laboratoryo Blg. 6
Ang pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa lugar ng contact ng mga reactant

Para sa mga heterogenous na reaksyon: mas malaki ang contact area ng mga reactant, mas mabilis ang reaction rate.

Makikita mo ito mula sa personal na karanasan. Upang mag-apoy, maglagay ka ng maliliit na chips sa ilalim ng kahoy na panggatong, at sa ilalim ng mga ito - gusot na papel, kung saan nasunog ang buong apoy. Sa kabaligtaran, ang pag-apula ng apoy gamit ang tubig ay upang bawasan ang lugar ng pakikipag-ugnay sa mga nasusunog na bagay sa hangin.

Sa produksyon, ang kadahilanan na ito ay isinasaalang-alang sa layunin, ang tinatawag na fluidized bed ay ginagamit. Upang mapataas ang rate ng reaksyon, ang solid ay durog halos sa estado ng alikabok, at pagkatapos ay isang pangalawang sangkap, kadalasang gas, ay dumaan dito mula sa ibaba. Ang pagpasa nito sa isang pinong hinati na solid ay lumilikha ng epektong kumukulo (kaya ang pangalan ng pamamaraan). Ang fluidized bed ay ginagamit, halimbawa, sa paggawa ng sulfuric acid at mga produktong petrolyo.

Eksperimento sa laboratoryo Blg. 7
Fluidized Bed Modeling

4. Temperatura. Lumiko tayo sa eksperimento.

Eksperimento sa laboratoryo Blg. 8
Ang pag-asa ng rate ng isang kemikal na reaksyon sa temperatura ng mga tumutugon na sangkap sa halimbawa ng pakikipag-ugnayan ng tansong oksido (II) na may solusyon ng sulfuric acid sa iba't ibang temperatura

Madaling tapusin na kung mas mataas ang temperatura, mas mabilis ang rate ng reaksyon.

Ang unang nagwagi ng Nobel Prize, ang Dutch chemist na si J. X. Van't Hoff, ay bumalangkas ng panuntunan:

Sa produksyon, bilang panuntunan, ginagamit ang mga proseso ng kemikal na may mataas na temperatura: sa pagtunaw ng bakal at bakal, ang pagtunaw ng salamin at sabon, ang paggawa ng mga produktong papel at petrolyo, atbp. (Fig. 12).

kanin. 12.
Mga proseso ng kemikal na may mataas na temperatura: 1 - pagtunaw ng bakal; 2 - pagtunaw ng salamin; 3 - produksyon ng mga produktong petrolyo

Ang ikalimang kadahilanan kung saan nakasalalay ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay ang mga katalista. Makikilala mo siya sa susunod na talata.

Mga bagong salita at konsepto

1. Mga reaksiyong kemikal at ang kanilang pag-uuri.
2. Mga palatandaan ng pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal.
3. Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon at ang mga salik kung saan ito nakasalalay.

Mga gawain para sa malayang gawain

1. Ano ang isang kemikal na reaksyon? Ano ang kakanyahan ng mga proseso ng kemikal?
2. Magbigay ng kumpletong pag-uuri ng mga sumusunod na prosesong kemikal:
   • a) ang pagsunog ng posporus;
   • b) ang pakikipag-ugnayan ng isang solusyon ng sulfuric acid na may aluminyo;
   • c) mga reaksyon ng neutralisasyon;
   • d) ang pagbuo ng nitric oxide (IV) mula sa nitric oxide (II) at oxygen.
3. Batay sa personal na karanasan, magbigay ng mga halimbawa ng mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa iba't ibang bilis.
4. Ano ang rate ng isang kemikal na reaksyon? Sa anong mga kadahilanan ito nakasalalay?
5. Magbigay ng mga halimbawa ng impluwensya ng iba't ibang salik sa proseso ng biochemical at industriyal na kemikal.
6. Batay sa personal na karanasan, magbigay ng mga halimbawa ng impluwensya ng iba't ibang salik sa mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa pang-araw-araw na buhay.
7. Bakit nakaimbak ang pagkain sa refrigerator?
8. Ang kemikal na reaksyon ay nagsimula sa temperatura na 100°C, pagkatapos ay itinaas sa 150°C. Ang koepisyent ng temperatura ng reaksyong ito ay 2. Ilang beses tataas ang bilis ng reaksyong kemikal?