Навигация
Скорость химических реакций. Катализ
32905
знаков
0
таблиц
1
изображение
2.3 Скорость химических реакций. Катализ
Скорость и механизмы химических реакций изучает раздел химии, который называется химической кинетикой.
Скорость химической реакции определяется изменением количества одного из реагентов или продуктов реакции за единицу времени в единице объема (для гомогенных систем) или на единице поверхности (для гетерогенных систем).
Гомогенной является система, состоящая из одной фазы, например, смесь газов, истинный раствор и т.д. Гетерогенная система состоит из нескольких фаз, разграниченных между собой поверхностями раздела. Это любые системы, в которых участвуют реагенты в твердом состоянии, несмешивающиеся жидкости и т.д.
Скорость химической реакции, как правило, выражается в моль/(л·с) для гомогенных систем и в моль/(м2·с) для гетерогенных систем.
Так как скорость реакции изменяется со временем (по мере расходования реагентов скорость реакции обычно снижается), то мы можем вычислить только среднюю скорость реакции в определенном временном интервале Δτ.
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
С увеличением концентрации реагирующих веществ скорость реакции возрастает, потому что с увеличением концентрации реагентов возрастает число реагирующих веществ в единице объема и, следовательно, возникает больше столкновений между такими частицами.
Количественно зависимость между скоростью реакции и концентрацией определяется законом действующих масс:
При постоянной температуре скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. (Это закон действующих масс в кинетической форме)
Константа скорости реакции – это коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении, численно равный скорости данной реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1 моль/л.
Константа скорости зависит от тех же факторов, что и скорость химической реакции, но не зависит от концентрации реагирующих веществ.
В гетерогенных реакциях, происходящих на поверхности раздела фаз, концентрация твердого вещества. Реагирующего с газом или с раствором, остается постоянной, поэтому в кинетическое уравнение не входит.
Гетерогенные реакции идут на поверхности раздела фаз. Поэтому на скорость таких реакций площадь реакционной поверхности. Скорость гетерогенной реакции зависит и от скорости подвода реагента в зону реакции.
Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа
Химическая реакция происходит в результате столкновения частиц реагирующих веществ (молекул, ионов, радикалов и т.д.). но не всякое столкновение частиц приводит к перегруппировке атомов. Если при столкновении частицы не обладают достаточной энергией, то столкновение будет «неэффективным», упругим, оно подобно столкновению бильярдных шаров. Если же энергия столкнувшихся частиц будет достаточно высока, то столкновение будет «эффективным».
При повышении температуры частицы реагирующих веществ получают большую энергию, следовательно, возрастает доля частиц, имеющих энергию равную или большую для того, чтобы столкновение было эффективным.
Количественно влияние температуры на скорость гомогенных реакций определяется правилом Вант-Гоффа:
При повышении температуры на каждые 10 °С скорость реакции увеличивается в среднем в 2–4 раза.
Использование правила Вант-Гоффа имеет ограничения: оно выполняется при температурах, близких к стандартным условиям, а сам температурный коэффициент может изменяться в зависимости от температуры.
2.4 Катализ
Многие химические процессы идут только при наличии особых веществ – катализаторов.
Катализ – это изменение скорости реакции под действием катализаторов.
Катализаторы – вещества, изменяющие скорость реакции, участвующие в промежуточных стадиях реакции, но при этом не расходующиеся. Катализаторы восстанавливают свой химический состав после осуществления реакции.
Существуют также вещества, которые могут замедлять реакции. Они называются ингибиторами. Ингибиторы или блокируют катализатор, или дезактивируют активные частицы реагентов и промежуточных продуктов.
Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. В случае гомогенного катализа, катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, в случае гетерогенного катализа, катализатор образует самостоятельную фазу и реакция идет на его поверхности.
Гетерогенный катализ может быть усилен или ослаблен действиями промоторов или каталитических ядов.
Промотры – вещества, которые сами не являются катализаторами, но повышают активность катализатора данной реакции.
Каталитические яды – вещества, снижающие активность катализатора. Попадая на поверхность катализатора, они отравляют его, снижают эффективность его работы.
Особую роль играют катализаторы в живых организмах. Их называют ферментами.
Ферменты – вещества, катализирующие биохимические реакции в организмах. Ферменты являются полимерами (белками) или комплексами полимеров с низкомолекулярными соединениями. Механизм действия ферментов имеет свою специфику, например, включает образование комплекса «активный центр фермента – реагент» по типу «замок – ключ».
Заключение
Характер любой системы, как известно, зависит не только от ее строения и состава ее элементов, но и от их взаимодействия. Именно такое взаимодействие определяет специфические, целостные свойства самой системы. Поэтому при исследовании разнообразных веществ и их реакционной способности ученым приходится заниматься и изучением их структур. Соответственно уровню достигнутых знаний менялись и представления о химической структуре веществ.
В данном реферате доказаны следующие задачи:
– дано понятие вещества и химических систем;
– дано понятие и рассмотрена классификация химических реакций;
– проанализировано изучение структуры веществ в рамках химической системы.
Список использованной литературы
1. Азимов А. Путеводитель по науке. Пер с англ. – М.: Цетрполитграф, 2004.
2. Библиотека журнала «наука и жизнь», 1997–2004 (электронное издание). – М.: МедиаХауз, 2004.
3. Большая Российская энциклопедия: в 30 т. / Пред. Науч.-ред. совета Ю.С. Осипов. Т. «Россия». – М.: Бол. Рос. энциклопедия, 2004.
3. Естествознание: Энциклопедический словарь / Сост. В.Д. Шолле. – М.: Бол. Рос. энциклопедия, 2002.
4. Кондрашов А.П. Новейший справочник необходимых знаний. – М.: РИПОЛ классик, 2005.
5. Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики. – Киев: Наукова думка, 1989.
[1] Дисперсность - характеристика размеров частиц данного вещества
[2] Фаза – отдельная однородная часть гетерогенной системы.
[3] Диэлектрическая проницаемость воды сравнительно высока (ε = 81 при Т = 293К), в воде силы притяжения между разноименно заряженными ионами будут в 81 раз слабее, чем в вакууме.
[4] Бинарные соединения образованы двумя элементами.
Похожие работы
... задач; построение квазисолитонных решений для реакций первого и второго порядков и изучение зависимостей плотности кислоты от пористости и времени, пористости от времени и коэффициента химической реакции; · применение метода асимптотического разложения к многослойным задачам о температурных полях, получение системы уравнений для коэффициентов разложения искомого решения в виде ряда по параметру ...
... воздействие. Принцип Ле Шателье – Брауна является одним из следствий второго начала термодинамики и применим к любым макроскопическим системам, находящимся в состоянии истинного равновесия. Типы химических связей На этой концептуальной основе была разработана стройная атомно-молекулярная теория того времени, которая впоследствии оказалась не в состоянии объяснить многие экспериментальные ...
... в уравнениях реакций и не забывать о том, что складываемые, вычитаемые или сокращаемые моли вещества должны находиться в одинаковом агрегатном состоянии. 2. Применение теплового эффекта на практике Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Например, рассмотрим мощную российскую ракету "Энергия", способную выводить на орбиту космические корабли и другие полезные ...
... коэффициенты в уравнениях реакций и не забывать о том, что складываемые, вычитаемые или сокращаемые моли вещества должны находиться в одинаковом агрегатном состоянии. 2. Применение теплового эффекта на практике Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Например, рассмотрим мощную российскую ракету "Энергия", способную выводить на орбиту космические корабли и ...
0 комментариев