Задачи и основные понятия химической кинетики
Химическая кинетика как раздел физической химии, который изучает закономерности протекания химических реакций во времени. Выяснения факторов, влияющих на реакционную способность химических соединений и установление связи между свойствами соединений.
| Рубрика | Химия |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 22,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Химическая кинетика - это раздел физической химии, который изучает закономерности протекания химических реакций во времени.
Основные задачи химической кинетики: выяснения факторов, влияющих на реакционную способность химических соединений; установление связи между свойствами химических соединений и их активностью в химических реакциях; описание механизма протекания химических реакций; предсказание скоростей химических реакций.
Одной из важнейших задач химической кинетики является выяснение механизмов химических реакций. Зная механизм химической реакции, можно более грамотно подбирать условия оптимального проведения реакции с целью достижения наибольшего выхода целевого продукта с наименьшими затратами и предсказывать скорость протекания или время завершения процесса.
Химические реакции протекают по разным механизмам. Под механизмом реакции понимается последовательное описание всех переходных состояний (ПС) и промежуточных соединений (интермедиатов) на пути превращения исходных реагентов в продукты. Механизм определяется в первую очередь природой интермедиатов и ПС. Промежуточное соединение способно к самостоятельному существованию, иногда может быть выделено в чистом виде, его можно наблюдать и изучать. ПС - это такое состояние, которое характеризуется наивысшим значением энергии реагирующей системы на пути реакции, где частично разорваны старые химические связи и частично образованы новые. Время жизни реагирующей системы в ПС очень мало - 1101411012 сек, его невозможно выделить и наблюдать, о его природе судят по косвенным данным.
Энергия ПС
реагенты продукты
Рис.1. Энергетический профиль одноступенчатой реакции.
Реакция может быть одноступенчатой (рис. 1), в которой реагирующие вещества переходят в продукт через одно ПС. Но реакция может протекать и по сложному механизму (рис.2), где несколько ПС. При этом общая скорость определяется самой медленной реагенты стадией, у которой самое высокое ПС. Это многоступенчатые процессы, к продукты которым относятся большинство координата реакции реакций.
ПС(3)
ПС(2)
ПС(1)
Рис. 2. Энергетический профиль многоступенчатой реакции. Здесь скорость определяющей является вторая самая медленная стадия, которой от вечает наиболее высокое по энергии переходное сотояние ПС (2) координата реакции.
По природе промежуточных частиц различают а) ионный механизм, б)радикальный механизм, в)согласованный (молекулярный) механизм.
В случае (а) - промежуточные частицы являются ионами; (б) - радикалами; (в) интермедиатов нет, а в ПС почти синхронно и частично разорвано несколько (обычно 2) старых связей и образовано несколько новых.
Химические реакции протекают во времени, т.е. с конечной скоростью.
Для одноступенчатой реакции в ходе её протекания концентрация исходного вещества (С) обычно уменьшается по закону, описываемому кривой (рис. 1).
Скоростью химической реакции называется изменение концентрации реагирующего вещества за единицу времени, или изменение количества вещества участника реакции в единице реакционного объёма за единицу времени:
химическая кинетика реакция
где СА , А - концентрация и количество вещества реагента А; V - объем реакционного сосуда, - время; знак минус связан с тем, что и СА и А для исходного реагента А уменьшаются во времени, а скорость реакции должна быть величиной положительной. Размерность скорости [моль/лсек].
Химическая реакция может протекать в одну или несколько стадий (или ступеней). Если стадия химической реакции заключается в осуществлении элементарного акта химического взаимодействия, то такая стадия является элементарной. При описании механизма реакции обычно пытаются представить его в виде совокупности последовательно протекающих элементарных стадий. При этом скорость реакции в целом определяется скоростью самой медленной лимитирующей (или скорость определяющей) стадией.
В отношении кинетики химические реакции разделяют или по признаку молекулярности или по признаку порядка реакции. Молекулярность элементарной стадии определяется числом молекул, которые участвуют в акте химического взаимодействия данной элементарной стадии. Чаще говорят о молекулярности реакции, а не какой-то её элементарной стадии.
Молекулярность реакции определяется числом молекул, участвующих в самой медленной, лимитирующей стадии. Реакции бывают моно-, би-, три- и т.д. молекулярными. Порядок реакции и ее молекулярность не всегда можно предсказать исходя из стехиометрии реакции; для этого нужно провести кинетические измерения.
Мономолекулярной называется такая реакция, в которой лимитирующей стадией является превращение одной молекулы, например распад ее на составляющие (диссоциация молекул иода I2 - 2I) или превращение в другую молекулу в результате внутримолекулярной перестройки: А Р.
Бимолекулярная реакция - это взаимодействие двух молекул (например, молекулярного водорода с молекулярным иодом, H2 + I2 ? 2HI). Это или реакции соединения:
А + В АВ; 2А А2; или реакции обмена: А + В С + D; 2А С + D.
Реакция, протекающая одновременно с участием трех молекул, называется тримолекулярной. Поскольку вероятность столкновения сразу трех молекул, да еще в правильной взаимной ориентации, очень мала, такие реакции происходят редко.
Порядок реакции - это эмпирическая величина, равная сумме показателей степеней, с которыми концентрации реагентов входят в выражение для скорости реакции. Так, для реакции aA + bB ? cC + dD скорость уменьшения концентрации С реагента А можно представить в виде:
где СА и СВ - концентрации исходных веществ А и В соответственно. Порядок реакции в этом случае равен n = а + b. Коэффициент пропорциональности k, входящий в уравнение, называется константой скорости. Он равен скорости реакции при единичной концентрации реагентов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химическая кинетика изучает закономерности химических превращений веществ во времени в процессе перехода реагирующей системы к термодинамическому равновесию. Кинетические уравнения простых реакций. Основной закон химической кинетики Гульдберга-Вааге.
реферат [38,1 K], добавлен 29.01.2009Основные понятия и законы химической кинетики. Кинетическая классификация простых гомогенных химических реакций. Способы определения порядка реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций. Сущность процесса катализа, сферы его использования.
реферат [48,6 K], добавлен 16.11.2009Определение содержания химической кинетики и понятие скорости реакции. Доказательство закона действующих масс и анализ факторов, влияющих на скорость химических реакций. Измерение общей энергии активации гомогенных и гетерогенных реакций, их обратимость.
презентация [100,2 K], добавлен 11.08.2013Химическая кинетика-наука о скоростях, механизмах химических превращений, о явлениях, сопровождающих эти превращения, о факторах, влияющих на них. Скорость, константа скорости, порядок и молекулярность химической реакции. Закон химической кинетики.
реферат [94,9 K], добавлен 26.10.2008Химическая кинетика как раздел химии, изучающий скорость химической реакции. Факторов влияющие на скорость химической реакции: природа реагирующих веществ, температура, концентрация реагирующих веществ, катализатор, площадь соприкосновения веществ.
презентация [2,2 M], добавлен 23.02.2015Химическая кинетика и ее значение в управлении химическими процессами. Классификация реакций по средам протекания, их отличительные черты. Скорость химических реакций, зависимость ее от температуры среды и наличия света. Принцип действия катализаторов.
реферат [152,7 K], добавлен 29.05.2009Понятия химической кинетики. Элементарный акт химического процесса. Законы, постулаты и принципы. Закон сохранения энергии. Принцип микроскопической обратимости, детального равновесия, независимости химических реакций. Закон (уравнение) Аррениуса.
реферат [74,3 K], добавлен 27.01.2009Понижение температуры замерзания раствора электролита. Нахождение изотонического коэффициента для раствора кислоты с определенной моляльной концентрацией. Определение энергии активации и времени, необходимого для химической реакции между двумя веществами.
курсовая работа [705,4 K], добавлен 26.10.2009Задачи химической кинетики, стадии химического процесса. Открытые и замкнутые системы, закон сохранения массы и энергии. Закон Гесса и его следствие, скорость реакций. Явление катализа, гомогенные, гетерогенные, окислительно-восстановительные реакции.
курсовая работа [95,9 K], добавлен 10.10.2010Роль химии в развитии естественнонаучных знаний. Проблема вовлечения новых химических элементов в производство материалов. Пределы структурной органической химии. Ферменты в биохимии и биоорганической химии. Кинетика химических реакций, катализ.
учебное пособие [58,3 K], добавлен 11.11.2009Химическая кинетика – наука о скоростях химических реакций. Открытие новой области физической химии, элементарного акта, названной "фемтохимия". Три типа математических моделей (математического описания) сложных процессов. Детерминированные модели.
реферат [74,3 K], добавлен 27.01.2009Химическая реакция как превращение вещества, сопровождающееся изменением его состава и (или) строения. Признаки химических реакций и условия их протекания. Классификация химических реакций по различным признакам и формы их записи в виде уравнений.
реферат [68,7 K], добавлен 25.07.2010Методы построения кинетических моделей гомогенных химических реакций. Расчет изменения концентраций в ходе химической реакции. Сравнительный анализ численных методов Эйлера и Рунге-Кутта. Влияние температуры на выход продуктов и степень превращения.
контрольная работа [242,5 K], добавлен 12.05.2015Истоки и развитие химии, ее связь с религией и алхимией. Важнейшие особенности современной химии. Основные структурные уровни химии и ее разделы. Основные принципы и законы химии. Химическая связь и химическая кинетика. Учение о химических процессах.
реферат [25,9 K], добавлен 30.10.2009Основные понятия химической кинетики. Сущность закона действующих масс. Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ и температуры. Энергия активации, теория активных (эффективных) столкновений. Приближенное правило Вант-Гоффа.
контрольная работа [41,1 K], добавлен 13.02.2015Предмет термохимии, изучение тепловых эффектов химических реакций. Типы процессов химической кинетики и катализа. Энтальпия (тепловой эффект) реакции. Скорость реакции, закон действующих масс. Константа химического равновесия, влияние катализатора.
презентация [2,2 M], добавлен 19.10.2014Общее понятие о химической реакции, ее сущность, признаки и условия проведения. Структура химических уравнений, их особенности и отличия от математических уравнений. Классификация и виды химических реакций: соединения, разложения, обмена, замещения.
реферат [773,3 K], добавлен 25.07.2010Основные классы неорганических соединений. Распространенность химических элементов. Общие закономерности химии s-элементов I, II и III групп периодической системы Д.И. Менделеева: физические, химические свойства, способы получения, биологическая роль.
учебное пособие [3,8 M], добавлен 03.02.2011Химическая связь в органических молекулах. Классификация химических реакций. Кислотные и основные свойства органических соединений. Гетерофункциональные производные бензольного ряда. Углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды. Гетероциклические соединения.
учебное пособие [1,9 M], добавлен 29.11.2011Вещества и их взаимные превращения являются предметом изучения химии. Химия – наука о веществах и законах, которым подчиняются их превращения. Задачи современной неорганической химии – изучение строения, свойств и химических реакций веществ и соединений.
лекция [21,5 K], добавлен 26.02.2009
