Теории химической кинетики
Основная задача теорий химической кинетики. Сущность основных положений теории активных столкновений. Главные константы скорости бимолекулярной реакции. Представление мономолекулярного распада активированного комплекса. Теория абсолютных скоростей.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 27,1 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.
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Теории химической кинетики
Основная задача теорий химической кинетики - предложить способ расчета константы скорости элементарной реакции и ее зависимости от температуры, используя различные представления о строении реагентов и пути реакции. Мы рассмотрим две простейшие теории кинетики - теорию активных столкновений (ТАС) и теорию активированного комплекса (ТАК).
Теория активных столкновений основана на подсчете числа столкновений между реагирующими частицами, которые представляются в виде твердых сфер. Предполагается, что столкновение приведет к реакции, если выполняются два условия: 1) поступательная энергия частиц превышает энергию активации Eакт; 2) частицы правильно ориентированы в пространстве относительно друг друга. Первое условие вводит в выражение для константы скорости множитель exp(-EA/RT), который равен доле активных столкновений в общем числе столкновений (EA соответствует энергии активации Eакт). Второе условие дает так называемый стерический множитель P - константу, характерную для данной реакции.
В ТАС получены два основных выражения для константы скорости бимолекулярной реакции. Для реакции между разными молекулами (A + B продукты) константа скорости равна. Здесь NA - постоянная Авогадро, r - радиусы молекул, M - молярные массы веществ. Множитель в больших круглых скобках - это средняя скорость относительного движения частиц A и B. Константа скорости бимолекулярной реакции между одинаковыми молекулами
(2)
Из (1) и (2) следует, что температурная зависимость константы скорости имеет вид:
k (T) Т1/2exp[EА /RT], (3)
а если предэкспоненциальные множители в уравнениях (1) и (2) заменить на А, то получим уравнение Аррениуса: k = Aexp(Eакт /RT).
Согласно ТАС, предэкспоненциальный множитель A слабо зависит от температуры.
Применение уравнений (1) и (2) сильно ограничивается невозможностью в большинстве случаев предсказания или расчета стерического множителя Р. Попытки связать Р со структурой молекул оказались неудачными.
В теории активированного комплекса (абсолютных скоростей) элементарную реакцию представляют как мономолекулярный распад активированного комплекса по схеме:
Реагенты активированный комплекс продукты
Теория абсолютных скоростей учитывает химическую активацию, происходящую при столкновениях молекул. Для вывода выражения для предэкспоненциального множителя здесь используется статистическая термодинамика, которая оказывается более продуктивной, нежели кинетическая теория, применяемая в теории активных столкновений.
Теория абсолютных скоростей утверждает, что скорость химической реакции определяется скоростью перехода активированного комплекса через переходное состояние и основана на «гипотезе равновесия».
Предполагается, что между реагентами и активированным комплексом существует квазиравновесие. Константу скорости мономолекулярного распада рассчитывают методами статистической термодинамики, представляя распад как одномерное поступательное движение комплекса по координате реакции.
Основное уравнение теории активированного комплекса имеет вид.
В статистическом подходе константу равновесия выражают через суммы по состояниям.
Полные суммы по состояниям обычно разлагают на сомножители,
В термодинамическом подходе константу равновесия выражают через разность термодинамических функций активированного комплекса и исходных веществ. Для этого константу равновесия, выраженную через концентрации, переводят в константу, выраженную через давления. Последняя константа, как известно, связана с изменением энергии Гиббса в реакции образования активированного комплекса:
(6)
Для мономолекулярной реакции, в которой образование активированного комплекса происходит без изменения числа частиц:
(7)
Энтропийный множитель exp (SR) иногда интерпретируют как стерический множитель P из теории активных столкновений.
Энергия активации связана с энтальпией активации (Н) уравнением:
Н = Eакт nRT, (8)
а предэкспонента в уравнении Аррениуса с энтропией активации:
(9)
химический бимолекулярный реакция
где n = 2 для бимолекулярных реакций.
Отрицательная энтропия активации (S<0) указывает на упорядоченное активированное состояние или потерю степеней свободы при его образовании из реагентов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные 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 13.02.2015Понятие и предмет изучения химической кинетики. Скорость химической реакции и факторы, влияющие на нее, методы измерения и значение для различных сфер промышленности. Катализаторы и ингибиторы, различие в их воздействии на химические реакции, применение.
научная работа [93,4 K], добавлен 25.05.2009Ознакомление с понятием и предметом химической кинетики. Рассмотрение условий химической реакции. Определение скорости реакции как изменения концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Изучение общего влияния природы веществ и температуры.
презентация [923,5 K], добавлен 25.10.2014Предмет и история химической технологии. Процессы и аппараты - важнейший раздел химической технологии. Классификация основных производственных процессов по законам, управляющим их скоростью. Законы химической кинетики. Теория подобия и моделирования.
презентация [103,9 K], добавлен 10.08.2013Рассмотрение химических реакций, протекающих в реакторах. Проблемы выбора модели автоматического регулятора. Знакомство с особенностями моделирования системы управления реакционным аппаратом на основе анализа уравнений кинетики химической реакции.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 14.01.2015Химическая 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 26.10.2008Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса и его применение. Теория активных столкновений реагирующих молекул. Основы теории переходного состояния. Кинетика гетерогенных реакций. Особенности гетерогенных процессов. Гомогенный и гетерогенный катализ.
лекция [182,9 K], добавлен 28.02.2009Изменение скорости химической реакции при воздействии различных веществ. Изучение зависимости константы скорости автокаталитической реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия от температуры. Определение энергии активации химической реакции.
курсовая работа [270,9 K], добавлен 28.04.2015Зависимость скорости PGH-синтазной реакции от концентрации гемина, кинетическое уравнение процесса. Константа Михаэлиса и величина предельной скорости реакции. Зависимость начальных скоростей реакции от концентраций субстрата при наличии ингибитора.
курсовая работа [851,2 K], добавлен 13.11.2012Применение закона действия масс для реакций на поверхности. Алгоритмы вывода кинетических уравнений для линейных механизмов на основании методов теории графов. Применение теории графов в химической кинетике. Последовательность ориентированных дуг.
реферат [95,7 K], добавлен 28.01.2009Скорость химической реакции. Понятие про энергию активации. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля. Влияние температуры, давления и объема, природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.
курсовая работа [55,6 K], добавлен 29.10.2014Определение 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 11.08.2013Скорость химической реакции. Классификация каталитических процессов. Гомогенный катализ. Кислотный катализ в растворе. Энергетические профили некаталитического и каталитического маршрутов химической реакции. Активированный комплекс типа Аррениуса.
реферат [151,6 K], добавлен 30.01.2009Предмет 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 19.10.2014Основные 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 16.11.2009Понятия 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 27.01.2009Задачи 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 10.10.2010Методы 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 12.05.2015Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции. Влияние внешних условий на химическое равновесие. Влияние давления, концентрации и температуры на положение равновесия. Типы химических связей.
реферат [127,3 K], добавлен 13.01.2011Основы формальной кинетики. Понятия и определения. Гипотеза и определения (по Вант-Гоффу). Химический элементарный акт в теориях активации. Активационное уравнение Аррениуса. Молекулярные модели химического элементарного акта. Теория Активных Соударений.
реферат [143,5 K], добавлен 29.01.2009
