Основные представления химической кинетики
Химические реакции, протекающие в гетерогенной и гомогенной системах. Энергия активации химической реакции. Молекулярность реакции, определяемая числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется элементарный акт химического превращения.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.07.2015 |
| Размер файла | 37,9 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//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Основные представления химической кинетики
1. Скорость химической реакции. Энергия активации химической реакции
Химическая термодинамика изучает возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания химических процессов. Однако механизм и скорость процессов в химической термодинамике не рассматриваются. Область химии, изучающая молекулярный механизм химической реакции и скорость её протекания, называется химической кинетикой.
Скорость химической реакции
Различают химические реакции, протекающие в гетерогенной (гетерогенные реакции) и гомогенной (гомогенные реакции) системах.
Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идет во всем её объеме.
Если реакция протекает между веществами, образующими гетерогенную систему, то она может протекать только на поверхности раздела фаз.
Скоростью гомогенной реакции называется изменение количества вещества n, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции, за единицу времени в единице объема:
(29)
Отношение количества вещества к объему системы представляет собой молярную концентрацию, а, соответственно, приращение количества вещества - приращение молярной концентрации:
.
Тогда формула (29) принимает следующий вид:
, (30)
т.е. скоростью гомогенной реакции называется изменение концентрации какого-либо из веществ-участников реакции в единицу времени.
Скоростью гетерогенной реакции называется изменение количества вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз:
(31)
Рис. 14
Кривая 1 соответствует изменению концентрации реагентов.
Кривая 2 соответствует изменению концентрации продуктов реакции.
Энергия активации химической реакции
Для того, чтобы произошла химическая реакция, молекулы взаимодействующих веществ должны столкнуться. Не всякое столкновение молекул является эффективным, т. е. таким, чтобы произошло ослабление или разрыв связей между атомами во взаимодействующих молекулах и перегруппировка этих атомов в новые молекулы. Это происходит только в том случае, если энергия взаимодействующих молекул превышает некоторую пороговую энергию. Эта энергия получила название энергии активации: молекулы, обладающие энергией активации, называются активными молекулами. Только взаимодействие активных молекул приводит к протеканию химической реакции и образованию молекул нового вещества.
Любая химическая реакция начинается с разрыва или ослабления связей между атомами в молекулах исходных веществ, при этом реагирующие между собой вещества переходят в неустойчивое промежуточное состояние, характеризующееся большим запасом энергии. Это состояние называется активированным комплексом. Именно для его образования и необходима энергия активации. Активированный комплекс существует очень короткое время и распадается с образованием продуктов реакции, энергия при этом выделяется.
В простейшем случае активированный комплекс представляет собой конфигурацию атомов, в которой ослаблены старые связи и образованы слабые новые.
Активированный комплекс возникает как промежуточное состояние, как для прямой, так и для обратной реакций. Энергетически он отличается от исходных веществ на величину энергии активации прямой реакции, от конечных веществ - на величину энергии активации обратной реакции.
2. Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа
Скорость химической реакции зависит, прежде всего, от природы реагирующих веществ, а также от условий протекания реакции: концентрации, температуры, давления (для газовых реакций), от облучения и наличия катализаторов. химический реакция кинетика
Молекулярность реакции определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется элементарный акт химического превращения.
Различают моно -, би - и тримолекулярные реакции.
Рассмотрим реакцию, протекающей по уравнению
aA + bВ > продукты.….(32)
Чтобы осуществилось данное взаимодействие, молекулы веществ А и В должны столкнуться, при этом их суммарная энергия должна превышать среднюю энергию всех молекул на величину энергии активации. Доля таких молекул будет пропорциональна вероятности их столкновения. А эта вероятность, как вероятность сложного события, пропорциональна произведению вероятностей двух событий Л и В, т.е. что молекулы А и В одновременно окажутся в данной точке реакционного пространства Р(АВ) = Р(А)Р(В).
С другой стороны, вероятности Р(А) и Р(В) пропорциональны числу молекул А и В, т.е. пропорциональны их концентрации. Следовательно, вероятность одновременного присутствия молекул А и В в одной и той же точке будет пропорциональна произведению их концентраций.
Таким образом, скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ - закон действующих масс.
Для реакции вида (32) этот закон примет следующий вид:
, .. (33)
где СА и СВ - концентрации реагирующих веществ А и В соответственно; а и b - их стехиометрические коэффициенты; К -константа скорости реакции, численно равная скорости химической реакции, когда концентрации реагирующих веществ равны одному моль на литр, либо их произведение равно единице. К уже не зависит от концентрации реагирующих веществ, но зависит от температуры.
Уравнение (33) называется кинетическим уравнением реакции. Показатели а и b называются порядками реакции по веществам А и В соответственно. Их сумма (a + b) называется общим или суммарным порядком реакции.
Правило Вант-Гоффа
При увеличении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции возрастает в 2 - 4 раза:
, (34)
где , - скорости реакции при температурах T1 и Т2 соответственно; называется температурным коэффициентом скорости реакции, который показывает во сколько раз возрастает скорость реакции с увеличением температуры на 10 градусов.
С ростом температуры число активных молекул возрастает, следовательно и увеличивается скорость реакции.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Химическая 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 26.10.2008Понятие 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 25.05.2009Скорость 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 29.10.2014Основные 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 13.02.2015Определение константы равновесия реакции. Вычисление энергии активации реакции. Осмотическое давление раствора. Схема гальванического элемента. Вычисление молярной концентрации эквивалента вещества. Определение энергии активации химической реакции.
контрольная работа [21,8 K], добавлен 25.02.2014Понятие поверхности потенциальной энергии системы. Динамика химического акта. Путь химической реакции. Индексы реакционной способности. Реакции замещения сопряженных ароматических и гетероциклических соединений. Правила построения корреляционных диаграмм.
презентация [396,1 K], добавлен 22.10.2013Молекулярные, электронные и термохимические уравнения. Амфотерность гидроксида олова. Механизм образования ионной химической связи. Тепловой эффект реакции. Равновесие гетерогенной системы. Вяжущие свойства стройматериалов. Реакция "серебряного зеркала".
контрольная работа [49,8 K], добавлен 28.11.2011Изменение 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 28.04.2015Вещество или смесь веществ в определённом ограниченном объёме называют химической системой, а отдельные образующие данную систему вещества носят название её компонентов. Закон действующих масс. Действительная молекулярность реакции. Энергия активации.
доклад [22,4 K], добавлен 17.07.2008Ознакомление 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 25.10.2014Рассмотрение 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 14.01.2015Тепловой 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 13.01.2011Предмет 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 19.10.2014Исследование формальной кинетики процесса пиролиза углеводородов. Метод полуревращения как интегральный метод определения частного порядка реакции. Определение энергии активации. Уравнение Аррениуса. Определение порядка реакции интегральным методом.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 09.05.2014Зависимость химической реакции от концентрации реагирующих веществ при постоянной температуре. Скорость химических реакций в гетерогенных системах. Влияние концентрации исходных веществ и продуктов реакции на химическое равновесие в гомогенной системе.
контрольная работа [43,3 K], добавлен 04.04.2009Вычисление скорости омыления эфира при заданной константе для химической реакции. Определение активации реакции и построение графиков зависимости удельной и эквивалентной электрической проводимости растворов. Гальванический элемент и изменение энергии.
курсовая работа [132,3 K], добавлен 13.12.2010Протекание химической реакции в газовой среде. Значение термодинамической константы равновесия. Расчет теплового эффекта; ЭДС гальванического элемента. Определение массы йода; состава равновесных фаз. Адсорбция растворенного органического вещества.
контрольная работа [747,3 K], добавлен 10.09.2013Реакции основного органического синтеза, превращения олефинов и ацетиленов. Природа химической связи в п-комплексах переходных металлов. Поляризация молекулы олефина в п-комплексе. Реакция с нуклеофильными реагентами. Реакции п-комплекса.
реферат [470,1 K], добавлен 26.01.2009Определение 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 11.08.2013Процесс произведения нитробензола и составление материального баланса нитратора. Определение расхода реагентов и объёма реактора идеального смешения непрерывного действия при проведении реакции второго порядка. Расчет теплового эффекта химической реакции.
контрольная работа [247,6 K], добавлен 02.02.2011
