Քիմիական ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը (վանտ Հոֆի կանոն). Ռեակցիայի արագության հաշվարկներ՝ օգտագործելով ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը

Ռեակցիայի ընթացքի վրա ազդող գործոններ

Մարդու մարմնում կենդանի բջջում տեղի են ունենում հազարավոր ֆերմենտային ռեակցիաներ։ Այնուամենայնիվ, գործընթացների բազմաստիճան շղթայում անհատական ​​ռեակցիաների արագության տարբերությունը բավականին մեծ է: Այսպիսով, բջջի մեջ սպիտակուցի մոլեկուլների սինթեզին նախորդում է առնվազն ևս երկու փուլ՝ փոխանցման ՌՆԹ-ի սինթեզ և ռիբոսոմների սինթեզ։ Բայց ժամանակը, որի ընթացքում tRNA մոլեկուլների կոնցենտրացիան կրկնապատկվում է, կազմում է 1,7 րոպե, սպիտակուցների մոլեկուլները՝ 17 րոպե, իսկ ռիբոսոմները՝ 170 րոպե։ Դանդաղ (սահմանափակող) փուլի ընդհանուր գործընթացի արագությունը, մեր օրինակում, ռիբոսոմների սինթեզի արագությունը: Սահմանափակող ռեակցիայի առկայությունը ապահովում է բարձր հուսալիություն և ճկունություն բջիջում տեղի ունեցող հազարավոր ռեակցիաների վերահսկման գործում: Բավական է մնալ դիտարկման տակ և կարգավորել դրանցից միայն ամենադանդաղները։ Բազմաստիճան սինթեզի արագության վերահսկման այս մեթոդը կոչվում է նվազագույն սկզբունք։ Այն թույլ է տալիս զգալիորեն պարզեցնել և ավելի հուսալի դարձնել բջջի ինքնակարգավորման համակարգը։

Կինետիկայի մեջ օգտագործվող ռեակցիաների դասակարգումը՝ ռեակցիաներ, միատարր, տարասեռ և միկրոտարասեռ; պարզ և բարդ ռեակցիաներ (զուգահեռ, հաջորդական, խոնարհված, շղթայական): Ռեակցիայի տարրական ակտի մոլեկուլյարությունը. Կինետիկ հավասարումներ. Ռեակցիայի կարգը. Կես կյանք


Միկրետերոգեն ռեակցիաներ -

Ռեակցիայի մոլեկուլյարությունը որոշվում է ռեակցիայի տարրական ակտում քիմիական փոխազդեցության մեջ մտնող մոլեկուլների քանակով։ Այս հիման վրա ռեակցիաները բաժանվում են միամոլեկուլային, երկմոլեկուլային և եռամոլեկուլային։

Այնուհետև A -> B տիպի ռեակցիաները կլինեն միամոլեկուլային, օրինակ.

ա) C 16 H 34 (t ° C) -> C g H 18 + C 8 H 16 - ածխաջրածինների կոտրման ռեակցիա;

բ) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - կալցիումի կարբոնատի ջերմային տարրալուծում:
A + B -> C կամ 2A -> C - նման ռեակցիաները երկմոլեկուլային են, օրինակ.
ա) C + 0 2 -> C0 2; բ) 2Н 2 0 2 -> 2Н 2 0 + 0 2 և այլն:

Նկարագրված են տրիմոլեկուլային ռեակցիաները ընդհանուր հավասարումներտիպ:

ա) A + B + C D; բ) 2A + B D; գ) 3A Դ.

Օրինակ՝ ա) 2Н 2 + 0 2 2Н 2 0; բ) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0:

Մոլեկուլյարությունից կախված ռեակցիայի արագությունը կարտահայտվի հավասարումներով. ա) V = k C A - մոնոմոլեկուլային ռեակցիայի համար. բ) V \u003d-ից C A C-ում կամ գ) V \u003d-ից մինչև C 2 A - երկմոլեկուլային ռեակցիայի համար. դ) V \u003d k C C-ում C ե) V \u003d k C 2 A C in կամ ե) V \u003d k C 3 A - եռամոլեկուլային ռեակցիայի համար:


Մոլեկուլյարությունը մոլեկուլների քանակն է, որոնք արձագանքում են մեկ տարրական քիմիական գործողությամբ:

Հաճախ ռեակցիայի մոլեկուլյարությունը դժվար է հաստատել, ուստի ավելին պաշտոնական նշան- պատվեր քիմիական ռեակցիա.

Ռեակցիայի կարգը հավասար է գումարինկոնցենտրացիայի աստիճանների ցուցիչները հավասարման մեջ, որն արտահայտում է ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվների կոնցենտրացիայից (կինետիկ հավասարում).

Ռեակցիայի կարգը ամենից հաճախ չի համընկնում մոլեկուլյարության հետ, քանի որ ռեակցիայի մեխանիզմը, այսինքն՝ ռեակցիայի «տարրական ակտը» (տե՛ս մոլեկուլյարության նշանի սահմանումը), դժվար է հաստատել։

Դիտարկենք մի շարք օրինակներ, որոնք ցույց են տալիս այս դիրքորոշումը։

1. Բյուրեղների տարրալուծման արագությունը նկարագրվում է զրոյական կարգի կինետիկայի հավասարումներով՝ չնայած ռեակցիայի մոնոմոլեկուլային բնույթին՝ AgCl (TB) -> Ag + + CI», V = k C (AgCl (TB p = k. C (AgCl (ra)) - p - խտություն և հաստատուն արժեք է, այսինքն, լուծարման արագությունը կախված չէ լուծված նյութի քանակից (խտացումից):

2. Սախարոզայի հիդրոլիզի ռեակցիան՝ CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (գլյուկոզա) + C 6 H 12 0 6 (ֆրուկտոզա) երկմոլեկուլային ռեակցիա է, սակայն դրա կինետիկան նկարագրվում է առաջին կարգի կինետիկով։ V \u003d k * C cax, քանի որ փորձարարական պայմաններում, ներառյալ մարմնում, ջրի կոնցենտրացիան հաստատուն արժեք է С(Н 2 0) - կոնստ.

3.
Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծման ռեակցիան, որն ընթանում է կատալիզատորների, ինչպես անօրգանական իոնների Fe 3+, այնպես էլ մետաղական պլատինի Cu 2+ իոնների և կենսաբանական ֆերմենտների մասնակցությամբ, ինչպիսին է կատալազը. ընդհանուր ձև:

2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, այսինքն, երկմոլեկուլային է:

Ռեակցիայի արագության կախվածությունը կոնցենտրացիայից: Առաջին, երկրորդ և զրոյական կարգի ռեակցիաների կինետիկ հավասարումներ. Ռեակցիաների արագության և արագության հաստատունի որոշման փորձարարական մեթոդներ.



Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից: Վան Հոֆի կանոնը. Ջերմաստիճանի գործակիցըռեակցիայի արագությունը և դրա առանձնահատկությունները կենսաքիմիական գործընթացների համար:

γ-ը ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է:

ֆիզիկական իմաստγ-ի արժեքը կայանում է նրանում, որ այն ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է փոխվում ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանի փոփոխությամբ յուրաքանչյուր 10 աստիճանի համար:


15. Ակտիվ բախումների տեսության հայեցակարգը. Ռեակցիայի էներգետիկ պրոֆիլը; ակտիվացման էներգիա; Արրենիուսի հավասարումը. Ստերիիկ գործոնի դերը. Անցումային վիճակի տեսության հայեցակարգը.




Արագության հաստատունի, ակտիվացման էներգիայի և ջերմաստիճանի հարաբերությունը նկարագրվում է Արհենիուսի հավասարմամբ. k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, որտեղ k t և k 0 արագության հաստատուններն են T ջերմաստիճանում, իսկ T e e-ն հիմք է: բնական լոգարիթմը, A-ն ստերիկ գործոնն է:

Ստերիիկ Ա գործոնը որոշում է երկու արձագանքող մասնիկների բախման հավանականությունը ակտիվ կենտրոնմոլեկուլները. Այս գործոնը հատկապես կարևոր է բիոպոլիմերների հետ կենսաքիմիական ռեակցիաների համար: ժամը թթու-բազային ռեակցիաներ H + իոնը պետք է փոխազդի տերմինալ կարբոքսիլ խմբի հետ՝ COO: «Սակայն H+ իոնի յուրաքանչյուր բախում սպիտակուցի մոլեկուլի հետ չի հանգեցնի այս ռեակցիայի: Միայն այն բախումները, որոնք ուղղակիորեն իրականացվում են մակրոմոլեկուլների որոշակի կետերում, կոչված ակտիվ կենտրոններ, արդյունավետ կլինեն։

Արենիուսի հավասարումից հետևում է, որ որքան բարձր է արագության հաստատունը, այնքան ցածր է ակտիվացման էներգիան E և այնքան բարձր է պրոցեսի T ջերմաստիճանը։

Խնդիր 336.
150°C-ում որոշ ռեակցիաներ ավարտվում են 16 րոպեում: Հաշվի առնելով ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 2,5, հաշվարկեք, թե որքան ժամանակ կավարտվի այս ռեակցիան, եթե այն իրականացվի. ա) 20-ում. 0 °С; բ) 80°C ջերմաստիճանում:
Որոշում:
Վան Հոֆի կանոնի համաձայն՝ արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է հավասարմամբ.

v t և k t - ռեակցիայի արագությունը և արագության հաստատունը t ° C ջերմաստիճանում; v (t + 10) և k (t + 10) նույն արժեքները ջերմաստիճանում (t + 10 0 C); - ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որի արժեքը ռեակցիաների մեծ մասի համար գտնվում է 2-4 միջակայքում:

ա) Հաշվի առնելով, որ տվյալ ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի արագությունը հակադարձ համեմատական ​​է դրա ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է վանտ Հոֆի կանոնը, մենք ստանում ենք. :

բ) Քանի որ այս ռեակցիան ընթանում է ջերմաստիճանի նվազմամբ, ապա տվյալ ջերմաստիճանում այս ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է իր ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է Van't Hoff կանոնը, մենք ստանում ենք.

Պատասխանելա) 200 0 С t2 = 9,8 վրկ; բ) 80 0 С t3 = 162 ժ 1 րոպե 16 վրկ.

Խնդիր 337.
Արդյո՞ք ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կփոխվի՝ ա) մի կատալիզատորը մյուսով փոխարինելիս. բ) երբ փոխվում են ռեակտիվների կոնցենտրացիաները.
Որոշում:
Ռեակցիայի արագության հաստատունը մի արժեք է, որը կախված է ռեակտիվների բնույթից, ջերմաստիճանից և կատալիզատորների առկայությունից և կախված չէ ռեակտիվների կոնցենտրացիայից: Այն կարող է հավասար լինել ռեակցիայի արագությանը այն դեպքում, երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները հավասար են միասնության (1 մոլ/լ)։

ա) Երբ մի կատալիզատորը փոխարինվում է մյուսով, տվյալ քիմիական ռեակցիայի արագությունը կփոխվի կամ կաճի: Եթե ​​կատալիզատոր օգտագործվում է, քիմիական ռեակցիայի արագությունը կաճի, և ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը համապատասխանաբար կաճի: Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքի փոփոխություն տեղի կունենա նաև, երբ մի կատալիզատորը փոխարինվի մյուսով, ինչը կավելացնի կամ կնվազի այս ռեակցիայի արագությունը սկզբնական կատալիզատորի համեմատ:

բ) Երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիան փոխվում է, ռեակցիայի արագության արժեքները կփոխվեն, և ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը չի փոխվի:

Խնդիր 338.
Արդյո՞ք ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է դրա ակտիվացման էներգիայից: Պատասխանը հիմնավորե՛ք.
Որոշում:
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է միայն համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակից և կախված չէ գործընթացի միջանկյալ փուլերից։ Ակտիվացման էներգիան այն ավելորդ էներգիան է, որը պետք է ունենան նյութերի մոլեկուլները, որպեսզի դրանց բախումը հանգեցնի նոր նյութի առաջացմանը: Ակտիվացման էներգիան կարող է փոխվել ջերմաստիճանը բարձրացնելով կամ իջեցնելով, համապատասխանաբար այն իջեցնելով կամ ավելացնելով: Կատալիզատորները նվազեցնում են ակտիվացման էներգիան, իսկ ինհիբիտորները՝ այն:

Այսպիսով, ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունը հանգեցնում է ռեակցիայի արագության փոփոխության, բայց ոչ ռեակցիայի ջերմության փոփոխության։ Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հաստատուն արժեք է և կախված չէ տվյալ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունից: Օրինակ, ազոտից և ջրածնից ամոնիակի առաջացման ռեակցիան հետևյալն է.

Այս ռեակցիան էկզոթերմիկ է, > 0): Ռեակցիան ընթանում է արձագանքող մասնիկների և գազային նյութերի մոլերի քանակի նվազմամբ, ինչը համակարգը ավելի քիչ կայուն վիճակից բերում է ավելի կայուն վիճակի, էնտրոպիան նվազում է,< 0. Данная реакция в նորմալ պայմաններչի արտահոսում (դա հնարավոր է միայն բավարար չափով ցածր ջերմաստիճաններ): Կատալիզատորի առկայության դեպքում ակտիվացման էներգիան նվազում է, և ռեակցիայի արագությունը մեծանում է: Բայց, ինչպես կատալիզատորի օգտագործումից առաջ, այնպես էլ դրա առկայության դեպքում, ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը չի փոխվում, ռեակցիան ունի ձև.

Խնդիր 339.
Ո՞ր ռեակցիայի դեպքում՝ ուղիղ թե հակադարձ, ակտիվացման էներգիան ավելի մեծ է, եթե ուղիղ ռեակցիան ընթանում է ջերմության արտազատմամբ։
Որոշում:
Ուղղակի և հակադարձ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիաների տարբերությունն այն է ջերմային ազդեցություն H \u003d E a (օրինակ) - E a (arr.) . Այս ռեակցիան ընթանում է ջերմության արձակմամբ, այսինքն. էկզոտերմիկ է,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (օրինակ)< Е а(обр.) .

Պատասխան. E a (օրինակ)< Е а(обр.) .

Խնդիր 340.
Քանի՞ անգամ կաճի 298 Կ-ում ընթացող ռեակցիայի արագությունը, եթե նրա ակտիվացման էներգիան կրճատվի 4 կՋ/մոլով:
Որոշում:
Ակտիվացման էներգիայի նվազումը Ea-ով, իսկ ռեակցիայի արագության հաստատունները` ակտիվացման էներգիայի նվազումից առաջ և հետո, համապատասխանաբար նշանակենք k և k-ով: Օգտագործելով Arrhenius-ի հավասարումը, ստանում ենք.

E a-ն ակտիվացման էներգիան է, k-ն և k»-ը ռեակցիայի արագության հաստատուններն են, T-ը ջերմաստիճանն է K-ում (298):
Խնդրի տվյալները փոխարինելով վերջին հավասարման մեջ և ակտիվացման էներգիան արտահայտելով ջոուլներով՝ հաշվարկում ենք ռեակցիայի արագության աճը.

Պատասխանել: 5 անգամ:

Ջերմաստիճանը և ռեակցիայի արագությունը

Ֆիքսված ջերմաստիճանում ռեակցիան հնարավոր է, եթե փոխազդող մոլեկուլներն ունեն որոշակի քանակությամբ էներգիա։ Արրենիուսն այս ավելորդ էներգիան անվանեց ակտիվացման էներգիա , և հենց իրենք՝ մոլեկուլները ակտիվացված.

Ըստ Արենիուսի, փոխարժեքի հաստատուն կև ակտիվացման էներգիա Ե ակապված են մի առնչությամբ, որը կոչվում է Արենիուսի հավասարում.

Այստեղ Անախաէքսպոնենցիալ գործոնն է, Ռհամընդհանուր գազի հաստատուն է, Տբացարձակ ջերմաստիճանն է։

Այսպիսով, հաստատուն ջերմաստիճանում ռեակցիայի արագությունը որոշում է Ե ա. Որքան ավելի շատ Ե ա, որքան փոքր է ակտիվ մոլեկուլների թիվը և այնքան դանդաղ է ընթանում ռեակցիան։ Երբ նվազում Ե աարագությունը մեծանում է և Ե ա= 0 ռեակցիան ընթանում է ակնթարթորեն:

Արժեք Ե աբնութագրում է արձագանքող նյութերի բնույթը և փորձնականորեն որոշվում է կախվածությունից կ = զ(Տ): Գրելով (5.3) հավասարումը լոգարիթմական ձևով և լուծելով այն հաստատունների համար երկու ջերմաստիճանում, մենք գտնում ենք. Ե ա:

γ-ը քիմիական ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է: Van't Hoff կանոնը սահմանափակ կիրառություն ունի, քանի որ γ-ի արժեքը կախված է ջերմաստիճանից և տարածաշրջանից դուրս Ե ա= 50–100 կՋ ∙ mol–1 այս կանոնն ընդհանրապես չի կատարվում։

Նկ. 5.4 երևում է, որ սկզբնական արտադրանքները ակտիվ վիճակի տեղափոխելու վրա ծախսվող էներգիան (A * - ակտիվացված համալիր) այնուհետև ամբողջությամբ կամ մասամբ վերաթողարկվում է վերջնական արտադրանքին անցնելու ընթացքում: Սկզբնական և վերջնական արտադրանքի էներգիաների տարբերությունը որոշում է Δ Հռեակցիա, որը կախված չէ ակտիվացման էներգիայից:

Այսպիսով, սկզբնական վիճակից վերջնական վիճակի ճանապարհին համակարգը պետք է հաղթահարի էներգետիկ արգելքը։ Միայն ակտիվ մոլեկուլները, որոնք բախման պահին ունեն անհրաժեշտ էներգիայի ավելցուկ, որը հավասար է Ե ա, կարող է հաղթահարել այս արգելքը և մտնել քիմիական փոխազդեցության մեջ։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիայի միջավայրում ակտիվ մոլեկուլների մասնաբաժինը մեծանում է:

Preexponential բազմապատկիչԱբնութագրում է ընդհանուր թիվըբախումներ. Պարզ մոլեկուլների հետ ռեակցիաների համար Ամոտ տեսական բախման մեծությանը Զ, այսինքն. Ա = Զհաշվարկված գազերի կինետիկ տեսությունից: Բարդ մոլեկուլների համար ԱԶ, ուստի անհրաժեշտ է ներկայացնել ստերիկ գործոնը Պ:

Այստեղ Զբոլոր բախումների թիվն է, Պբախումների բարենպաստ մասն է տարածական հարաբերություն(ընդունում է արժեքներ 0-ից մինչև ), ակտիվ, այսինքն՝ էներգետիկ բարենպաստ բախումների մասնաբաժինն է։

Հարաբերությունից ստացվում է արագության հաստատունի չափը

Վերլուծելով արտահայտությունը (5.3), մենք գալիս ենք այն եզրակացության, որ ռեակցիան արագացնելու երկու հիմնարար հնարավորություն կա.
ա) ջերմաստիճանի բարձրացում,
բ) ակտիվացման էներգիայի նվազում.

Առաջադրանքներ և թեստեր «Քիմիական կինետիկա. ջերմաստիճան և ռեակցիայի արագություն» թեմայով.

  • Քիմիական ռեակցիայի արագությունը. Կատալիզատորներ - Քիմիական ռեակցիաների և դրանց ընթացքի օրինաչափությունների դասակարգում 8-9-րդ դասարաններ

    Դասեր՝ 5 առաջադրանք՝ 8 վիկտորինա՝ 1

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը կախված է ջերմաստիճանից, և երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ռեակցիայի արագությունը մեծանում է։ Հոլանդացի գիտնական Վան Հոֆը ցույց է տվել, որ երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 աստիճանով, ռեակցիաների մեծ մասի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ;

VT 2 = VT 1 *y (T2-T1) / 10

Որտեղ VT 2 և VT 1 արձագանքման արագություններն են T 2 և T 1 ջերմաստիճաններում; y-ը ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է ավելացել ռեակցիայի արագությունը 10K-ով ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

Ռեակտիվ նյութի 1 մոլ/լ կոնցենտրացիայի դեպքում ռեակցիայի արագությունը թվայինորեն հավասար է k արագության հաստատունին։ Այնուհետև հավասարումը ցույց է տալիս, որ արագության հաստատունը կախված է ջերմաստիճանից այնպես, ինչպես գործընթացի արագությունը:

3. Գրի՛ր հալոգենաջրածնի արտազատմամբ վերացման (վերացման) ռեակցիայի տարբերակը.

C 2 H 5 Cl \u003d C 2 H 4 + HCl

Տոմս 4

1. Ի՞նչ է «ատոմային զանգվածը», մոլեկուլային զանգված», «նյութի խալ» և ի՞նչ է ընդունվում որպես ատոմային զանգվածի միավոր (a.m.u.):

ԱՏՈՄԱԿԱՆ ԶԱՆԳՎԱԾ - ատոմի զանգվածը ատոմային զանգվածի միավորներով (a.m.u.): մեկ միավորի համար ա. մ., ընդունված է ածխածին-12 իզոտոպի զանգվածի 1/12-ը։

a.u.m. \u003d 1/12 մ 12 6 C \u003d 1,66 * 10 -24

ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՔԱՇԻՆ - միացության մոլային զանգվածը՝ 1/12 մոլային զանգվածածխածին-12 ատոմ.

MOL - նյութի քանակությունը, որը պարունակում է նույն թվով մասնիկներ կամ կառուցվածքային միավորներ (ատոմներ, իոններ, մոլեկուլներ, ռադիկալներ, էլեկտրոններ, համարժեքներ և այլն), ինչ 12 ա. e.m. իզոտոպ ածխածին-12.

Կատալիզատորի առկայության դեպքում ռեակցիայի արագության բարձրացման բանաձևը.

Դուք կարող եք փոխել Ea-ի արժեքը (ակտիվացման էներգիա) օգտագործելով կատալիզատորներ: Նյութերը, որոնք մասնակցում են, բայց չեն սպառվում ռեակցիայի գործընթացում, կոչվում են կատալիզատորներ։ Այս երեւույթն ինքնին կոչվում է կատալիզ։ Կատալիզատորի առկայության դեպքում ռեակցիայի արագության աճը որոշվում է բանաձևով

Կախված նրանից, թե կատալիզատորը ռեակտիվների հետ նույն փուլում է, թե անկախ փուլ է կազմում, խոսվում է համասեռ կամ տարասեռ կատալիզի մասին։ Նրանց համար կատալիտիկ գործողության մեխանիզմը նույնը չէ, սակայն երկու դեպքում էլ ռեակցիան արագանում է Ea-ի նվազման պատճառով։ Կան մի շարք հատուկ կատալիզատորներ՝ ինհիբիտորներ, որոնք նվազեցնում են ռեակցիայի արագությունը։

որտեղ են կատալիտիկ պրոցեսի պարամետրերը, V, k, Ea- ոչ կատալիտիկ գործընթաց:

Գրի՛ր թթվածնում ածխածին պարունակող անօրգանական նյութերի այրման ռեակցիաները՝ նշելով օքսիդացնող և վերականգնող նյութը, ինչպես նաև ածխածնի օքսիդացման աստիճանները ռեակցիայից առաջ և հետո։

C - նվազեցնող նյութ, օքսիդացման գործընթաց

O - օքսիդացնող նյութ, նվազեցման գործընթաց

Տոմս թիվ 5

1. Ի՞նչ է տարրի «էլեկտրբացասականությունը», «վալենտությունը», «օքսիդացման վիճակը» և որո՞նք են դրանք որոշելու հիմնական կանոնները։

ՕՔՍԻԴԱՑՄԱՆ ՎԻՃԱԿ - տարրի ատոմի պայմանական լիցք, որը ստացվում է այն ենթադրությամբ, որ միացությունը բաղկացած է իոններից։ Այն կարող է լինել դրական, բացասական, զրո, կոտորակային և նշվում է արաբական թվով «+» կամ «-» նշանով տարրի խորհրդանիշի վերին աջ ցուցիչի տեսքով՝ C 1-, O 2-, H +: , Mg 2+, N 3-, N 5+, Cr 6+:

Միացության (իոնում) տարրի օքսիդացման աստիճանը (ս. օ.) որոշելու համար օգտագործեք հետևյալ կանոնները:

1 Վ պարզ նյութեր(H2, S8, P4) s. մասին. հավասար է զրոյի։

2 Constant p. մասին. ունեն ալկալային (E+) և հողալկալիական (E2+) տարրեր, ինչպես նաև ֆտոր P-։

3 Միացությունների մեծ մասում ջրածինը ունի s. մասին. H + (H2O, CH4, HC1), հիդրիդներում - H- (-NaH, CaH2); հետ։ մասին. թթվածինը, որպես կանոն, հավասար է -2 (O2-), պերօքսիդներում (-O-O-)՝ 1 (O-):

4 Ոչ մետաղների երկուական միացություններում բացասական պ. մասին. նշանակված է աջ կողմում գտնվող տարրին):

5 Հանրահաշվական գումար էջ. մասին. մոլեկուլը զրո է, իոնը՝ նրա լիցքը։

Ատոմի՝ որոշակի թվով այլ ատոմներ կցելու կամ փոխարինելու ունակությունը կոչվում է ՎԱԼԵՆՍ։ Վալենտության չափանիշը տարրին կցված ջրածնի կամ թթվածնի ատոմների թիվն է, պայմանով, որ ջրածինը մեկ է, իսկ թթվածինը երկվալենտ:

Խնդիր 336.
150°C-ում որոշ ռեակցիաներ ավարտվում են 16 րոպեում: Հաշվի առնելով ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 2,5, հաշվարկեք, թե որքան ժամանակ կավարտվի այս ռեակցիան, եթե այն իրականացվի. ա) 20-ում. 0 °С; բ) 80°C ջերմաստիճանում:
Որոշում:
Վան Հոֆի կանոնի համաձայն՝ արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է հավասարմամբ.

v t և k t - ռեակցիայի արագությունը և արագության հաստատունը t ° C ջերմաստիճանում; v (t + 10) և k (t + 10) նույն արժեքները ջերմաստիճանում (t + 10 0 C); - ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որի արժեքը ռեակցիաների մեծ մասի համար գտնվում է 2-4 միջակայքում:

ա) Հաշվի առնելով, որ տվյալ ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի արագությունը հակադարձ համեմատական ​​է դրա ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է վանտ Հոֆի կանոնը, մենք ստանում ենք. :

բ) Քանի որ այս ռեակցիան ընթանում է ջերմաստիճանի նվազմամբ, ապա տվյալ ջերմաստիճանում այս ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է իր ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է Van't Hoff կանոնը, մենք ստանում ենք.

Պատասխանելա) 200 0 С t2 = 9,8 վրկ; բ) 80 0 С t3 = 162 ժ 1 րոպե 16 վրկ.

Խնդիր 337.
Արդյո՞ք ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կփոխվի՝ ա) մի կատալիզատորը մյուսով փոխարինելիս. բ) երբ փոխվում են ռեակտիվների կոնցենտրացիաները.
Որոշում:
Ռեակցիայի արագության հաստատունը մի արժեք է, որը կախված է ռեակտիվների բնույթից, ջերմաստիճանից և կատալիզատորների առկայությունից և կախված չէ ռեակտիվների կոնցենտրացիայից: Այն կարող է հավասար լինել ռեակցիայի արագությանը այն դեպքում, երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները հավասար են միասնության (1 մոլ/լ)։

ա) Երբ մի կատալիզատորը փոխարինվում է մյուսով, տվյալ քիմիական ռեակցիայի արագությունը կփոխվի կամ կաճի: Եթե ​​կատալիզատոր օգտագործվում է, քիմիական ռեակցիայի արագությունը կաճի, և ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը համապատասխանաբար կաճի: Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքի փոփոխություն տեղի կունենա նաև, երբ մի կատալիզատորը փոխարինվի մյուսով, ինչը կավելացնի կամ կնվազի այս ռեակցիայի արագությունը սկզբնական կատալիզատորի համեմատ:

բ) Երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիան փոխվում է, ռեակցիայի արագության արժեքները կփոխվեն, և ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը չի փոխվի:

Խնդիր 338.
Արդյո՞ք ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է դրա ակտիվացման էներգիայից: Պատասխանը հիմնավորե՛ք.
Որոշում:
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է միայն համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակից և կախված չէ գործընթացի միջանկյալ փուլերից։ Ակտիվացման էներգիան այն ավելորդ էներգիան է, որը պետք է ունենան նյութերի մոլեկուլները, որպեսզի դրանց բախումը հանգեցնի նոր նյութի առաջացմանը: Ակտիվացման էներգիան կարող է փոխվել ջերմաստիճանը բարձրացնելով կամ իջեցնելով, համապատասխանաբար այն իջեցնելով կամ ավելացնելով: Կատալիզատորները նվազեցնում են ակտիվացման էներգիան, իսկ ինհիբիտորները՝ այն:

Այսպիսով, ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունը հանգեցնում է ռեակցիայի արագության փոփոխության, բայց ոչ ռեակցիայի ջերմության փոփոխության։ Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հաստատուն արժեք է և կախված չէ տվյալ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունից: Օրինակ, ազոտից և ջրածնից ամոնիակի առաջացման ռեակցիան հետևյալն է.

Այս ռեակցիան էկզոթերմիկ է, > 0): Ռեակցիան ընթանում է արձագանքող մասնիկների և գազային նյութերի մոլերի քանակի նվազմամբ, ինչը համակարգը ավելի քիչ կայուն վիճակից բերում է ավելի կայուն վիճակի, էնտրոպիան նվազում է,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

Խնդիր 339.
Ո՞ր ռեակցիայի դեպքում՝ ուղիղ թե հակադարձ, ակտիվացման էներգիան ավելի մեծ է, եթե ուղիղ ռեակցիան ընթանում է ջերմության արտազատմամբ։
Որոշում:
Ուղղակի և հակադարձ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիաների տարբերությունը հավասար է ջերմային ազդեցությանը. H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Այս ռեակցիան ընթանում է ջերմության արձակմամբ, այսինքն. էկզոթերմիկ է,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (օրինակ)< Е а(обр.) .

Պատասխան. E a (օրինակ)< Е а(обр.) .

Խնդիր 340.
Քանի՞ անգամ կաճի 298 Կ-ում ընթացող ռեակցիայի արագությունը, եթե նրա ակտիվացման էներգիան կրճատվի 4 կՋ/մոլով:
Որոշում:
Ակտիվացման էներգիայի նվազումը Ea-ով, իսկ ռեակցիայի արագության հաստատունները` ակտիվացման էներգիայի նվազումից առաջ և հետո, համապատասխանաբար նշանակենք k և k-ով: Օգտագործելով Arrhenius-ի հավասարումը, ստանում ենք.

E a-ն ակտիվացման էներգիան է, k-ն և k»-ը ռեակցիայի արագության հաստատուններն են, T-ը ջերմաստիճանն է K-ում (298):
Խնդրի տվյալները փոխարինելով վերջին հավասարման մեջ և ակտիվացման էներգիան արտահայտելով ջոուլներով՝ հաշվարկում ենք ռեակցիայի արագության աճը.

Պատասխանել: 5 անգամ:

Հարցեր ունե՞ք

Հաղորդել տպագրական սխալի մասին

Տեքստը, որը պետք է ուղարկվի մեր խմբագիրներին.