Ķīmiskās reakcijas ātruma temperatūras koeficients (van't Hoff noteikums). Reakcijas ātruma aprēķini, izmantojot reakcijas ātruma temperatūras koeficientu
Faktori, kas ietekmē reakcijas gaitu
Cilvēka organismā dzīvā šūnā notiek tūkstošiem enzīmu reakciju. Tomēr daudzpakāpju procesu ķēdē atšķirība starp atsevišķu reakciju ātrumiem ir diezgan liela. Tādējādi pirms olbaltumvielu molekulu sintēzes šūnā ir vēl vismaz divi posmi: pārneses RNS sintēze un ribosomu sintēze. Bet laiks, kurā tRNS molekulu koncentrācija dubultojas, ir 1,7 minūtes, olbaltumvielu molekulu - 17 minūtes, bet ribosomu - 170 minūtes. Lēnas (ierobežojošās) stadijas kopējā procesa ātrums, mūsu piemērā ribosomu sintēzes ātrums. Ierobežojošas reakcijas klātbūtne nodrošina augstu uzticamību un elastību, kontrolējot tūkstošiem šūnā notiekošo reakciju. Pietiek novērot un regulēt tikai lēnākos no tiem. Šo daudzpakāpju sintēzes ātruma kontroles metodi sauc par minimālo principu. Tas ļauj būtiski vienkāršot un padarīt uzticamāku šūnā esošās autoregulācijas sistēmu.
Kinētikā izmantotās reakciju klasifikācijas: reakcijas, homogēnas, heterogēnas un mikroheterogēnas; vienkāršas un sarežģītas reakcijas (paralēlas, secīgas, konjugētas, ķēdes). Reakcijas elementārā akta molekularitāte. Kinētiskie vienādojumi. Reakcijas secība. Pus dzīve
Mikroheterogēnas reakcijas -
Reakcijas molekularitāti nosaka to molekulu skaits, kuras reakcijas elementārajā aktā nonāk ķīmiskā mijiedarbībā. Pamatojoties uz to, reakcijas tiek sadalītas monomolekulārās, bimolekulārās un trimolekulārās.
Tad A -> B tipa reakcijas būs monomolekulāras, piemēram:
a) C 16 H 34 (t ° C) -> C g H 18 + C 8 H 16 - ogļūdeņraža krekinga reakcija;
b) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - kalcija karbonāta termiskā sadalīšanās.
Tādas reakcijas kā A + B -> C vai 2A -> C ir bimolekulāras, piemēram:
a) C + 0 2 -> C0 2; b) 2Н 2 0 2 -> 2Н 2 0 + 0 2 utt.
Ir aprakstītas trimolekulāras reakcijas vispārīgie vienādojumi veids:
a) A + B + C D; b) 2A + B D; c) 3A D.
Piemēram: a) 2Н 2 + 0 2 2Н 2 0; b) 2NO + H2N20 + H20.
Reakcijas ātrums atkarībā no molekularitātes tiks izteikts ar vienādojumiem: a) V = k C A - monomolekulārai reakcijai; b) V \u003d uz C A C vai c) V \u003d uz C 2 A - bimolekulārai reakcijai; d) V \u003d k C C C e) V \u003d k C 2 A C vai e) V \u003d k C 3 A - trimolekulārai reakcijai.
Molekulitāte ir molekulu skaits, kas reaģē vienā elementārā ķīmiskā aktā.
Bieži vien reakcijas molekularitāti ir grūti noteikt, tātad vairāk formāla zīme- pasūtījums ķīmiskā reakcija.
Reakcijas secība ir vienāda ar summu koncentrācijas pakāpju rādītāji vienādojumā, kas izsaka reakcijas ātruma atkarību no reaģentu koncentrācijas (kinētiskais vienādojums).
Reakcijas secība visbiežāk nesakrīt ar molekularitāti, jo reakcijas mehānisms, t.i., reakcijas "elementārais akts" (skat. molekularitātes zīmes definīciju), ir grūti nosakāms.
Apskatīsim vairākus piemērus, kas ilustrē šo pozīciju.
1. Kristālu šķīšanas ātrumu apraksta nulles kārtas kinētikas vienādojumi, neskatoties uz reakcijas monomolekulāro raksturu: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k " C (AgCl (ra)) - p - blīvums un ir nemainīga vērtība, t.i., šķīšanas ātrums nav atkarīgs no izšķīdušās vielas daudzuma (koncentrācijas).
2. Saharozes hidrolīzes reakcija: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (glikoze) + C 6 H 12 0 6 (fruktoze) ir bimolekulāra reakcija, bet tās kinētiku raksturo pirmās kārtas kinētika. vienādojums: V \u003d k * C cax , jo eksperimentālos apstākļos, tostarp organismā, ūdens koncentrācija ir nemainīga vērtība С(Н 2 0) - konst.
3. 
Ūdeņraža peroksīda sadalīšanās reakcija notiek ar katalizatoru, gan neorganisko jonu Fe 3+, metāliskā platīna Cu 2+, gan bioloģisko enzīmu, piemēram, katalāzes, līdzdalību. vispārējā forma:
2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, t.i., ir bimolekulārs.
Reakcijas ātruma atkarība no koncentrācijas. Pirmās, otrās un nulles kārtas reakciju kinētiskie vienādojumi. Eksperimentālās metodes reakciju ātruma un ātruma konstantes noteikšanai.
Reakcijas ātruma atkarība no temperatūras. Van't Hoff noteikums. Temperatūras koeficients reakcijas ātrums un tā īpašības bioķīmiskiem procesiem.
γ ir reakcijas ātruma temperatūras koeficients.
fiziskā nozīmeγ vērtība slēpjas faktā, ka tas parāda, cik reižu mainās reakcijas ātrums, mainoties temperatūrai katriem 10 grādiem.
15. Aktīvo sadursmju teorijas jēdziens. Reakcijas enerģētiskais profils; aktivizācijas enerģija; Arrēnija vienādojums. Steriskā faktora loma. Pārejas stāvokļa teorijas jēdziens.
Ātruma konstantes, aktivācijas enerģijas un temperatūras attiecību apraksta Arrēnija vienādojums: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, kur k t un k 0 ir ātruma konstantes temperatūrā T un T e e ir bāze naturālais logaritms, A ir steriskais faktors.
Steriskais faktors A nosaka divu reaģējošu daļiņu sadursmes iespējamību aktīvais centrs molekulas. Šis faktors ir īpaši svarīgs bioķīmiskajām reakcijām ar biopolimēriem. Plkst skābju-bāzes reakcijas H + -jonam jāreaģē ar terminālo karboksilgrupu - COO. "Tomēr ne katra H + -jona sadursme ar proteīna molekulu novedīs pie šādas reakcijas. Tikai tās sadursmes, kuras tiek tieši veiktas atsevišķos makromolekulu punktos, t.s. aktīvajiem centriem, būs efektīva.
No Arrēnija vienādojuma izriet, ka jo lielāka ir ātruma konstante, jo zemāka ir aktivācijas enerģija E un augstāka procesa temperatūra T.
336. uzdevums.
150°C temperatūrā daļa reakcijas beidzas 16 minūtēs. Ņemot reakcijas ātruma temperatūras koeficientu, kas vienāds ar 2,5, aprēķiniet, cik ilgi šī reakcija beigsies, ja tā tiks veikta: a) pie 20 0 °С; b) 80°C temperatūrā.
Lēmums:
Saskaņā ar van't Hoff likumu ātruma atkarību no temperatūras izsaka ar vienādojumu:
v t un k t - reakcijas ātrums un ātruma konstante t°C temperatūrā; v (t + 10) un k (t + 10) vienādas vērtības temperatūrā (t + 10 0 C); - reakcijas ātruma temperatūras koeficients, kura vērtība lielākajai daļai reakciju ir diapazonā no 2 līdz 4.
a) Ņemot vērā, ka ķīmiskās reakcijas ātrums noteiktā temperatūrā ir apgriezti proporcionāls tās norises ilgumam, uzdevuma nosacījumā dotos datus aizstājam ar formulu, kas kvantitatīvi izsaka van't Hoff likumu, iegūstam :
b) Tā kā šī reakcija norisinās ar temperatūras pazemināšanos, tad noteiktā temperatūrā šīs reakcijas ātrums ir tieši proporcionāls tās norises ilgumam, uzdevuma nosacījumā dotos datus aizstājam ar formulu, kas kvantitatīvi izsaka van't Hoff noteikums, mēs iegūstam:
Atbilde: a) pie 200 0 С t2 = 9,8 s; b) pie 80 0 С t3 = 162 h 1 min 16 s.
337. uzdevums.
Vai mainīsies reakcijas ātruma konstantes vērtība: a) nomainot vienu katalizatoru ar citu; b) kad mainās reaģentu koncentrācijas?
Lēmums:
Reakcijas ātruma konstante ir vērtība, kas ir atkarīga no reaģentu īpašībām, temperatūras un katalizatoru klātbūtnes, bet nav atkarīga no reaģentu koncentrācijas. Tas var būt vienāds ar reakcijas ātrumu gadījumā, ja reaģentu koncentrācijas ir vienādas ar vienību (1 mol/l).
a) Kad vienu katalizatoru aizstāj ar citu, noteiktās ķīmiskās reakcijas ātrums mainīsies vai palielināsies. Ja tiek izmantots katalizators, ķīmiskās reakcijas ātrums palielināsies un attiecīgi palielināsies reakcijas ātruma konstantes vērtība. Reakcijas ātruma konstantes vērtības izmaiņas notiks arī tad, kad vienu katalizatoru aizstāj ar citu, kas palielinās vai samazinās šīs reakcijas ātrumu attiecībā pret sākotnējo katalizatoru.
b) Mainoties reaģentu koncentrācijai, mainīsies reakcijas ātruma vērtības, un reakcijas ātruma konstantes vērtība nemainīsies.
338. uzdevums.
Vai reakcijas termiskais efekts ir atkarīgs no tās aktivācijas enerģijas? Pamato atbildi.
Lēmums:
Reakcijas termiskais efekts ir atkarīgs tikai no sistēmas sākuma un beigu stāvokļa un nav atkarīgs no procesa starpposmiem. Aktivizācijas enerģija ir enerģijas pārpalikums, kam jābūt vielu molekulām, lai to sadursme izraisītu jaunas vielas veidošanos. Aktivizācijas enerģiju var mainīt, paaugstinot vai pazeminot temperatūru, attiecīgi pazeminot vai paaugstinot. Katalizatori pazemina aktivācijas enerģiju, bet inhibitori pazemina to.
Tādējādi aktivācijas enerģijas izmaiņas izraisa reakcijas ātruma izmaiņas, bet ne reakcijas siltuma izmaiņas. Reakcijas termiskais efekts ir nemainīga vērtība, un tā nav atkarīga no konkrētās reakcijas aktivācijas enerģijas izmaiņām. Piemēram, reakcija uz amonjaka veidošanos no slāpekļa un ūdeņraža ir:
Šī reakcija ir eksotermiska, > 0). Reakcija norit, samazinoties reaģējošo daļiņu molu skaitam un gāzveida vielu molu skaitam, kas noved pie sistēmas no mazāk stabila stāvokļa uz stabilāku, samazinās entropija,< 0. Данная реакция в normāli apstākļi neizplūst (tas ir iespējams tikai ar pietiekamu daudzumu zemas temperatūras). Katalizatora klātbūtnē aktivācijas enerģija samazinās un reakcijas ātrums palielinās. Bet gan pirms katalizatora lietošanas, gan tā klātbūtnē reakcijas termiskais efekts nemainās, reakcijai ir šāda forma:
339. uzdevums.
Kurai reakcijai, tiešai vai apgrieztai, aktivācijas enerģija ir lielāka, ja tiešā reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos?
Lēmums:
Atšķirība starp tiešās un reversās reakcijas aktivācijas enerģiju ir termiskais efekts: H \u003d E a (piem.) - E a (arr.) . Šī reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos, t.i. ir eksotermisks,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (piem.)< Е а(обр.) .
Atbilde: E a (piem.)< Е а(обр.) .
340. uzdevums.
Cik reizes palielināsies reakcijas ātrums pie 298 K, ja tās aktivācijas enerģija tiek samazināta par 4 kJ/mol?
Lēmums:
Apzīmēsim aktivācijas enerģijas samazināšanos ar Ea un reakcijas ātruma konstantes pirms un pēc aktivācijas enerģijas samazināšanās attiecīgi ar k un k. Izmantojot Arrēnija vienādojumu, iegūstam:
E a ir aktivācijas enerģija, k un k" ir reakcijas ātruma konstantes, T ir temperatūra K (298).
Aizvietojot uzdevuma datus pēdējā vienādojumā un, izsakot aktivācijas enerģiju džoulos, mēs aprēķinām reakcijas ātruma pieaugumu:
Atbilde: 5 reizes.
Temperatūra un reakcijas ātrums
Fiksētā temperatūrā reakcija ir iespējama, ja mijiedarbībā esošajām molekulām ir noteikts enerģijas daudzums. Arrēnijs to sauca par lieko enerģiju aktivizācijas enerģija , un pašas molekulas aktivizēts.
Saskaņā ar Arrhenius, ātruma konstante k un aktivizācijas enerģija E a ir saistīti ar attiecību, ko sauc par Arrēnija vienādojumu:
Šeit A ir preeksponenciālais faktors, R ir universālā gāzes konstante, T ir absolūtā temperatūra.
Tādējādi nemainīgā temperatūrā nosaka reakcijas ātrumu E a. Vairāk E a, jo mazāks ir aktīvo molekulu skaits un reakcija norit lēnāk. Kad samazinās E aātrums palielinās un E a= 0 reakcija norit momentāni.
Vērtība E a raksturo reaģējošo vielu raksturu un tiek noteikts eksperimentāli no atkarības k = f(T). Ierakstot vienādojumu (5.3) logaritmiskā formā un atrisinot to konstantēm divās temperatūrās, mēs atrodam E a:
γ ir ķīmiskās reakcijas ātruma temperatūras koeficients. Van't Hoff noteikumam ir ierobežots pielietojums, jo γ vērtība ir atkarīga no temperatūras un ārpus reģiona E a= 50–100 kJ ∙ mol–1 šis noteikums vispār netiek izpildīts.
Uz att. 5.4. redzams, ka enerģija, kas iztērēta sākotnējo produktu pārejai uz aktīvo stāvokli (A * - aktivizēts komplekss), pēc tam pilnībā vai daļēji tiek izstarots pārejas laikā uz galaproduktiem. Starpība starp sākotnējo un gala produktu enerģiju nosaka Δ H reakcija, kas nav atkarīga no aktivācijas enerģijas.
Tādējādi, ceļā no sākotnējā stāvokļa uz gala stāvokli, sistēmai jāpārvar enerģijas barjera. Tikai aktīvajām molekulām, kurām sadursmes brīdī ir nepieciešamais enerģijas pārpalikums, kas vienāds ar E a, var pārvarēt šo barjeru un iesaistīties ķīmiskā mijiedarbībā. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās aktīvo molekulu īpatsvars reakcijas vidē.
Preeksponenciālais reizinātājsA raksturo kopējais skaits sadursmes. Reakcijām ar vienkāršām molekulām A tuvu teorētiskai sadursmes lielumam Z, t.i. A = Z aprēķina pēc gāzu kinētiskās teorijas. Sarežģītām molekulām A ≠ Z, tāpēc ir nepieciešams ieviest sterisko faktoru P:
Šeit Z ir visu sadursmju skaits, P ir labvēlīgo sadursmju daļa telpiskā attiecība(ņem vērtības no 0 līdz ), ir aktīvo, t.i., enerģētiski labvēlīgo sadursmju daļa.
Ātruma konstantes dimensiju iegūst no attiecības
Analizējot izteiksmi (5.3), mēs nonākam pie secinājuma, ka reakcijas paātrināšanai ir divas pamata iespējas:
a) temperatūras paaugstināšanās,
b) aktivācijas enerģijas samazināšanās.
Uzdevumi un testi par tēmu "Ķīmiskā kinētika. Temperatūra un reakcijas ātrums"
- Ķīmiskās reakcijas ātrums. Katalizatori - Ķīmisko reakciju klasifikācija un to norises modeļi 8.–9. klase
Nodarbības: 5 Uzdevumi: 8 Viktorīnas: 1
Ķīmiskās reakcijas ātrums ir atkarīgs no temperatūras, un, temperatūrai paaugstinoties, reakcijas ātrums palielinās. Holandiešu zinātnieks Vant Hofs parādīja, ka, temperatūrai paaugstinoties par 10 grādiem, vairuma reakciju ātrums palielinās 2-4 reizes;
VT 2 = VT 1 *y (T2-T1)/10
kur VT 2 un VT 1 ir reakcijas ātrumi temperatūrā T 2 un T 1; y ir reakcijas ātruma temperatūras koeficients, kas parāda, cik reižu reakcijas ātrums palielinājās, temperatūrai paaugstinoties par 10K.
Pie reaģenta koncentrācijas 1 mol/l reakcijas ātrums skaitliski ir vienāds ar ātruma konstanti k. Tad vienādojums parāda, ka ātruma konstante ir atkarīga no temperatūras tāpat kā procesa ātrums.
3. Uzrakstiet variantu eliminācijas (eliminācijas) reakcijai ar ūdeņraža halogenīda izdalīšanos.
C 2 H 5 Cl \u003d C 2 H 4 + HCl
Biļetes numurs 4
1. Kas ir "atommasa", " molekulmasa”, “vielas mols” un ko ņem par atommasas vienību (a.m.u.)?
ATOMAMASA - atoma masa atomu masas vienībās (a.m.u.). uz vienību a. e.m., tiek pieņemta 1/12 no oglekļa-12 izotopa masas.
a.u.m. \u003d 1/12 m 12 6 C \u003d 1,66 * 10 -24
MOLEKULSVARS - savienojuma molārā masa, kas attiecas uz 1/12 molārā masa oglekļa-12 atoms.
MOL - vielas daudzums, kas satur tādu pašu daļiņu vai struktūrvienību (atomi, joni, molekulas, radikāļi, elektroni, ekvivalenti utt.) skaitu kā 12 a. e.m. oglekļa-12 izotops.
Formula reakcijas ātruma palielināšanai katalizatora klātbūtnē.
Varat mainīt Ea vērtību (aktivizēšanas enerģija), izmantojot katalizatorus. Vielas, kas piedalās, bet netiek patērētas reakcijas procesā, sauc par katalizatoriem. Šo parādību sauc par katalīzi. Reakcijas ātruma palielināšanos katalizatora klātbūtnē nosaka pēc formulas
Atkarībā no tā, vai katalizators atrodas vienā fāzē ar reaģentiem vai veido neatkarīgu fāzi, runā par homogēnu vai neviendabīgu katalīzi. Katalītiskās darbības mehānisms tiem nav vienāds, tomēr abos gadījumos reakcija tiek paātrināta Ea samazināšanās dēļ. Ir vairāki specifiski katalizatori – inhibitori, kas samazina reakcijas ātrumu.
kur ir katalītiskā procesa parametri, V, k, Ea- nekatalītiskais process.
Uzrakstiet oglekli saturošu neorganisku vielu sadegšanas reakcijas skābeklī, norādot oksidētāju un reducētāju, kā arī oglekļa oksidācijas pakāpes pirms un pēc reakcijas.
C - reducētājs, oksidācijas process
O - oksidētājs, reducēšanas process
Biļetes numurs 5
1. Kas ir elementa "elektronegativitāte", "valence", "oksidācijas pakāpe" un kādi ir to noteikšanas pamatnoteikumi?
OKSIDĀCIJAS STĀVOKLIS - elementa atoma nosacīts lādiņš, kas iegūts, pieņemot, ka savienojums sastāv no joniem. Tas var būt pozitīvs, negatīvs, nulle, daļskaitlis, un to apzīmē ar arābu cipari ar “+” vai “-” zīmi elementa simbola augšējā labā indeksa veidā: C 1-, O 2-, H + , Mg 2+, N 3-, N 5+ , Cr 6+ .
Lai noteiktu savienojumā (jonā) esošā elementa oksidācijas pakāpi (s. o.), izmantojiet šādus noteikumus:
1 V vienkāršas vielas(H2, S8, P4) s. par. vienāds ar nulli.
2 Pastāvīga lpp. par. satur sārmu (E+) un sārmzemju (E2+) elementus, kā arī fluoru P-.
3 Ūdeņradim lielākajā daļā savienojumu ir s. par. H+ (H2O, CH4, HC1), hidrīdos - H- (-NaH, CaH2); ar. par. skābeklis, kā likums, ir vienāds ar -2 (O2-), peroksīdos (-O-O-) - 1 (O-).
4 Nemetālu bināros savienojumos negatīvs p. par. piešķirts elementam labajā pusē).
5 Algebriskā summa lpp. par. molekula ir nulle, jons - tā lādiņš.
Atomu spēju piesaistīt vai aizstāt noteiktu skaitu citu atomu sauc par VALENCI. Valences mērs ir elementam piesaistīto ūdeņraža vai skābekļa atomu skaits, ja ūdeņradis ir viens un skābeklis ir divvērtīgs.
336. uzdevums.
150°C temperatūrā daļa reakcijas beidzas 16 minūtēs. Ņemot reakcijas ātruma temperatūras koeficientu, kas vienāds ar 2,5, aprēķiniet, cik ilgi šī reakcija beigsies, ja tā tiks veikta: a) pie 20 0 °С; b) 80°C temperatūrā.
Lēmums:
Saskaņā ar van't Hoff likumu ātruma atkarību no temperatūras izsaka ar vienādojumu:
v t un k t - reakcijas ātrums un ātruma konstante t°C temperatūrā; v (t + 10) un k (t + 10) vienādas vērtības temperatūrā (t + 10 0 C); - reakcijas ātruma temperatūras koeficients, kura vērtība lielākajai daļai reakciju ir diapazonā no 2 līdz 4.
a) Ņemot vērā, ka ķīmiskās reakcijas ātrums noteiktā temperatūrā ir apgriezti proporcionāls tās norises ilgumam, uzdevuma nosacījumā dotos datus aizstājam ar formulu, kas kvantitatīvi izsaka van't Hoff likumu, iegūstam :
b) Tā kā šī reakcija norisinās ar temperatūras pazemināšanos, tad noteiktā temperatūrā šīs reakcijas ātrums ir tieši proporcionāls tās norises ilgumam, uzdevuma nosacījumā dotos datus aizstājam ar formulu, kas kvantitatīvi izsaka van't Hoff noteikums, mēs iegūstam:
Atbilde: a) pie 200 0 С t2 = 9,8 s; b) pie 80 0 С t3 = 162 h 1 min 16 s.
337. uzdevums.
Vai mainīsies reakcijas ātruma konstantes vērtība: a) nomainot vienu katalizatoru ar citu; b) kad mainās reaģentu koncentrācijas?
Lēmums:
Reakcijas ātruma konstante ir vērtība, kas ir atkarīga no reaģentu īpašībām, temperatūras un katalizatoru klātbūtnes, bet nav atkarīga no reaģentu koncentrācijas. Tas var būt vienāds ar reakcijas ātrumu gadījumā, ja reaģentu koncentrācijas ir vienādas ar vienību (1 mol/l).
a) Kad vienu katalizatoru aizstāj ar citu, noteiktās ķīmiskās reakcijas ātrums mainīsies vai palielināsies. Ja tiek izmantots katalizators, ķīmiskās reakcijas ātrums palielināsies un attiecīgi palielināsies reakcijas ātruma konstantes vērtība. Reakcijas ātruma konstantes vērtības izmaiņas notiks arī tad, kad vienu katalizatoru aizstāj ar citu, kas palielinās vai samazinās šīs reakcijas ātrumu attiecībā pret sākotnējo katalizatoru.
b) Mainoties reaģentu koncentrācijai, mainīsies reakcijas ātruma vērtības, un reakcijas ātruma konstantes vērtība nemainīsies.
338. uzdevums.
Vai reakcijas termiskais efekts ir atkarīgs no tās aktivācijas enerģijas? Pamato atbildi.
Lēmums:
Reakcijas termiskais efekts ir atkarīgs tikai no sistēmas sākuma un beigu stāvokļa un nav atkarīgs no procesa starpposmiem. Aktivizācijas enerģija ir enerģijas pārpalikums, kam jābūt vielu molekulām, lai to sadursme izraisītu jaunas vielas veidošanos. Aktivizācijas enerģiju var mainīt, paaugstinot vai pazeminot temperatūru, attiecīgi pazeminot vai paaugstinot. Katalizatori pazemina aktivācijas enerģiju, bet inhibitori pazemina to.
Tādējādi aktivācijas enerģijas izmaiņas izraisa reakcijas ātruma izmaiņas, bet ne reakcijas siltuma izmaiņas. Reakcijas termiskais efekts ir nemainīga vērtība, un tā nav atkarīga no konkrētās reakcijas aktivācijas enerģijas izmaiņām. Piemēram, reakcija uz amonjaka veidošanos no slāpekļa un ūdeņraža ir:
Šī reakcija ir eksotermiska, > 0). Reakcija norit, samazinoties reaģējošo daļiņu molu skaitam un gāzveida vielu molu skaitam, kas noved pie sistēmas no mazāk stabila stāvokļa uz stabilāku, samazinās entropija,< 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:
339. uzdevums.
Kurai reakcijai, tiešai vai apgrieztai, aktivācijas enerģija ir lielāka, ja tiešā reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos?
Lēmums:
Atšķirība starp tiešās un reversās reakcijas aktivācijas enerģiju ir vienāda ar termisko efektu: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Šī reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos, t.i. ir eksotermisks,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (piem.)< Е а(обр.) .
Atbilde: E a (piem.)< Е а(обр.) .
340. uzdevums.
Cik reizes palielināsies reakcijas ātrums pie 298 K, ja tās aktivācijas enerģija tiek samazināta par 4 kJ/mol?
Lēmums:
Apzīmēsim aktivācijas enerģijas samazināšanos ar Ea un reakcijas ātruma konstantes pirms un pēc aktivācijas enerģijas samazināšanās attiecīgi ar k un k. Izmantojot Arrēnija vienādojumu, iegūstam:
E a ir aktivācijas enerģija, k un k" ir reakcijas ātruma konstantes, T ir temperatūra K (298).
Aizvietojot uzdevuma datus pēdējā vienādojumā un, izsakot aktivācijas enerģiju džoulos, mēs aprēķinām reakcijas ātruma pieaugumu:
Atbilde: 5 reizes.