Kimyasal reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı (van't Hoff kuralı). Reaksiyon Hızının Sıcaklık Katsayısı Kullanılarak Reaksiyon Hızı Hesaplamaları
Reaksiyonun seyrini etkileyen faktörler
İnsan vücudunda canlı bir hücrede binlerce enzimatik reaksiyon gerçekleşir. Bununla birlikte, çok aşamalı bir süreç zincirinde, bireysel reaksiyonların hızları arasındaki fark oldukça büyüktür. Bu nedenle, bir hücrede protein moleküllerinin sentezinden önce en az iki aşama daha gelir: transfer RNA'nın sentezi ve ribozomların sentezi. Ancak tRNA moleküllerinin konsantrasyonunun iki katına çıktığı süre 1,7 dakika, protein molekülleri - 17 dakika ve ribozomlar - 170 dakikadır. Yavaş (sınırlayıcı) aşamanın genel sürecinin hızı, örneğimizde ribozom sentezi hızı. Sınırlayıcı bir reaksiyonun varlığı, hücrede meydana gelen binlerce reaksiyonun kontrolünde yüksek güvenilirlik ve esneklik sağlar. Gözlem altında tutmak ve sadece en yavaşlarını düzenlemek yeterlidir. Çok aşamalı sentez oranını kontrol etmenin bu yöntemine minimum ilke denir. Hücredeki otoregülasyon sistemini önemli ölçüde basitleştirmeye ve daha güvenilir hale getirmeye izin verir.
Kinetikte kullanılan reaksiyonların sınıflandırılması: reaksiyonlar, homojen, heterojen ve mikroheterojen; basit ve karmaşık reaksiyonlar (paralel, sıralı, konjuge, zincir). Reaksiyonun temel eyleminin molekülerliği. Kinetik denklemler. Tepki sırası. Yarım hayat
Mikroheterojen reaksiyonlar -
Reaksiyonun molekülerliği, reaksiyonun temel eyleminde kimyasal etkileşime giren moleküllerin sayısı ile belirlenir. Bu temelde, reaksiyonlar monomoleküler, bimoleküler ve trimoleküler olarak ayrılır.
O zaman A -> B tipi reaksiyonlar monomoleküler olacaktır, örneğin:
a) C 16 H 34 (t ° C) -> C g H 18 + C 8 H 16 - hidrokarbon kırma reaksiyonu;
b) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - kalsiyum karbonatın termal ayrışması.
A + B -> C veya 2A -> C - gibi reaksiyonlar bimolekülerdir, örneğin:
a) C + 0 2 -> C0 2; b) 2H 2 0 2 -> 2H 2 0 + 0 2 vb.
Trimoleküler reaksiyonlar açıklanmıştır genel denklemler tip:
a) A + B + CD; b) 2A + BD; c) 3A D.
Örneğin: a) 2H 2 + 0 2 2H 2 0; b) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0.
Molekülerliğe bağlı reaksiyon hızı aşağıdaki denklemlerle ifade edilecektir: a) V = k C A - bir monomoleküler reaksiyon için; b) V \u003d ila CAC in veya c) V \u003d ila C2 A - bimoleküler bir reaksiyon için; d) V \u003d k C C in C e) V \u003d k C 2 A C in veya e) V \u003d k C 3 A - bir trimoleküler reaksiyon için.
Molekülerlik, bir temel kimyasal eylemde reaksiyona giren moleküllerin sayısıdır.
Genellikle reaksiyonun molekülerliğini belirlemek zordur, bu nedenle daha fazla resmi işaret- emir Kimyasal reaksiyon.
reaksiyon sırası toplamına eşittir reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığını ifade eden denklemdeki konsantrasyon derecelerinin göstergeleri (kinetik denklem).
Reaksiyonun sırası, reaksiyon mekanizmasının, yani reaksiyonun "temel eyleminin" (molekülerlik işaretinin tanımına bakınız) kurulmasının zor olması nedeniyle, çoğu zaman molekülerlik ile çakışmaz.
Bu konumu gösteren birkaç örneği ele alalım.
1. Kristallerin çözünme hızı, reaksiyonun monomoleküler doğasına rağmen sıfır dereceli kinetik denklemlerle tanımlanır: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k) " C (AgCl (ra)) - p - yoğunluk ve sabit bir değerdir, yani çözünme hızı, çözünen maddenin miktarına (konsantrasyonuna) bağlı değildir.
2. Sükroz hidrolizinin reaksiyonu: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (glikoz) + C 6 H 12 0 6 (fruktoz) bimoleküler bir reaksiyondur, ancak kinetiği birinci dereceden bir kinetik ile tanımlanır. denklem: V \u003d k * C cax , çünkü vücutta da dahil olmak üzere deneysel koşullar altında, su konsantrasyonu sabit bir değerdir С(Н 2 0) - const.
3. 
Katalaz gibi hem inorganik iyonlar Fe 3+, Cu 2+ hem de katalaz gibi biyolojik enzimlerin katılımıyla ilerleyen hidrojen peroksitin ayrışma reaksiyonu, Genel form:
2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, yani bimolekülerdir.
Reaksiyon hızının konsantrasyona bağımlılığı. Birinci, ikinci ve sıfır mertebeden reaksiyonların kinetik denklemleri. Reaksiyonların hız ve hız sabitinin belirlenmesi için deneysel yöntemler.
Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı. Van't Hoff kuralı. Sıcaklık katsayısı biyokimyasal süreçler için reaksiyon hızı ve özellikleri.
γ reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır.
fiziksel anlamγ değeri, her 10 derece için sıcaklıktaki bir değişiklikle reaksiyon hızının kaç kez değiştiğini göstermesi gerçeğinde yatmaktadır.
15. Aktif çarpışma teorisi kavramı. Reaksiyonun enerji profili; aktivasyon enerjisi; Arrhenius denklemi. Sterik faktörün rolü. Geçiş durumu teorisi kavramı.
Hız sabiti, aktivasyon enerjisi ve sıcaklık ilişkisi Arrhenius denklemi ile tanımlanır: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, burada k t ve k 0, T sıcaklığındaki hız sabitleridir ve T e e, doğal logaritma, A sterik faktördür.
Sterik faktör A, reaksiyona giren iki parçacığın çarpışma olasılığını belirler. aktif merkez moleküller. Bu faktör özellikle biyopolimerlerle biyokimyasal reaksiyonlar için önemlidir. saat asit-baz reaksiyonları H + - iyonu terminal karboksil grubu - COO ile reaksiyona girmelidir. "Ancak, H + iyonunun bir protein molekülü ile her çarpışması bu reaksiyona yol açmaz. Sadece makromoleküllerin belirli noktalarında doğrudan gerçekleştirilen çarpışmalar bu reaksiyona yol açmaz. aktif merkezler olarak adlandırılan, etkili olacaktır.
Arrhenius denkleminden, hız sabiti ne kadar yüksek olursa, aktivasyon enerjisi E o kadar düşük ve sürecin sıcaklığı T o kadar yüksek olur.
Sorun 336.
150°C'de bazı reaksiyonlar 16 dakikada tamamlanır. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını 2,5'e eşit alarak, bu reaksiyonun gerçekleşmesi durumunda ne kadar süreceğini hesaplayın: a) 20'de 0 °С; b) 80°C'de.
Çözüm:
Van't Hoff kuralına göre, hızın sıcaklığa bağımlılığı şu denklemle ifade edilir:
v t ve k t - t°C sıcaklıkta reaksiyonun hız ve hız sabiti; v (t + 10) ve k (t + 10) sıcaklıkta (t + 10 0 C) aynı değerler; - çoğu reaksiyon için değeri 2 - 4 aralığında olan reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı.
a) Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızının, seyrinin süresiyle ters orantılı olduğu göz önüne alındığında, problemin durumunda verilen verileri van't Hoff kuralını nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz, :
b) Bu reaksiyon sıcaklıkta bir azalma ile ilerlediğinden, belirli bir sıcaklıkta bu reaksiyonun hızı, seyrinin süresi ile doğru orantılı olduğundan, problem durumunda verilen verileri nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz. van't Hoff kuralı, şunu elde ederiz:
Cevap: a) 200 0 С t2 = 9.8 s'de; b) 80 0 С t3 = 162 sa 1 dak 16 s'de.
Sorun 337.
Reaksiyon hızı sabitinin değeri değişecek mi: a) bir katalizörü diğeriyle değiştirirken; b) Tepkimeye girenlerin konsantrasyonları değiştiğinde?
Çözüm:
Reaksiyon hızı sabiti, reaktanların doğasına, sıcaklığa ve katalizörlerin varlığına bağlı olan ve reaktanların konsantrasyonuna bağlı olmayan bir değerdir. Reaktanların konsantrasyonlarının bire (1 mol/l) eşit olduğu durumda reaksiyon hızına eşit olabilir.
a) Bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde, belirli bir kimyasal reaksiyonun hızı değişecek veya artacaktır. Katalizör kullanılırsa, kimyasal reaksiyonun hızı artacak ve buna bağlı olarak reaksiyon hız sabitinin değeri de artacaktır. Tepkime hızı sabitinin değerinde bir değişiklik, bir katalizörün yerini bir başkası aldığında da meydana gelecek ve bu, orijinal katalizöre göre bu reaksiyonun hızını artıracak veya azaltacaktır.
b) Reaktanların konsantrasyonu değiştiğinde, reaksiyon hızının değerleri değişecek ve reaksiyon hızı sabitinin değeri değişmeyecektir.
Sorun 338.
Bir reaksiyonun termal etkisi, aktivasyon enerjisine bağlı mı? Cevabı gerekçelendirin.
Çözüm:
Reaksiyonun termal etkisi sadece sistemin ilk ve son durumuna bağlıdır ve sürecin ara aşamalarına bağlı değildir. Aktivasyon enerjisi, çarpışmalarının yeni bir madde oluşumuna yol açması için madde moleküllerinin sahip olması gereken fazla enerjidir. Aktivasyon enerjisi, sıcaklık yükseltilerek veya düşürülerek, sırasıyla düşürülerek veya artırılarak değiştirilebilir. Katalizörler aktivasyon enerjisini düşürürken inhibitörler düşürür.
Böylece, aktivasyon enerjisindeki bir değişiklik, reaksiyon hızında bir değişikliğe yol açar, ancak reaksiyonun ısısında bir değişikliğe yol açmaz. Bir reaksiyonun termal etkisi sabit bir değerdir ve belirli bir reaksiyon için aktivasyon enerjisindeki bir değişikliğe bağlı değildir. Örneğin, nitrojen ve hidrojenden amonyak oluşumu için reaksiyon:
Bu reaksiyon ekzotermiktir, > 0). Reaksiyon, reaksiyona giren parçacıkların mol sayısında ve sistemi daha az kararlı bir durumdan daha kararlı bir duruma getiren gaz halindeki maddelerin mol sayısında bir azalma ile ilerler, entropi azalır,< 0. Данная реакция в normal koşullar sızıntı yapmaz (sadece yeterli Düşük sıcaklık). Katalizör varlığında aktivasyon enerjisi azalır ve reaksiyon hızı artar. Ancak, hem katalizörün kullanılmasından önce hem de varlığında, reaksiyonun termal etkisi değişmez, reaksiyon şu şekildedir:
Sorun 339.
Doğrudan reaksiyon, doğrudan veya ters, hangi reaksiyon için, doğrudan reaksiyon ısı salınımı ile devam ederse, aktivasyon enerjisi daha büyüktür?
Çözüm:
Doğrudan ve ters reaksiyonların aktivasyon enerjileri arasındaki fark, termal etki: H \u003d E a (örn.) - E a (arr.) . Bu reaksiyon, ısı salınımı ile devam eder, yani. ekzotermiktir,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E bir (ör.)< Е а(обр.) .
Cevap: E bir (ör.)< Е а(обр.) .
Sorun 340.
Aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azaltılırsa, 298 K'da devam eden bir reaksiyonun hızı kaç kat artar?
Çözüm:
Aktivasyon enerjisindeki azalmayı Ea ile ve aktivasyon enerjisindeki azalmadan önce ve sonra reaksiyonun hız sabitlerini sırasıyla k ve k ile gösterelim.Arrhenius denklemini kullanarak şunları elde ederiz:
Ea aktivasyon enerjisidir, k ve k" reaksiyon hızı sabitleridir, T, K (298) cinsinden sıcaklıktır.
Problemin verilerini son denklemde yerine koyarak ve aktivasyon enerjisini joule cinsinden ifade ederek reaksiyon hızındaki artışı hesaplıyoruz:
Cevap: 5 kere.
Sıcaklık ve reaksiyon hızı
Sabit bir sıcaklıkta, etkileşen moleküller belirli bir miktarda enerjiye sahipse, bir reaksiyon mümkündür. Arrhenius bu fazla enerjiyi aktivasyon enerjisi ve moleküllerin kendileri Aktif.
Arrhenius'a göre, hız sabiti k ve aktivasyon enerjisi adet Arrhenius denklemi adı verilen bir ilişki ile ilişkilidir:
Burada Aön üstel faktördür, R evrensel gaz sabitidir, T mutlak sıcaklıktır.
Böylece, sabit bir sıcaklıkta reaksiyon hızı, adet. Daha fazla adet, aktif molekül sayısı ne kadar küçükse ve reaksiyon o kadar yavaş ilerler. azalırken adet hız artar ve adet= 0 reaksiyon anında devam eder.
Değer adet reaksiyona giren maddelerin doğasını karakterize eder ve bağımlılıktan deneysel olarak belirlenir k = f(T). (5.3) denklemini logaritmik biçimde yazıp iki sıcaklıkta sabitler için çözerek buluyoruz. adet:
γ, kimyasal reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır. Van't Hoff kuralının uygulaması sınırlıdır, çünkü γ değeri sıcaklığa bağlıdır ve bölge dışında adet= 50–100 kJ ∙ mol–1 bu kural hiç sağlanmaz.
Şek. 5.4 İlk ürünlerin aktif duruma (A* - aktifleştirilmiş kompleks) aktarılması için harcanan enerjinin, nihai ürünlere geçiş sırasında tamamen veya kısmen yeniden yayıldığı görülebilir. Başlangıç ve nihai ürünlerin enerjileri arasındaki fark Δ değerini belirler. H aktivasyon enerjisine bağlı olmayan tepkimedir.
Bu nedenle, ilk durumdan son duruma giden yolda, sistem enerji bariyerini aşmak zorundadır. Yalnızca çarpışma anında gerekli enerji fazlalığına eşit olan aktif moleküller adet, bu engeli aşabilir ve kimyasal bir etkileşime girebilir. Sıcaklık arttıkça, reaksiyon ortamındaki aktif moleküllerin oranı artar.
ön üslü çarpanA karakterize eder toplam sayısıçarpışmalar. Basit moleküllerle reaksiyonlar için A teorik çarpışma büyüklüğüne yakın Z, yani A = Z gazların kinetik teorisinden hesaplanır. Karmaşık moleküller için A ≠ Z, bu nedenle sterik faktörü tanıtmak gerekir P:
Burada Z tüm çarpışmaların sayısı, P uygun çarpışmaların oranıdır mekansal ilişki(0'dan 0'a kadar değerler alır), aktif, yani enerjik olarak uygun çarpışmaların fraksiyonudur.
Hız sabitinin boyutu, ilişkiden elde edilir.
(5.3) ifadesini analiz ederek, reaksiyonu hızlandırmak için iki temel olasılık olduğu sonucuna varıyoruz:
a) sıcaklık artışı,
b) aktivasyon enerjisinde azalma.
"Kimyasal kinetik. Sıcaklık ve reaksiyon hızı" konulu görevler ve testler
- Bir kimyasal reaksiyonun hızı. Katalizörler - Kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması ve derslerinin kalıpları Sınıf 8-9
Dersler: 5 Ödev: 8 Kısa Sınav: 1
Bir kimyasal tepkimenin hızı sıcaklığa bağlıdır ve sıcaklık arttıkça tepkimenin hızı da artar. Hollandalı bilim adamı Van't Hoff, sıcaklık 10 derece arttığında çoğu reaksiyonun hızının 2-4 kat arttığını gösterdi;
VT 2 = VT 1 *y (T2-T1)/10
Burada VT2 ve VT1, T2 ve T1 sıcaklıklarındaki reaksiyon hızlarıdır; y, sıcaklığın 10K artmasıyla reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösteren reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır.
1 mol/l'lik bir reaktan konsantrasyonunda, reaksiyon hızı sayısal olarak hız sabiti k'ye eşittir. Daha sonra denklem, hız sabitinin, işlemin hızıyla aynı şekilde sıcaklığa bağlı olduğunu gösterir.
3. Hidrojen halojenür salınımı ile eliminasyon (eliminasyon) reaksiyonunun bir varyantını yazın.
C2H5Cl \u003d C2H4 + HCl
Bilet numarası 4
1. "Atomik kütle" nedir, " moleküler kütle”, “bir maddenin molü” ve atomik kütle birimi (a.m.u.) olarak ne alınır?
ATOM KİTLE - bir atomun atomik kütle birimleri (a.m.u.) cinsinden kütlesi. birim başına a. e.m., karbon-12 izotopunun kütlesinin 1/12'si kabul edilir.
a.u.m. \u003d 1/12 m 12 6 C \u003d 1.66 * 10 -24
MOLEKÜLER AĞIRLIK - 1/12 olarak adlandırılan bir bileşiğin molar kütlesi molar kütle karbon-12 atomu.
MOL - 12 a'daki ile aynı sayıda parçacık veya yapısal birim (atomlar, iyonlar, moleküller, radikaller, elektronlar, eşdeğerler vb.) içeren bir maddenin miktarı. e.m. izotop karbon-12.
Katalizör varlığında reaksiyon hızını arttırma formülü.
Katalizörleri kullanarak Ea'nın (aktivasyon enerjisi) değerini değiştirebilirsiniz. Tepkime sürecinde yer alan ancak tüketilmeyen maddelere katalizör denir. Bu fenomenin kendisine kataliz denir. Bir katalizör varlığında reaksiyon hızındaki artış, formül ile belirlenir.
Katalizörün reaktanlarla aynı fazda olmasına veya bağımsız bir faz oluşturmasına bağlı olarak homojen veya heterojen katalizden söz edilir. Onlar için katalitik etki mekanizması aynı değildir, ancak her iki durumda da Ea'daki azalma nedeniyle reaksiyon hızlanır. Bir dizi spesifik katalizör vardır - reaksiyon hızını azaltan inhibitörler.
katalitik işlemin parametreleri nerede, V, k, Ea- katalitik olmayan işlem.
Karbon içeren inorganik maddelerin oksijende yanma reaksiyonlarını, oksitleyici ajanı ve indirgeyici ajanı ve ayrıca reaksiyondan önce ve sonra karbonun oksidasyon durumlarını belirterek yazın.
C - indirgeyici ajan, oksidasyon işlemi
O - oksitleyici ajan, indirgeme işlemi
Bilet numarası 5
1. Bir elementin "elektronegatifliği", "değerliği", "yükseltgenme durumu" nedir ve bunları belirlemek için temel kurallar nelerdir?
OKSİDASYON DURUMU - bileşiğin iyonlardan oluştuğu varsayımıyla elde edilen bir element atomunun koşullu yükü. Pozitif, negatif, sıfır, kesirli olabilir ve element sembolünün sağ üst indeksi şeklinde “+” veya “-” işaretli bir Arap rakamı ile gösterilir: C 1-, O 2-, H + , Mg 2+, N 3-, N 5+ , Cr 6+ .
Bir bileşikteki (iyondaki) bir elementin oksidasyon durumunu (s.o.) belirlemek için, şunu kullanın: aşağıdaki kurallar:
1 V basit maddeler(H2, S8, P4) s. hakkında. sıfıra eşittir.
2 Sabit s. hakkında. alkali (E+) ve alkali toprak (E2+) elementlerinin yanı sıra flor P-'ye sahiptir.
3 Hidrojenin çoğu bileşikte s vardır. hakkında. H+ (H2O, CH4, HC1), hidritlerde - H- (-NaH, CaH2); İle birlikte. hakkında. oksijen, kural olarak, peroksitlerde (-O-O-) - 1 (O-) -2'ye (O2-) eşittir.
4 Metal olmayan ikili bileşiklerde, negatif p. hakkında. sağdaki öğeye atanır).
5 Cebirsel toplam s. hakkında. molekül sıfır, iyon - yükü.
Bir atomun belirli sayıda başka atomu bağlama veya değiştirme yeteneğine DEĞERLİK denir. Değerlik ölçüsü, hidrojenin bir- ve oksijenin iki değerli olması şartıyla, bir elemente bağlı hidrojen veya oksijen atomlarının sayısıdır.
Sorun 336.
150°C'de bazı reaksiyonlar 16 dakikada tamamlanır. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını 2,5'e eşit alarak, bu reaksiyonun gerçekleşmesi durumunda ne kadar süreceğini hesaplayın: a) 20'de 0 °С; b) 80°C'de.
Çözüm:
Van't Hoff kuralına göre, hızın sıcaklığa bağımlılığı şu denklemle ifade edilir:
v t ve k t - t°C sıcaklıkta reaksiyonun hız ve hız sabiti; v (t + 10) ve k (t + 10) sıcaklıkta (t + 10 0 C) aynı değerler; - çoğu reaksiyon için değeri 2 - 4 aralığında olan reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı.
a) Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızının, seyrinin süresiyle ters orantılı olduğu göz önüne alındığında, problemin durumunda verilen verileri van't Hoff kuralını nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz, :
b) Bu reaksiyon sıcaklıkta bir azalma ile ilerlediğinden, belirli bir sıcaklıkta bu reaksiyonun hızı, seyrinin süresi ile doğru orantılı olduğundan, problem durumunda verilen verileri nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz. van't Hoff kuralı, şunu elde ederiz:
Cevap: a) 200 0 С t2 = 9.8 s'de; b) 80 0 С t3 = 162 sa 1 dak 16 s'de.
Sorun 337.
Reaksiyon hızı sabitinin değeri değişecek mi: a) bir katalizörü diğeriyle değiştirirken; b) Tepkimeye girenlerin konsantrasyonları değiştiğinde?
Çözüm:
Reaksiyon hızı sabiti, reaktanların doğasına, sıcaklığa ve katalizörlerin varlığına bağlı olan ve reaktanların konsantrasyonuna bağlı olmayan bir değerdir. Reaktanların konsantrasyonlarının bire (1 mol/l) eşit olduğu durumda reaksiyon hızına eşit olabilir.
a) Bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde, belirli bir kimyasal reaksiyonun hızı değişecek veya artacaktır. Katalizör kullanılırsa, kimyasal reaksiyonun hızı artacak ve buna bağlı olarak reaksiyon hız sabitinin değeri de artacaktır. Tepkime hızı sabitinin değerinde bir değişiklik, bir katalizörün yerini bir başkası aldığında da meydana gelecek ve bu, orijinal katalizöre göre bu reaksiyonun hızını artıracak veya azaltacaktır.
b) Reaktanların konsantrasyonu değiştiğinde, reaksiyon hızının değerleri değişecek ve reaksiyon hızı sabitinin değeri değişmeyecektir.
Sorun 338.
Bir reaksiyonun termal etkisi, aktivasyon enerjisine bağlı mı? Cevabı gerekçelendirin.
Çözüm:
Reaksiyonun termal etkisi sadece sistemin ilk ve son durumuna bağlıdır ve sürecin ara aşamalarına bağlı değildir. Aktivasyon enerjisi, çarpışmalarının yeni bir madde oluşumuna yol açması için madde moleküllerinin sahip olması gereken fazla enerjidir. Aktivasyon enerjisi, sıcaklık yükseltilerek veya düşürülerek, sırasıyla düşürülerek veya artırılarak değiştirilebilir. Katalizörler aktivasyon enerjisini düşürürken inhibitörler düşürür.
Böylece, aktivasyon enerjisindeki bir değişiklik, reaksiyon hızında bir değişikliğe yol açar, ancak reaksiyonun ısısında bir değişikliğe yol açmaz. Bir reaksiyonun termal etkisi sabit bir değerdir ve belirli bir reaksiyon için aktivasyon enerjisindeki bir değişikliğe bağlı değildir. Örneğin, nitrojen ve hidrojenden amonyak oluşumu için reaksiyon:
Bu reaksiyon ekzotermiktir, > 0). Reaksiyon, reaksiyona giren parçacıkların mol sayısında ve sistemi daha az kararlı bir durumdan daha kararlı bir duruma getiren gaz halindeki maddelerin mol sayısında bir azalma ile ilerler, entropi azalır,< 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:
Sorun 339.
Doğrudan reaksiyon, doğrudan veya ters, hangi reaksiyon için, doğrudan reaksiyon ısı salınımı ile devam ederse, aktivasyon enerjisi daha büyüktür?
Çözüm:
Doğrudan ve ters reaksiyonların aktivasyon enerjileri arasındaki fark, termal etkiye eşittir: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Bu reaksiyon, ısı salınımı ile devam eder, yani. ekzotermiktir,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E bir (ör.)< Е а(обр.) .
Cevap: E bir (ör.)< Е а(обр.) .
Sorun 340.
Aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azaltılırsa, 298 K'da devam eden bir reaksiyonun hızı kaç kat artar?
Çözüm:
Aktivasyon enerjisindeki azalmayı Ea ile ve aktivasyon enerjisindeki azalmadan önce ve sonra reaksiyonun hız sabitlerini sırasıyla k ve k ile gösterelim.Arrhenius denklemini kullanarak şunları elde ederiz:
Ea aktivasyon enerjisidir, k ve k" reaksiyon hızı sabitleridir, T, K (298) cinsinden sıcaklıktır.
Problemin verilerini son denklemde yerine koyarak ve aktivasyon enerjisini joule cinsinden ifade ederek reaksiyon hızındaki artışı hesaplıyoruz:
Cevap: 5 kere.