Влияние природы реагирующих веществ.
Лекция. Химическая кинетика
План лекции
1. Понятие скорости химической реакции. Гомогенные и гетерогенные реакции.
2. Факторы, влияющие на скорость. Влияние реагирующих веществ. Зависимость скорости реакции от концентрации и температуры.
3. Теория активации Аррениуса. Энергия активации. Факторы, определяющие величину энергии активации. Уравнение Аррениуса. Теории активных соударений и активированного комплекса.
4. Влияние катализатора на скорость химической реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Ингибиторы.
5. Механизм химических реакций.
6. Химическое равновесие.Необратимые и обратимые реакции. Константа химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
7. Факторы, влияющие на положение химического равновесия – температура, концентрация, давление.
Задачи изучения темы:
В процессе освоения темы студенты получают представление скорости химического превращения. Влияние ряда факторов на скорость химических реакций. Теория Аррениуса. Смещение химического равновесии. Влияние ряда факторов на смещение химического равновесия
Студент должен знать:
Теория. Аррениуса. Применение закона действующих масс для выражения скорости химической реакции. Константа химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
Основная и дополнительная литература
Основная
1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.И. Ермакова. – изд. 28-е, перераб. и доп. – М.: Интеграл-Пресс, 2000. – С. 27-36.
|
|
|
2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М: Высш.шк., 2005. 743 с.
3. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. М: Высш.шк, 2004. 527 с.
4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов / под ред. В.А. Рабиновича и др. М.: Интеграл-Пресс, 1997. – 240 с.
Дополнительная
5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. СПб-М: Высш.шк, 2003 Т. 1, 2.
6. Коровин Н.В. Общая химия. М: Высш.шк., 2005. 557 с.
7. Практикум по общей и неорганической химии: Пособие для студентов вузов. / В.И. Фионов, Т.М. Курохтина, З.Н. Дымова и др.; Под ред. Н.Н. Павлова, В.И. Фролова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2002. – С. 33-47.
Методические разработки кафедры
8. Гаркушин И.К., Лисов Н.И., Немков А.В. Общая химия для технических вузов. Учебное пособие. Самарск. гос. техн. ун-т, Самара. – 2003. – С. 144-166.
9. Лисов Н.И. Кинетика химических реакций. Метод. указания к самостоятельной работе студентов.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах химических реакций.
Скорость химических реакций
Химические процессы могут протекать с различной скоростью. Одни из них идут медленно, например, фотосинтез, ржавление железа. Другие – быстро, горение, взрыв.
|
|
|
Скорость химического превращения - это количество элементарных актов взаимодействия в единицу времени в единице объема для гомогенных реакций и на единицу поверхности - для гетерогенных.
Гомогенные реакции (все участники реакции находятся в одном агрегатном состоянии, т.е. образуют однородную систему, без раздела фаз) – скорость процесса одинакова во всей реакционной среде.
Гетерогенные реакции (участники реакции находятся в различных агрегатных состояниях, т.е. образуют неоднородную систему, состоящую из нескольких фаз). Реакция локализована на границе раздела фаз, скорость реакции зависит от величины поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Чем больше поверхность соприкосновения, тем больше скорость химической реакции.
Скорость химической реакции – это изменение концентраций реагентов или продуктов реакций в единицу времени.
Для реакции аА + bВ ® cС + dD
, 
Скорость химической реакции величина положительная. Знак минус ставят потому, что концентрация исходных веществ, при протекании химической реакции уменьшается. Если скорость определяется по увеличению концентрации продуктов, то в правой части уравнения ставят знак плюс.
|
|
|
«–» расчет по концентрации исходных веществ Dс < 0
«+» расчет по концентрации продуктов Dс > 0
Изменение скорости реакции в различных промежутках времени неодинаково, поэтому рассчитывают среднее значение скорости реакции.
Одна из основных задач химической кинетики – управление скоростью реакции. Полезные реакции нужно заставить идти быстрее, а вредные – замедлить (как в случае с коррозией). Для того, чтобы управлять процессами нужно знать какие факторы влияют на их скорость.
Факторы, влияющие на скорость химических реакций: природа реагирующих веществ, их концентрации, характер реакции (гомогенная или гетерогенная реакции), давление (для реакций протекающих в газовой среде), температура, облучение, катализаторы, площадь поверхности раздела фаз, перемешивание.
Рассмотрим некоторые из них более подробно.
2. Факторы, влияющие на скорость.
Влияние природы реагирующих веществ.
Вещества с ионными и полярными ковалентными связями в водных растворах взаимодействуют с большей скоростью. Это объясняется тем, что такие вещества в растворах образуют ионы, которые легко взаимодействуют друг с другом.
NaCl + AgNO3 = AgCl¯ + NaNO3
Cl– + Ag+ = AgCl¯
Вещества с неполярными ковалентной связью взаимодействуют с различной скоростью. Это зависит от их химической активности.
|
|
|
H2 + F2 = 2HF – протекает очень быстро, со взрывом, при комнатной температуре;
H2 + Br2 = 2HBr – протекает медленно, даже при нагревании.
Зависимость скорости реакции от концентрации
Условием химического взаимодействия является результативность соударения частиц (молекул), очевидно, чем больше концентрация молекул, тем больше вероятность их столкновений, а следовательно и выше скорость реакции.
Эта зависимость, скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ, называется законом действия масс и является основным законом химической кинетики.
Он формулируется следующим образом: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.
Для реакции аА + bВ ® cС + dD
Согласно закону действия масс, скорость превращения по исходным веществам равна
V = k[A]а[В]b,
где k – константа скорости реакции (учитывает эффективность соударений, т.к. не каждое соударение заканчивается образованием молекул); [A] и [[B] -концентрации исходных веществ А и В.
Константа скорости k – это скорость реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице.
Константа скорости зависит от температуры, но при постоянной температуре она не зависит от концентраций.
Закону действующих масс подчиняются гомогенные реакции.
Пример. N2 (г) + 3H2 (г) = 2NH3 (г) V = k[N2] [H2]3
Для выражения скорости реакции гетерогенных реакций учитывают концентрации газов и жидких веществ. Концентрации твердых веществ в кинетическое уравнение не входят.
Пример. Fe2O3 (тв.) + 3H2 (г) = 2Fe + 3H2O(г) V = k[H2]3
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 45; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!