Міністерство освіти І науки України icon

Міністерство освіти І науки України




НазваМіністерство освіти І науки України
Сторінка5/5
Дата11.08.2012
Розмір0.6 Mb.
ТипЗакон
1   2   3   4   5
§ 11. Фактори, що впливають

на швидкість хімічних реакцій

Швидкість хімічної реакції залежить від природи та стану реагуючих речовин і умов, за яких відбувається реакція (температури, концентрації реагуючих речовин, наявності каталізатора).

^ Вплив природи реагуючих речовин. Сполуки з йонним або ковалентним полярним зв’язком у водних розчинах взаємодіють між собою дуже швидко. Швидкість взаємодії сполук з неполярним ковалентним зв’язком залежить від їх хімічних властивостей. Наприклад, реакція водню з фтором перебігає дуже швидко (з вибухом) за кімнатної температури, а реакція водню з йодом відбувається повільно під час нагрівання.

^ Вплив стану реагуючих речовин. Швидкість хімічної реакції залежить від площі зіткнення реагуючих речовин. Чим більша площа, тим вища швидкість реакції. Щоб збільшити площу контакту між реагуючими речовинами, тверді речовини подрібнюють.

^ Вплив концентрації реагуючих речовин. Швидкість реакції залежить від числа зіткнень реагуючих частинок. Чим більше частинок реагуючих речовин знаходиться в одиниці об’єму, тим частіше відбувається зіткнення між ними, тим вищою є швидкість реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації виражає закон діючих мас: швидкість хімічної реакції в кожен момент часу пропорційна концентраціям реагуючих речовин, піднесених до деяких ступенів.

Якщо рівняння хімічної реакції має вигляд

а A + b B + d D → продукти

то формулу закону діючих мас можна подати у вигляді

.

У цьому рівнянні k – константа швидкості хімічної реакції – найважливіша характеристика реакції, вона не залежить від концентрації, а залежить від температури. Константа швидкості хімічної реакції дорівнює швидкості реакції, якщо концентрації всіх речовин дорівнюють 1 моль/л. Показники ступенів n1, n2, n3 називають порядками хімічної реакції за окремими реагентами А, В і D. Вони встановлюються тільки експериментальним шляхом. Для простих реакцій порядки реакцій за реагентами – невеликі цілі числа від нуля до трьох. Для складних реакцій порядки реакцій за реагентами можуть бути і дробовими і від’ємними числами Сума порядків хімічних реакцій за реагентами називається порядком хімічної реакції: n = n1 + n2 + n3. Наприклад, реакція водню з йодом має перший порядок за воднем, перший порядок за йодом і загальний другий порядок.

^ Вплив температури. Відомо, що швидкість більшості хімічних реакцій збільшується з підвищенням температури. Для реакцій, що протікають за порівняно низьких температур, можна використовувати емпіричне правило Вант-Гоффа:


При підвищенні температури на кожні 100 швидкість реакції зростає в 2 – 4 рази.


Це можна виразити формулою: .


Наприклад, для якоїсь реакції відомо, що при підвищенні температури на 100 швидкість реакції зростає у 2 рази. Розрахувати, в скільки разів зросте швидкість цієї реакції при зміні температури від 200С до 800С.

Розв’язок: W80/W20 = 2(80-20)/10 = 26 = 64.

Відповідь: швидкість реакції зросте у 64 рази.


^ Вплив каталізаторів. Каталізатори – це речовини, які прискорюють хімічну реакцію, але самі при цьому не витрачаються, тобто залишаються хімічно незмінними.

Каталіз – це зміна швидкості хімічної реакції за наявності каталізатора.

Всі найважливіші промислові процеси протікають за наявності каталізаторів. У живих і рослинних системах протікає величезне число каталітичних реакцій. При цьому збільшення швидкості під дією каталізаторів може досягати мільйонів разів.

Механізм дії каталізатора може бути відображений такою схемою:

1. А + В = АВ без каталізатора;

2. а) А + К = АК;

б) АК + В = АВ + К з каталізатором.

Каталізатор (К) спочатку утворює з однією з речовин (А) нестійку проміжну сполуку (АК), а потім другий реагент (В) витісняє його з цієї сполуки.


Ключові слова і терміни

Українські

Російські

Англійські

Французькі

Арабські

Закон діючих мас

Закон действующих масс

low of mass action

loid’action de masses

قانون العمل الجماعي (العام)


Контрольні запитання

  1. Які фактори впливають на швидкість реакцій?

  2. Як на швидкість реакції впливає природа реагуючих речовин?

  3. Як на швидкість реакції впливає стан реагуючих речовин?

  4. Як на швидкість реакції впливає концентрація реагуючих речовин?

  5. Сформулюйте закон діючих мас.

  6. Як впливає на швидкість реакції температура? Сформулюйте правило Вант-Гоффа.



Завдання для самостійної роботи

    1. Розрахуйте, в скільки разів зросте швидкість хімічної реакції при підвищенні температури від 150 до 650, якщо при підвищенні температури на 100 швидкості реакції зросла: а) у 2 рази; б) у 3 рази; в) у 4 рази?


§ 12. Необоротні та оборотні хімічні реакції

Хімічна рівновага. Константа рівноваги

За ознакою оборотності розрізняють оборотні та необоротні реакції (див. стор. 4).

Всі хімічні реакції тією чи іншою мірою оборотні, тобто не перебігають до кінця, до повного перетворення початкових речовин на продукти. У реакційній суміші завжди відбувається як пряма, так і зворотна реакції. У міру витрачання вихідних речовин швидкість прямої реакції спадає; у міру накопичення продуктів швидкість зворотної реакції зростає. Коли ці швидкості порівнюються, встановлюється динамічна рівновага: не відбувається ні накопичення, ні витрачання початкових речовин і продуктів. Сумарна швидкість прямої і зворотної реакції буде дорівнювати нулю. Такий стан системи називається станом хімічної рівноваги.

Кількісною характеристикою хімічної рівноваги служить константа хімічної рівноваги К. Залежно від того, в якій системі протікає хімічна реакція, константа рівноваги може виражатися по-різному.

Нехай у системі протікає оборотна хімічна реакція між газоподібними речовинами N і M і утворюються газоподібні речовини D і G.

n N + m M ↔ d D + g G .

Константа хімічної рівноваги КР у цьому випадку може бути знайдена як

КР = .

У цій формулі всі Рi – парціальні тиски пару всіх компонентів рівноважної газової суміші. Якщо якась речовина не газоподібна, наприклад, речовина М – тверда, то, враховуючи, що тиск пару над твердою речовиною сталий, вираз для константи рівноваги набуде вигляду

КР = .

Якщо дана реакція протікає в розчині, то константу хімічної рівноваги КС виражають через рівноважні молярні концентрації

КС = .

Чисельне значення константи хімічної рівноваги характеризує глибину перебігу прямої і зворотної реакції. Так, якщо К1 - це означає, що переважно протікає пряма реакція. Якщо ж К1, то за даних умов глибше протікає зворотна реакція.

Досягнувши стану хімічної рівноваги, система знаходитиметься в ньому до тих пір, поки не будуть змінені зовнішні умови. Це приведе до зміщення хімічної рівноваги у бік однієї з реакцій (прямої або зворотної). Для якісного визначення напряму зміщення рівноваги в хімічній реакції служить принцип Ле-Шателье:


Якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, подіяти ззовні, тобто змінити умови, за яких система знаходилася в рівновазі, то в системі з більшою швидкістю почнуть протікати процеси, що ПОСЛАБЛЮЮТЬ цю дію.


На стан хімічної рівноваги найбільше впливають концентрація, тиск, температура.

Як видно з виразу для константи швидкості реакції збільшення концентрацій вихідних речовин N і M приводить до зростання швидкості прямої реакції. Говорять, що рівновага зміщується у бік прямої реакції. Навпаки, збільшення концентрацій продуктів зміщує рівновагу у бік протікання зворотної реакції.

Під час зміни загального тиску в рівноважній суміші парціальний тиск всіх учасників реакції змінюється в однакове число разів. Якщо в реакції число моль газів не змінюється, як, наприклад, в реакції H2+Cl2↔2HCl, то склад суміші залишається рівноважним і рівновага не зміщується. Якщо ж число моль газів у реакції змінюється, то склад суміші газів у результаті зміни тиску стане нерівноважним і одна з реакцій почне протікати з більшою швидкістю. Напрям зміщення рівноваги в цьому випадку залежить від того, збільшилося або зменшилося число моль газів.


Приклад. Розглянемо реакцію N2 + 3 H2 ↔ 2 NH3.

Всі учасники цієї реакції – гази. Хай в рівноважній суміші збільшили загальний тиск (стиснули суміш). Рівновага порушиться, в системі почнуть протікати процеси, що приведуть до зменшення тиску. Але тиск пропорційний числу молекул. З рівняння реакції видно, що в результаті протікання прямої реакції число молекул газів зменшується від 4 моль до 2 моль, а в результаті зворотної відповідно збільшується. Отже, зменшення загального тиску відбудеться, якщо рівновага зміститься у напрямі протікання прямої реакції. При зменшенні загального тиску в цій системі рівновага зміститься у напрямку протікання зворотної реакції, що приводить до збільшення числа молекул газів, тобто до збільшення тиску.

У загальному випадку при підвищенні загального тиску рівновага зміщується у бік реакції, що приводить до зменшення числа молекул газоподібних речовин, а при зменшенні тиску – у бік реакції, в якій збільшується число молекул газів.

Для визначення напрямку зміщення рівноваги під час зміни температури системи необхідно знати тепловий ефект (∆H) реакції. При цьому потрібно пам'ятати, що під час перебігу екзотермічної реакції теплота виділяється і температура підвищується. Під час перебігу ендотермічної реакції температура падає за рахунок поглинання теплоти. Отже, під час підвищення температури рівновага завжди зміщується у бік ендотермічної реакції, а під час зниження – у бік екзотермічної реакції. Наприклад, в системі, де перебігає оборотна реакція

^ N2 + 3 H2 ↔ 2 NH3 ∆H298 = - 92,4 КДж/моль

при підвищенні температури рівновага зміститься у бік зворотної (ендотермічної)) реакції, а під час зниження температури – у бік прямої реакції, яка екзотермічна.


Запам’ятайте.

        1. при визначенні напрямку зсуву рівноваги під дією тиску слід звертати увагу тільки на молекули газоподібних речовин;

        2. при визначенні напрямку зсуву рівноваги під дією температури важливий лише знак ентальпії реакції.


Ключові слова і терміни

Українські

Російські

Англійські

Французькі

Арабські

Зміщення

Смещение

shift

transfermation

وردية

Принцип

Ле-Шателье

Принцип

Ле-Шателье

Le Chatelier’s principle

principe de Le Chatelieu

مبدأ لي-شاتيل

Хімічна рівновага

Химическое равновесие

chemical equilibrium

chémical équilibre

التوازن الكيميائي


Контрольні питання

      1. Дайте визначення поняттю «Хімічна рівновага».

      2. Що характеризує константа хімічної рівноваги?

      3. Які чинники впливають на стан хімічної рівноваги?

      4. Сформулюйте принцип Ле-шателье.


Завдання для самостійної роботи

    1. Визначте напрямок зсуву рівноваги при збільшенні:

а) тиску; б) температури для реакцій, наведених у контрольних питаннях §9.





1   2   3   4   5

Схожі:

Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "А. С. Макаренко" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Василь Сухомлинський" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Софія Русова" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни 01135, м. Київ, проспект Перемоги
Міністерства освіти і науки України від 17. 04. 2009 року №341 «Про затвердження Плану дій щодо вдосконалення викладання дисципліни...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Петро Могила" Міністерства освіти І науки України
Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської І севастопольської міських...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської і Севастопольської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи