Влияние температуры на скорость химической реакции.

Энергия активации (Е_акт) это избыточная энергия, которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества. Молекулы, обладающие избыточным запасом энергии, называются активными молекулами.

Энергия активации – это фундаментальная характеристика реакции. Энергия активации зависит от природы реагентов и механизма реакции и не зависит от температуры.

Энергию активации можно представить как энергетический барьер, который необходимо преодолеть молекулам исходных веществ на пути превращения их в продукты реакции (см. рис.2). Согласно теории активированного комплекса химическая реакция протекает через образование молекулами реагирующих веществ неустойчивого переходного состояния или активированного комплекса, энергия которого (Е’) соответствует максимуму на энергетической диаграмме процесса (см рис.2). Активированный комплекс - это такое состояние реагирующей системы, при котором старые связи до конца не разорваны, а новые еще не образовались, например:

AB+C[ABC]^A+BC

исходные активированный продукты

вещества комплекс реакции

Таким образом, энергия активации есть разность между энергией активированного комплекса Е^’и средней энергией молекул исходных веществE₁.

Чем больше энергия активации, тем меньше при прочих равных условиях скорость реакции и тем в большей степени она зависит от температуры. При комнатной температуре с наблюдаемой скоростью протекают реакции с Е_актот 60 до 120 кДж/моль. Реакции с Е_акт>120 кДж в этих условиях практически не идут, реакции с Е_акт<60 КДж/моль при обычных условиях протекают практически мгновенно.

С повышением температуры, скорость химической реакции возрастает, потому что увеличивается число активных молекул. Зависимость скорости химической реакции от температуры, при невысоких значениях температуры выражается уравнением Вант-Гоффа:

гдескорости химической реакции при температурахt₁иt₂.

температурный коэффициент Вант-Гоффа.

Формулировка. Скорость химической реакции с увеличением температуры на каждые 10 возрастает в 2-4 раза.

Точнее зависимость скорости химической реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса.

где Афактор эффективности соударений;

е основание натурального логарифма;

Е_актэнергия активации;

Rуниверсальная газовая постоянная;

Т температура по Кельвину.

Уравнение Аррениуса – это зависимость, полученная опытным путем. Зная константы реакции при двух температурах можно рассчитать Е_акт.

Катализ.

Катализаторы– это вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но не входят в состав продуктов реакции. Явление изменения скорости химической реакции под действием катализатора называюткатализом.

Катализатор, как правило, ускоряет реакцию (положительный катализ). Вещества, в присутствии которых реакция замедляется (отрицательный катализ), называют ингибиторами.

Действие катализатора основано на том, что он образует с реагентами промежуточные соединения и направляет процесс по иному реакционному пути.