- •1. Введение в химическую термодинамику.
- •1.2. Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.
- •1 Следствие
- •2 Следствие
- •1.3. Термодинамическая вероятность. Энтропия. 2-е и 3-е начала (законы) термодинамики.
- •1) Самопроизвольность процесса – его свойство быть энергетически выгодным и, следовательно, способным протекать в прямом направлении.
- •3) Существует две движущие силы самопроизвольного протекания процесса:
- •1) В любой изолированной системе с течением времени происходит постоянное возрастание степени беспорядка, то есть энтропии
- •1.4. Энергия Гиббса и направленность химических реакций
- •2. Введение в химическую кинетику.
- •2.1. Основные понятия и определения.
- •2: А) Гомогенная химическая реакция – реакция, протекающая в одной фазе, т.Е. Все вещества находятся в одной фазе.
- •2.2. Факторы, влияющие на скорость гомогенных реакций.
- •2.2.1. Влияние концентрации реагентов.
- •2.2.2. Влияние температуры.
- •1)Зависимость скорости реакции от температуры предложил Аррениус:
- •3)При обычных температурах его значение для большинства реакций находится в пределах от 2... 4.
- •1)Скорости большинства химических реакций повышаются с ростом температуры. Для некоторых реакций в области умеренных температур выполняется эмпирическое правило Вант-Гоффа, согласно которому:
- •Концентрация и теория столкновений
- •2.2.3. Влияние катализатора.
2.2. Факторы, влияющие на скорость гомогенных реакций.
1. Перечислите основные факторы, влияющие на скорость химической реакции. Есть ли различие в случае гомогенной и гетерогенной реакции? Какое влияние на скорость гомогенных реакций оказывает природа реагирующих веществ? Покажите на нескольких примерах.
2.2.1. Влияние концентрации реагентов.
1. Сформулируйте основной закон химической кинетики - закон действующих масс. Приведите его математическое выражение (уравнение) для: а) элементарной реакции и б) для данной изучаемой реакции. Чем отличаются эти уравнения? Как называются?
2. Какую количественную зависимость устанавливает закон действующих масс: v = f(?)? Назовите и охарактеризуйте каждую из величин, входящих в кинетическое уравнение дл простой (элементарной) реакции.
Действующих масс закон, один из основных законов физической химии; устанавливает зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ и соотношение между концентрациями (или активностями) продуктов реакции и исходных веществ в состоянии химического равновесия. Норвежские учёные К. Гульдберг и П. Вааге, сформулировавшие Д. м. з. в 1864—67, назвали "действующей массой" вещества его количество в единице объёма, т. е. концентрацию, отсюда — наименование закона.
Если в идеальной газовой смеси или идеальном жидком растворе происходит реакция:
аА + а'А' = bB + b'B' (1)
(А, А' и т.д. — вещества, а, а' и т.д. — стехиометрические коэффициенты), то, согласно Д. м. з., скорость реакции в прямом направлении:
r+ = k+ [A] a [A'] a' (2)
3. Что называют константой скорости реакции? Каков физический смысл этой величины? От каких факторов зависит значение константы скорости? Какова ее размерность? Как обычно определяют константы скоростей? С какой целью это делается?
Константа скорости реакции (удельная скорость реакции) — коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении.
Физический смысл константы скорости реакции k следует из уравнения закона действующих масс: k численно равна скорости реакции при концентрации каждого из реагирующих веществ равной 1 моль/л.
Константа скорости реакции зависит от температуры, от природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентрации.
Для бимолекулярных реакций типа vAA+vBB: продукты, протекающих при постоянном объеме, согласно действующих масс закону,
где vA и vB - стехиометрич. коэф. реагирующих веществ А и В, k - константа скорости; численно k=v при [А]=[В]=1 моль/л. Для мономолекулярных реакций К. с. имеет размерность с-1, для бимолекулярных - л/моль.с, для тримолекулярных - л2/моль2.с. Помимо истинной К. с. часто имеют дело с эффективной К. с. kэфф в рассматриваемом эксперименте; если, например, бимолекулярная реакция между А и В происходит при большом избытке вещества В и концентрация [В] практически не меняется, кинетич. ур-ние реакции м.б. записано в виде:
4. Дайте определение понятиям:
порядок реакции по реагенту (частный порядок),
порядок реакции в целом (общий порядок),
молекулярность химической реакции.
Какие численные значения могут принимать эти величины? В каком случае эти величины могут быть равны? Как на основе этих понятий классифицируют химические реакции?
Порядок реакции по данному веществу — показатель степени при концентрации этого вещества в кинетическом уравнении реакции.
Реакция нулевого порядка
График зависимости концентрации реагента A в реакции A → B от времени для нулевого порядка реакции
Кинетическое уравнение имеет следующий вид:
Скорость реакции нулевого порядка постоянна во времени и не зависит от концентраций реагирующих веществ. Нулевой порядок характерен, например, для гетерогенных реакций в том случае, если скорость диффузии реагентов к поверхности раздела фаз меньше скорости их химического превращения.
Реакция первого порядка:
График зависимости концентрации реагента A для первого порядка реакции
Кинетическое уравнение реакции первого порядка:
Приведение уравнения к линейному виду даёт уравнение:
Константа скорости реакции вычисляется как тангенс угла наклона прямой к оси времени:
Период полупревращения:
Реакция второго порядка
Для реакций второго порядка кинетическое уравнение имеет следующий вид:
или
В первом случае скорость реакции определяется уравнением
5. От чего зависит порядок реакции по реагенту? В каком случае значения порядка реакции по каждому реагенту совпадает со стехиометрическими коэффициентами в химическом уравнении реакции? О чем свидетельствует несоответствие между значениями этих величин?
От Скорости химической реакции
Важным понятием химической кинетики является скорость химической реакции. Эта величина определяет, как изменяется концентрация компонентов реакции с течением времени. Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на −1.