2. Введение в химическую кинетику.

2.1. Основные понятия и определения.

1. Что означает термин кинетика? Что изучает химическая кинетика? Какова ее практическая цель?

2. Дайте определения следующим понятиям и проиллюстрируйте их примерами:

• гомогенные и гетерогенные реакции,

• обратимые и необратимые,

• простые (элементарные) и сложные (последовательные, параллельные, сопряженные, цепные), каталитические, колебательные,

• механизм химической реакции,

• лимитирующая стадия реакции,

• скорость химической реакции – истинная и средняя; размерность скорости.

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.

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?

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?

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?

2.2.2. Влияние температуры.

57. 1. Каким правилом выражается зависимость скорости химической реакции от температуры

v = f(t⁰C)? Что называют температурным коэффициентом скорости реакции? Какие он может иметь значения для обычных химических реакций?

2. Напишите математическое выражение правила Вант-Гоффа, которое показывает, что влияние температуры на скорость химической реакции связано с изменением константы скорости реакции. Охарактеризуйте каждую из входящих в выражение величин.

3. Перечислите основные положения теории активных столкновений и дайте определения и иллюстрации следующим понятиям:

• энергия активации реакции,

• энергетическая диаграмма реакции с указанием величины энергии активации данной реакции,,

• переходный (активный) комплекс,

• активные молекулы.

4. Покажите схематически распределение молекул в газовой системе по энергиям при разных температурах (распределение Максвелла-Больцмана). Какие выводы можно сделать на основании этого распределения?

5. Что представляет собой уравнение Аррениуса? Напишите его математическое выражение и объясните, между какими кинетическими характеристиками реакции устанавливает зависимость это уравнение? Что следует из этого уравнения? Как можно экспериментально определить значение энергии активации данной реакции?

6. Нарисуйте энергетическую диаграмму обратимой химической реакции. Укажите на диаграмме величины энергий активации для прямой и обратной реакций соответственно. Одинаковы или различны константы скоростей прямой и обратной реакции? Как они будут изменяться при увеличении температуры?