Контрольные вопросы

1. Какие соединения называются комплексными?

2. Какое строение имеют комплексные соединения?

3. Как определить заряд комплексного иона и заряд иона-комплексообразователя?

4. Диссоциация и константа нестойкости комплексных соединений.

5. Определить величину и знак заряда у перечисленных ниже комплексных ионов: [Cr(H²O)₄ Cl₂], [Pt(NH₃) Cl₃], [Ag(CN)₂], имея в виду, что комплексообразователями являются ионы: Cr³⁺, Pt⁴⁺, Ag⁺.

6. Напишите уравнения диссоциации на ионы следующих комплексных солей:

K[Pt(NH₃)Cl₅], [Ni(NH₃)₆](OH)₂, Ca[Au(OH)₅H₂O].

7. Напишите названия следующих комплексных соединений:

а) [Cr(NH₃)₄(SCN)₂]SCN в) Na₂[Pt(CN)₄Cl₂]

б) [Ni(H₂O)₆](NO₃)₂ г) H₂[PtCl₄(OH)₂]

Лабораторная работа «скорость химических реакций»

Цель работы:  изучение влияния концентрации реагирующих веществ и температуры на скорость химических реакций.

1. Теоретическая часть

1.1. Скорость гомогенных и гетерогенных реакций

Химические реакции протекают с различными скоростями. Некоторые из них полностью заканчиваются за доли секунды (взрывы), другие осуществляются за минуты, часы, дни; есть реакции, протекающие в течение нескольких лет, десятилетий и еще более длительных отрезков времени (коррозия металлов, разрушение разнообразных материалов в атмосферных условиях).

При определении понятия скорости химической реакции необходимо различать гомогенные и гетерогенные реакции. Поэтому необходимо напомнить значение некоторых терминов.

Системой называется совокупность объектов (физических тел, химических веществ), взятых для рассмотрения и условно отделенных от других объектов и веществ (от окружающей среды). Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной – система, содержащая несколько фаз.

Фазой называется однородная часть гетерогенной системы, одинаковая по составу, химическим и физическим свойствам и отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы резко меняются.

Если реакция протекает в гомогенной системе, например, в растворе или в смеси газов, то она идет во всем объеме системы. Например, при сливании и перемешивании растворов серной кислоты и тиосульфата натрия помутнение, вызываемое выпадением в осадок серы, наблюдается во всем объеме раствора:

H₂SO₄ + Na₂S₂O₃ = Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑ + S↓ .

Если реакция протекает между веществами, образующими гетерогенную систему, то она может идти только на поверхности раздела фаз, образующих систему. Например, реакция взаимодействия металла и кислоты, приводящая в итоге к растворению металла:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

может протекать только на поверхности металла, потому что только здесь соприкасаются друг с другом оба реагирующие вещества. В связи с этим скорости гомогенной реакции и гетерогенной определяются различно.

Скоростью гомо­ген­ной реакции называется количес­тво вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате ре­ак­ции за единицу времени в единице объема системы.

.

Знак «±» в формуле используется для того, чтобы значение скорости реакции всегда было положительным, независимо, от того, производится расчет по числу молей исходного вещества или продукта реакции.

Отношение числа молей вещества к объему, в котором оно распределено, есть молярная концентрация вещества:

, , следовательно .

Поэтому скорость гомоген­ной реакции можно также определить как изменение концентрации какого-либо из веществ: исходного реагента или продукта реакции, происходящее в едини­цу времени.

.

Если реакция протекает между веществами, находящимися в различ­ных фазах гетерогенной системы, то она может идти только на поверхности раздела этих фаз. Например, как отмечалось выше, взаимодействие раствора кислоты и куска ме­талла происходит только на поверхности металла. Соответственно, скоростью гетерогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности раздела фаз:

,

где S – площадь поверхности раздела фаз, на которой протекает реакция.

Рис. 1. Изменение концентраций исходного вещества и получаемого продукта в ходе реакции

В зависимости от характера реакции время может быть выражено не только в секундах, как требует система СИ, но также в минутах или часах. Поскольку в ходе реакции концентрации исходных веществ непрерывно уменьшаются (рис. 1), то и величина скорости реакции не является постоянной, а также непрерывно уменьшается. Расчеты по вышеприведенным формулам (1) и (2) дают среднее значение скорости реакции за некоторый интервал времени
Δτ = τ₂ – τ₁. Истинная (мгновенная) скорость определяется как предел к которому стремится отношение ΔС/Δτ при Δτ → 0, т. е. истин­ная скорость равна производной концентрации по времени (может быть найдена как тангенс угла наклона касательной в данной точке).

Для реакции, в уравнении которой есть стехиометрические коэффици­енты, отличающиеся от единицы, значения скорости, выраженные по разным веществам, неодинаковы. Например для реакции А + 3В = D + 2Е расход вещества А равен одному молю, вещества В – трем молям, приход вещества Е – двум молям. Поэтому

υ_(А) = ⅓υ_(В) = υ_(D) =½υ_(Е) или υ_(Е). = ⅔υ_(В).

Важнейшими факторами, влияющими на скорость химической реакции, являются:

— природа реагирующих веществ;

— концентрация реагирующих веществ;

— температура,

— присутствие в системе катализаторов.

Иногда в числе факторов, влияющих на скорость гетерогенных реакций, указывают степень дисперсности (степень измельчения) реагентов. Действительно, если, например, при растворении в кислоте металла взять его в виде мелких зерен, а не в виде цельного куска, выделение водорода будет происходить с большей интенсивностью. Однако следует понимать, что в случае, когда реагирует мелкоизмельченный металл, увеличивается площадь поверхности раздела фаз, а потому выделяется большее количество водорода в единицу времени. Сама же скорость гетерогенной реакции, вычисляемая с учетом площади контакта фаз в соответствии с формулой 3, не меняется.