Основная литература

1. Коровин, Н.В. Общая химия : учеб. / Н.В.Коровин. – М.: Высшая школа, 2000. – 558 с.

2. Коровин, Н.В. Лабораторные работы по химии /Н.В.Коровин, Э.М. Мингулина, Н.Г. Рыжова; Под ред. Н.В Коровина. – М.: Высшая школа, 2001. – 256 с.

Дополнительная литература

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия : учеб. / Н.С.Ахметов. – М.: Высшая школа. 1998. – 448 с.

2. Березин, Б. Д. Курс современной органической химии : учеб. / Б. Д. Березин, Д. Б. Березин. – М.: Высшая школа, 2003. - 768с.

3. Гельфман, М.И. Химия : учеб. / М.И.Гельфман, В.П.Юстратов. – СПб.: Издательство «Лань», 2008. – 480 с.

4. Горшков, В.И. Основы физической химии : учеб. / В.И.Горшков, И.А.Кузнецов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 407 с.

5. Гуров, А.А. Химия: учеб. / Гуров А.А. М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2008. -784с.

6. Попков, В.А. Общая химия: учеб. / В.А. Попков, С.А. Пузаков. – М.: ГЭОТАР-Медиа. 2007. – 420 с.

7. Пожидаев, Е.Д. Химия : учеб. пособие. / Е.Д.Пожидаев. М. : ООО «Группа ИДТ», 2008. – 392 с.

Лабораторная работа №2 «Скорость химической реакции и ее зависимость

от различных факторов»

Тема 5: «Химическая термодинамика и кинетика»

Цель работы: изучение скорости химической реакции и ее зависимости от различных факторов: природы реагирующих веществ, концентрации, температуры.

Задачи: 1) образовательная: сформировать представление о законе действия масс вытекающих из него следствиях, дать понятие механизма реакции, рассмотреть зависимость скорости от различных факторов;

2) развивающая: развивать у студентов представление о взаимосвязи химического процесса и внешних факторов, развивать умение использовать теоретические знания на практике, развивать логическое мышление умение анализировать, обобщать и делать выводы;

3) воспитательная: формировать научное мировоззрение.

Теоретическая часть.

Скоростью химической реакции называют изменение концентрации реагирующего вещества в единицу времени. Скорость реакции определяется природой реагирующих веществ и зависит от условий протекания процесса (концентрации реагирующих веществ, температуры, наличия катализатора и др.).

Зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. Например, для реакции Н₂(г)+2I(г=2НI(г) Закон действующих масс может быть записан:

где v -скорость химической реакции; k-константа скорости; C_H2 и C_I2 - концентрации реагирующих веществ

Реакции в гетерогенной системе, например С(к)+О₂(г)=СО₂(г), осуществляется на поверхности раздела между фазами. Поэтому скорость гетерогенных реакций при постоянной температуре зависит не только от концентрации веществ, не и от площади поверхности раздела. Так, для реакции:

С(к)+О₂(г)=СО₂(г)

зависимость скорости от концентрации описывается кинетическим уравнением реакции:

Где k- константа скорости; С_О2 - концентрация кислорода; S- площадь поверхности раздела между фазами.

Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом

Вант-Гоффа:

Где v_T1 и v_T2 - скорость реакции при Т₂ и T₁; γ -температурный коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10°C. Если температура изменилась на ТС, уравнение принимает вид

= γ^ΔТ/10

Одностадийные реакции, протекают, как правило, через образование активированного комплекса. Для одностадийных реакций порядок реакций совпадает с молекулярностью реакции, т.е. мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные реакции являются соответственно реакциями первого, второго и третьего порядка.

Кинетическое уравнение одностадийной химической реакции совпадает с законом действующих масс.

Сложные реакции. К сложным относятся реакции, протекающие последовательно через несколько стадий, или параллельно. Большинство реакций являются многостадийными.

Например, реакция 2А + 3В = А₂В₃

может идти через стадии: А + В = АВ (1)

А + АВ = А₂В (2)

А₂В + 2В = А₂В₃ (3)

2А + 3В = А₂В₃ (4)

Если одна из этих стадий протекает значительно медленнее других, то эта стадия будет определять скорость всего процесса, и ее называют лимитирующей (скоростьопределяющей) стадией. Скорость всей реакции будет определяться скоростью лимитирующей стадии. Например, если лимитирующей будет стадия (1), то скорость этой стадии и соответственно всей реакции будет равна

В данном случае 1+1=2 , т.е. порядок реакции меньше суммы стехиометрических коэффициентов (Σ=5). Обычно лимитирующая стадия записывается как необратимая реакция, а другие стадии - как обратимые реакции.

Одним из методов ускорения химической реакции является катализ, который осуществляется при помощи веществ (катализаторов), увеличивающих скорость реакции, но не расходующихся в результате ее протекания.

Механизм действия катализатора сводится к уменьшению величины энергии активации реакции, т.е. к уменьшению разности между средней энергией активных молекул (активного комплекса) и средней энергией молекул исходных веществ. Скорость химической реакции при этом увеличивается.