рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
ХІМІЧНА КІНЕТИКА

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

ХІМІЧНА КІНЕТИКА

ХІМІЧНА КІНЕТИКА - раздел Химия, З дисципліни ФІЗИЧНА ХІМІЯ Хімічна Кінетика - Це Розділ Фізичної Хімії, Що Вивчає Швидкість І Механізм Х...

Хімічна кінетика - це розділ фізичної хімії, що вивчає швидкість і механізм хімічних реакцій, а також залежність швидкості протікання реакцій від різних факторів.

Швидкість хімічної реакції визначається зміною концентрації реагуючих речовин в одиницю часу. Вона залежить від природи реагуючих речовин, їхньої концентрації, температури, середовища, в якому протікає реакція, каталізатора і його концентрації. Швидкість реакції змінюється з часом, і в окремий момент вона визначається похідною від концентрації за часом:

, ( 7.1)

Перед похідною ставиться знак «+» або «-».

Оскільки швидкість реакції завжди вважається позитивної, то похідна може бути позитивної або негативної залежно від того, чи вивчають швидкість реакції або одного з вихідних речовин.

Відповідно до закону дії мас швидкість реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин зі ступенями, рівними їх стехіометричним коефіцієнтам у рівнянні реакції.

У реакції А^а + В^в = Q^q + R^r швидкість реакції

(7.2)

де k - константа швидкості хімічної реакції;

С_А, С_В – конентрації речовин, що вступили в реакцію.

Константа швидкості k чисельно дорівнює швидкості реакції за умови, що концентрації всіх реагуючих речовин дорівнюють одиниці, і залежить від природи реагуючих речовин, температури, каталізатора його концентрації й від середовища, у якому протікає реакція.

За кількістю частинок, що приймають участь в елементарному акті хімічного перетворення, розрізняють реакції:

o мономолекулярні (тільки один вид часток набуває змін);

o бімолекулярні (прймають участь дві частки одного виду або різних видів);

o тримолекулярні (прймають участь три частки одного виду або різних видів).

Умова взаємодії часток - їхнє одночасне зіткнення один з одним, а ймовірність одночасного зіткнення декількох часток молекул певного виду мізерно мала, тому навіть тримолекулярні реакції досить не численні, а реакції більш високої молекулярності малоймовірні. Отже, якщо стехіометричні коефіцієнти великі, то реакція протікає в кілька стадій, і загальна швидкість реакції визначається швидкістю найповільнішою з них (лімітуюча стадія).

Порядок реакції визначається сумою показників ступенів при концентраціях у диферинційному рівнянні швидкості реакції.

Залежно від рівняння, що зв'язує швидкість реакції з концентрацією реагуючих речовин - кінетичного рівняння, розрізняють рівняння першого, другого, т.д. порядків.

Порядок реакції або дорівнює молекулярності реакції, або в більшості випадків, менше її.

Реакцію першого порядку можна представити схемою

А → продукти реакції

Швидкість виражається рівнянням

(7.3)

Розділяємо змінні

(7.4)

Після інтегрування одержуємо

ln C_A= - kt + const (7.5)

Значення константи визначаємо з початкових умов.

Для t = 0 C_A= Co_, при цьому:

ln C_A - ln Co = - kt (7.6)

(7.7)

і остаточно одержуємо

(7.8)

де Co – початкова концентрація реагуючої вихідної речовини;

С_к – зменшення концентрації вихідної речовини за час t ;

C_A- концентрація вихідної речовини на момент часу (поточна концентрація), C_A= Co - С_к

t_½ або - період напівперетворення, час за який концентрація вихідної речовини зменшується вдвоє.

З цього рівняння випливає, що період напівперетворення не залежить від концентрації вихідної речовини.

Константа швидкості для реакції першого порядку має розмірність t ^-1.

До реакцій другого порядку належить більшість бімолекулярних реакцій А + В = продукти реакції.

При умові С_А= С_В рівняння швидкості реакції в диференціальній формі має вигляд

Після інтегрування одержуємо:

На випадок С_А≠ С_В рівняння швидкості реакції в диференційній формі має вигляд

(7.9)

Після інтегрування одержуємо

(7.10)

В кінетиці виділяють групу реакцій – автокаталітичні реакції, в яких каталізатор є одним із продуктів реакції. У цих реакціях концентрація каталізатора збільшується з часом. Для них диференційне рівняння швидкості набуває вигляд

(7.11)

і після інтегрування:

(7.12)

Прикладом такої реакції служить реакція йодування ацетону. З рівняння (7.11) і (7.12) видно, що для реакцій другого порядку розмірність k визначається величиною, зворотній концентрації й часу, тобто t^-1· С^-1.

Залежність швидкості реакції від температури описується рівнянням Арреніуса , (7.13)

де k – константа швидкості реакції; Т - температура, К; Е – енергія активації; R – універсальна газова стала.

Енергія активації – мінімальна енергія у порівнянні з середньокінетичною, що повинні володіти частки, які зіштовхуються

(1 моль), щоб вступити в хімічну реакцію. Енергія активації, таким чином, є потенційним бар'єром реакції. Після інтегрування одержуємо

, (7.14)

а в експотенційній формі

k = k_oС^-^E^/^RT

або k = k_o·exp(- E/RT), (7.15)

де k_o- предекспотенційний множник, що не залежить від температури, але, як і енергія, обумовлений реакцієй.

Енергію активації можна обчислити за виміром при температурах Т₂ і Т₁ (Т₂ > Т₁) значенням k₂ і k₁ . Після підстановки цих значень у два рівняння lnk = -E/RT + const і вирахування другого з першого знаходимо:

(7.16)

Знання енергії активації й константи швидкості при одній температурі дозволяє обчислити константу швидкості цієї реакції при іншій температурі.

Енергія активації багатьох реакцій звичайно близька до 100 кДж/моль. Припустимо, що Т₁= 320 К Т₂= 330 К, тоді

Даний розрахунок обґрунтовує емперичне правило Вант-Гофа: підвищення температури на 10^°С збільшує швидкість реакції в 2 - 4 рази. Це правило дійсне в впроміжку Е/RT > 1, тобто при відносно високих температурах.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

З дисципліни ФІЗИЧНА ХІМІЯ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ... КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ... Реєстр...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ХІМІЧНА КІНЕТИКА

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Передмова
Фізична хімія – наука, що пояснює і встановлює закономірності хімічних явищ на основі загальних принципів фізики та хімії. Вона охоплює всі питання теорії хімічних процесів і розглядає вплив фізичн

Складання таблиць
Всі вимірювання містять щонайменше дві змінні, одну з яких обирають як незалежну (у дослідах її задають як аргумент х), а інші (інша) є залежними (функції

Оцтоетилового етеру в кислому середовищі при 25°С
t, c Vt, см3 лугу V¥ - Vt, см3 t – t0, c k·10

Густина розчинів фосфорної кислоти у воді при 20 °С.
Концентрація Н3Р04, %

Побудова графіків
Графічне зображення експериментальних і розрахункових даних полегшує порівняння величин, дозволяє легко знайти характер зміни величин — наявність екстремальних точок чи точок перегину, періодичніс

Проведення кривої через нанесені точки.
І. Звичайно крива, що виражає залежність у = f(x) повинна бути плавною. Однак, можливі і стрибки, внаслідок порушення безперервності. II. Крива повинна проходити як

Теплоти розчинення і розведення.
Інтегральною теплотою розчинення DНт(розч) називають кількість теплоти, що виділяється чи поглинається при розчиненні 1моля речовини у визначеному великому об'ємі ро

Визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.
Для вимірювання температури користуються термометром Бекмана. При роботі з калориметром спостерігаються часткові втрати тепла в навколишнє середовище, що викривляє вимірювану різницю температур поч

Завдання.
1. Визначити зміну температури в калориметрі в результаті розчинення певної наважки KCl. 2. Обчислити моляльну концентрацію розчину і за табличними даними визначити кількість теплоти, що в

КУПРУМ (II) СУЛЬФАТУ
Завдання: 1. Визначити інтегральну теплоту розчинення безводної солі та кристалогідрату і по різниці обчислити теплоту утворення кристалогідрату.

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ СИЛЬНОЇ КИСЛОТИ СИЛЬНОЮ ОСНОВОЮ У ВОДІ
Завдання: 1. Визначити теплову сталу калориметра. 2. Визначити теплоту розведення концентрованої сильної кислоти. 3. Визначити теплоту не

Контрольні питання
1. Чому теплові ефекти реакцій, що протікають при постійних об'ємі та тиску, є функціями стану системи? 2. Що таке теплоти утворення, нейтралізації, розчинення, розведення? 3. Як

Рефрактометрія
2.I. Поляризація молекул Усі молекули можуть бути розділені на два типи: неполярні й полярні (з несиметричним і симетричним розподілом зарядів). Полярну молекулу називають

І ВСТАНОВЛЕННЯ ЙОГО СТРУКТУРИ
Ціль роботи: визначення рефракції розчиненої речовини за питомою рефракцією розчину, розчинника й відсотковому вмісту розчину, а також установлення його ймовірної структури, використовуючи в

ХІМІЧНА РІВНОВАГА
Хімічні реакції поділяються на гомогенні і гетерогенні. Хімічна реакція, що протікає в межах однієї фази, називається гомогенною. До гомогенних реакцій відн

Послідовність виконання роботи
Взяти вісім сухих колб із притертими пробками місткістю 100 мл. Пронумерувавши колби, налити в них наступні кількості розчинів точної концентрації (табл. 3.1): Таблиця 3.1.

Розрахунок рівноважних концентрацій речовин
Рівноважна концентрація йоду: де - молярність розчину тіосульфат

Експерементальні данні
Номер колби Температура досліду Номер проби Час відбору проби Об’єм Na2S2O3 (мл) витра

Контрольні питання
1. Які термодинамічні і кінетичні ознаки рівноважного стану? 2. Через які величини можна виразити константу хімічної рівноваги? Яка залежність існує між константами рівноваги, вираженими

ФАЗОВІ РІВНОВАГИ
Для характеристики стану сплавів широко застосовують правило фаз Гіббса, записане у формі: (4.1) де С – ч

І3 ПРОСТОЮ ЕВТЕКТИКОЮ
Діаграми плавкості цього типу найбільш поширені та характерні для бінарних систем неізоморфних речовин, що не утворюють хімічних сполук, наприклад, свинець—сурма, калію хлорид— літі

Типи термопар
Термопара Позначення по ОСТу Верхня межа температури, °С Сплави Склад,% Хромель–алюмель Х

Послідовність виконання роботи
Видається сім тиглів, що містять бензойну кислоту, нафталін та їх суміші: №1 - бензойна кислота; № 2 -15% нафталіну і 85% бензойної кислоти; № 3 - 30% нафталіну і 70% бен

КРИСТАЛІЗАЦІЯ БІНАРНИХ СУМІШЕЙ
(СИСТЕМА NaNО3 – KNO3) Завдання: 1. Одержати криві охолодження для чистих компонентів і сумішей відомого с

РОЗЧИНИ
Закон розподілу. Система з двох практично незмішуючихся рідин і третього, розчинного в них компонента, буде біваріантною (С=3–2+1=2) при рівновазі між обома конденс

Послідовність виконання роботи
У мірній колбі на 100 см3 готують розчин бензойної кислоти (наважка 2-4 г) в органічному розчиннику (бензол, толуол, ксилол). Відбирають 50 см3 отриманого розчину піпеткою за

ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ АСОЦІАЦІЇ
ОЦТОВОЇ КИСЛОТИ В БЕНЗОЛІ (ЧИ ХЛОРОФОРМІ) Оцтова кислота, як і інші карбонові кислоти, в органічному розчиннику знаходиться у вигляді подвійних молекул чи

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ
Завдання. Визначити кількість витягнутої речовини при однократному і багаторазовому витягу тим самим об'ємом розчинника. Виконання роботи. Відміряти по 5м

Кріоскопія, ебуліоскопія
В стані рівноваги між рідиною і парою кількість молекул, що випаровується в одиницю часу дорівнює кількості, що конденсується. Якщо в леткій рідині розчинити невелику кількість будь-якої нелеткої р

Установка термометра Бекмана для кріоскопії.
Термометр Бекмана відрізняється від звичайного, по-перше, великою шкалою (точною), що дозволяє спостерігати зміни температури до 0,001°С й, по-друге, другим запасним ртутним резервуаром, за допомо

Послідовність виконання роботи.
Підготовлений термометр Бекмана вставити в прилад і почати спостерігати за температурою. Для рівномірності охолодження рідину необхідно повільно помішувати вставленою в прилад мішалкою. Помішуван

Послідовність виконання роботи.
Зібрати прилад, схема якого приведена на рис. 5.3. Трубку з внутрішнім діаметром 45 мм розрізати на частини довжиною 18

Контрольні питання
1. Що називається розчином? Розчини ідеальні та істинні, їх особливості. 2. Як залежить тиск насиченої пари розчину від концентрації розчиненої речовини при даній температурі? 3.

ЕЛЕКТРОХІМІЯ
Йонний добуток води. Вода є досить слабким електролітом. Однією з причин слабкої дисоціації води є те, щоб молекули її є асоційованими за допомогою водневих зв’язків. Іншою при

Кислотності-основності розчинів
Водневим показником рН називають десятковий логарифм концентрації йонів Гідрогену зі знаком мінус: pН= –lg [H+] (6.2) або

Теоретичні відомості
Молекули електролітів у водних розчинах дисоціюють на йони, які і є носіями зарядів. Електрична провідність слабких електролітів, які дисоціюють у водних розчинах частково, визначається в основному

Контрольні питання
1. Чи можна при визначенні електричної провідності розчинів електролітів користуватися постійним струмом? 2. Чи грає роль кількість рідини, узятої для визначення електричної провідності? Щ

ВИВЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ЙОДУВАННЯ АЦЕТОНУ
Ціль роботи- визначити значення константи швидкості реакції йодування ацетону в кислому середовищи при двох температурах і вирахувати енергію активації цієї реакції.

Теоретичні відомості
При реакції гідролізу цукру(I) утвориться глюкоза(II) і фруктоза (III): С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С

Дифузія
Розчинення твердого тіла в рідині, що супроводжується хімічною взаємодією або за відсутності її, може служити типовим прикладом гетерогенного процесу. Гетерогенні процеси протікають на поверхні роз

Значення деяких фундаментальних сталих
Атомна одиниця маси а.о.м. 1,6606×10-27 кг Електрична стала e0

Знаки деяких математичних дій
а, поділене на b , а / b, ab-1 Абсолютна величина

Густина води при різних температурах
t, 0С r1, г/см3 t, 0С r1, г/см3

Таблиця 6 Інтегральна теплота розчинення DНm солей у воді при 25°С
№ п/п m, моль солі на 1кг Н2О KCl кДж/моль Концентрація Cm насиченого розчина, моль солі на

Інтегральна теплота розчинення солей, які утворюють кристалогідрати, при температурі 18°С.
Речовина Кількість молів H20 на 1 моль солі DН, кДж/моль BaCl2