Лекция № 11. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ Раздел химии, изучающий скорость и механизм химических превращений называется кинетикой. Знание скоростей химических реакций и факторов на них влияющих имеет большое научное и практическое значение. Например, в хим. промышленности при производстве того или иного вещества от скорости реакции, зависят размеры и производительность аппарата, выход продукции реакции. Выяснение кинетики реакций позволяет осуществить математическое моделирование реакций, происхо-дящих в химических аппаратах, решать задачи оптимизации и автоматизации химико-техноло-гических процессов (с помощью ЭВМ).
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Лекция 11
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Раздел химии изучающий скорость и механизм химических превращений называется кинетикой
Знание скоростей химических реакций и факторов на них влияющих имеет большое научное и практическое значение
Например в хим промышленности при производстве того или иного вещества от скорости реакции зависят размеры и производительность аппарата выход продукции реакции
Выяснение кинетики реакций позволяет осуществить математическое моделирование реакций происхо-дящих в химических аппаратах решать задачи оптимизации и автоматизации химико-техноло-гических процессов (с помощью ЭВМ)
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Прежде чем дать определение скорости реакции (которое является основным в хим кинетике) необходимо отметить что реакции могут быть гомогенными и гетерогенными
Гомогенными являются реакции протекаю-щие в однородной среде те среде состоящей из одной фазы
Гетерогенными являются реакции протекаю-щие в однородной среде те среде состоящей из нескольких фаз
Фаза ndash часть системы отделенная друг от других ее частей поверхностью раздела и характеризую-щаяся определенными хим свойствами и составом
Скоростью хим реакции называется число элементарных актов химических взаимо-действий происходящих в единице времени в единице объема (в случае гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)
Число химических взаимодействий (элементарных актов реакции) пропорционально концентрации реагирующих веществ поэтому скорость реакции обычно определяют измене-нием концентраций реагирующих веществ во времени
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Математически это можно представить следующим образом
где C1 и C2 ndash концентрации мольл некоторого реагирующего вещества в моменты времени соответственно t1 и t2
C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
(1)
Скорость (υ) ndash величина всегда положительная Поэтому если ее определяют по расходу реагирующих веществ (C2 lt C1) то в правую часть выражения (1 )вводят laquo-raquo Если (υ) определяют по увеличению концентрации продукта реакции в правую часть ставят laquo+raquo (C2 gt C1)
1 - исход в-ва
2 - конеч в-ва2
1
времявремя
С С
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СО ВРЕМЕНЕМ
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Прежде чем дать определение скорости реакции (которое является основным в хим кинетике) необходимо отметить что реакции могут быть гомогенными и гетерогенными
Гомогенными являются реакции протекаю-щие в однородной среде те среде состоящей из одной фазы
Гетерогенными являются реакции протекаю-щие в однородной среде те среде состоящей из нескольких фаз
Фаза ndash часть системы отделенная друг от других ее частей поверхностью раздела и характеризую-щаяся определенными хим свойствами и составом
Скоростью хим реакции называется число элементарных актов химических взаимо-действий происходящих в единице времени в единице объема (в случае гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)
Число химических взаимодействий (элементарных актов реакции) пропорционально концентрации реагирующих веществ поэтому скорость реакции обычно определяют измене-нием концентраций реагирующих веществ во времени
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Математически это можно представить следующим образом
где C1 и C2 ndash концентрации мольл некоторого реагирующего вещества в моменты времени соответственно t1 и t2
C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
(1)
Скорость (υ) ndash величина всегда положительная Поэтому если ее определяют по расходу реагирующих веществ (C2 lt C1) то в правую часть выражения (1 )вводят laquo-raquo Если (υ) определяют по увеличению концентрации продукта реакции в правую часть ставят laquo+raquo (C2 gt C1)
1 - исход в-ва
2 - конеч в-ва2
1
времявремя
С С
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СО ВРЕМЕНЕМ
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Скоростью хим реакции называется число элементарных актов химических взаимо-действий происходящих в единице времени в единице объема (в случае гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)
Число химических взаимодействий (элементарных актов реакции) пропорционально концентрации реагирующих веществ поэтому скорость реакции обычно определяют измене-нием концентраций реагирующих веществ во времени
СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Математически это можно представить следующим образом
где C1 и C2 ndash концентрации мольл некоторого реагирующего вещества в моменты времени соответственно t1 и t2
C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
(1)
Скорость (υ) ndash величина всегда положительная Поэтому если ее определяют по расходу реагирующих веществ (C2 lt C1) то в правую часть выражения (1 )вводят laquo-raquo Если (υ) определяют по увеличению концентрации продукта реакции в правую часть ставят laquo+raquo (C2 gt C1)
1 - исход в-ва
2 - конеч в-ва2
1
времявремя
С С
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СО ВРЕМЕНЕМ
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Математически это можно представить следующим образом
где C1 и C2 ndash концентрации мольл некоторого реагирующего вещества в моменты времени соответственно t1 и t2
C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
(1)
Скорость (υ) ndash величина всегда положительная Поэтому если ее определяют по расходу реагирующих веществ (C2 lt C1) то в правую часть выражения (1 )вводят laquo-raquo Если (υ) определяют по увеличению концентрации продукта реакции в правую часть ставят laquo+raquo (C2 gt C1)
1 - исход в-ва
2 - конеч в-ва2
1
времявремя
С С
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СО ВРЕМЕНЕМ
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Скорость (υ) ndash величина всегда положительная Поэтому если ее определяют по расходу реагирующих веществ (C2 lt C1) то в правую часть выражения (1 )вводят laquo-raquo Если (υ) определяют по увеличению концентрации продукта реакции в правую часть ставят laquo+raquo (C2 gt C1)
1 - исход в-ва
2 - конеч в-ва2
1
времявремя
С С
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СО ВРЕМЕНЕМ
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
υ ndash средняя скорость химической реакции Истинная скорость (υ) определяется пределом к которому стремится отрошение ΔСΔt при Δt rarr 0 те поизводной концентрации по времени
В общем случае
+ =ΔС
Δt2C2 ndash C1
t2 ndash t1
υ =_
+
ndash
d Сd t
υ + =
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Скорость реакции можно измерять по изменению концентрации любого из реагентов Так для реакции
А + 2В = С
dСА
d t+υ =
Скорость может быть выражена двумя способами
dСВ
d t+υ =
Однако эти скорости не равны тк на 1 моль вещества А расходуется 2 моля вещества В Они будут равны при условии если написать
dСА
d tυ =
dСВ
d t=‒2 ‒
или
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Зададимся вопросом что является необходимым условием осуществления акта химического взаимо-действия между двумя химическими частицами
Очевидно это должно быть их столкновение друг с другом те частицы должны сблизиться на столько чтобы оказаться в зоне действия силовых (электрических) полей Только при этих условиях возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов в результате которых образуются молекулы новых веществ
Чем чаще происходят столкновения тем быстрее идет реакция (фактор частоты столкновений)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Расчеты например показывают что при обычных температурах и давлении число столкновений происходящих между частицами газообразного вещества равно ~ 109 столкновений в секунду Это число столкновений очень велико и если бы каждое из них было эффективным то все реакции протекали бы мгновенно
Таким образом фактор частоты сам по себе еще не определяет скорость реакции
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Наблюдения однако показывают что столкновение частиц является необходимым но далеко не достаточным условием химического взаимодействия Дело в том что не все (не каждое) столкновения приводят к химической реакции
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Эффективными будут такие столкновения (и только такие) которые имеют достаточную энергию (энергетический фактор) а кроме того и соответствующую ориентацию (фактор вероятности)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Чем больше таких эффективных столкновений происходит в единицу времени в единице объема тем выше скорость реакции Таким образом имеем
ndash знак пропорциональности
1 Скорость общему числу столкновений (фактор частоты столкновений F)
2 Скорость числу столкновений с достаточной энергией Z (энергетический фактор)
3 Скорость число столкновений с нужной ориента- цией (вероятностный фактор)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Величина пропорциональная каждой из несколь-ких отдельных величин пропорциональна их произведению
υ FmiddotZmiddotW
Введя коэффициент пропорциональности (α) получим
υ = αmiddotFmiddotZmiddotW (3)
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Из теории вероятности (а также экспериментальных данных) следует что частота столкновений пропорцио-нальна концентрациям взаимодействующих веществ
Для реакции
А + В = С + Д имеем F = βCACB (4)
где CA и CB ndash концентрации соответственно веществ А и Вβ ndash коэффициент пропорциональности
Подставляя уравнение (4) в уравнение (3) получим
υ = αβZWCACB
при Т = const факторы Z и W постоянны
Фактор частоты столкновений F
Частота столкновений зависит от 1 Концентрации 2 Температуры
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Объединяя все константы в одну
αβWZ = k Z = k 5
получаем υ = kCACB 6
Уравнение (6) представляет собой одну из формули-ровок закона действия масс первоначально установлен-ного при изучении зависимости скоростей реакции от концентрации реагентов
Закон действия масс (одна из формулировок)
laquoПри постоянной температуре скорость химичес-кой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществraquo
Гульберг Вааге hellip 1867 гБекетов hellip 1865 г
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
для реакции записанной в общем виде
aА + bВ rarr еЕ + dД
Кинетическое уравнение (6) имеет вид
υ = k∙cAncB
m (7)
где k ndash константа скорости при CA = CB = 1 мольл k = υ т е константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов 1 мольл n и m mdash коэффициенты называемые порядками реакции по веществам В и D
Константа скорости зависит от температуры и не зависит от концентрации реагентов
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Примечание Вид кинетического уравнения определя-ется не суммарным уравнением химической реакции а той стадией реакции которая является самой медленной (лимитирующая стадия) Например
если реакция аА + bВ = АaВb
сложная те протекает в несколько стадий
1 А + В rarr АВ hellip медленно
2 (а-1)А + АВ rarr АаВ hellip быстро
3 АаВ + (b-1)В rarr АaВb hellip быстро
то общая скорость реакции будет определяться наиболее медленной стадией те стадией 1
υ = kCACB
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Выше было сказано (см уравнение 3) что важнейшим фактором определяющим скорость является энергетический фактор те число столкновений Z имеющих достаточную энергию
Этот фактор зависит от температуры Т и энергии активации ЕА те Z является функцией двух
параметров
Z = f (T EA)
Рассмотрим энергию активации (ЕА)
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Ход любой реакции можно представить схемой
исходные переходное конечные вещества состояние вещества
Превращению исходных веществ в продукты реакции предшествует образование переходного состояния (состояние активированного комплекса) Время его жизни порядка 10-13 секунд ()
Так для реакции А2 + В2 rarr 2АВ
Можно записать
начальное переходное конечное состояние активированный состояние
комплекс
АКТИВИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Образование активированного комплекса требует затраты энергии Реагируют только те молекулы энергия которых не ниже некоторого предела ЕА
Энергия активации ЕА ndash энергия необходимая для перехода реагирующих молекул в состоянии активированного комплекса и последующего осуществления реакции
Молекулы с энергией равной или большей ЕА ndash называются активными
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Изменение энергии в ходе реакции может быть представлено следующей диаграммой
исходныевещества
ЕА
ЕА
продуктыреакции
Источником ЕА является кинетическая энергия движущих частиц
без катализатора
с использованиемкатализатора
ход реакции
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Из рисунка ясно что чем больше величина ЕА тем меньше число столкновений обладающих этой энергией Точное соотношение между энергией активации и числом столкновений с такой энергией Z можно выразить следующим уравнением
Z = еndash ЕАRT 8
Распределение молекул по их кинетической энергии подчиняется закону Максвелла ndash Больцмана
Энергия
КРИВАЯ МАКСВЕЛЛА ndash БОЛЬЦМАНА
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
ЕА 109 Дж
(При Т = 25 0С)
Число столкновенийc достаточной
энергией Z
Относительнаяскоростьреакции
20 ~ 10 000 106 10 000
40 ~ 100 106 100
60 1 106 1
Влияние энергии активации на скорость реакции
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Выше было показано 5 что константа скорости k входящая в выражение закона действия масс может быть представлена произведением
k = k Z
Подставляя значение Z из уравнения 8 получим уравнение Аррениуса
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
Из уравнения Аррениуса видно что поскольку Т входит в показатель степени скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры
ndash ЕАRTk = k∙е
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
k 44510-5 13710-4 25210-3 14110-2 64310-1 134
Например при повышении температуры на 100 ordmС скорость реакции Н2 + I2 rarr 2HI возрастает примерно в 1000 раз
Эти опытные данные свидетельствуют о справедливости правила ВантndashГоффа
laquoпри повышении температуры на каждые 10ordmС скорость реакции увеличивается в 2-4 разаraquo
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Химические реакции классифицируют по молекулярности и порядку реакции
Молекулярность реакции ndash число молекул одновременно участвующих в элементарном акте химического взаимодействия
По этому признаку реакции делят на одномолекулярные 2-х и 3-х молекулярные 4-х молекулярные реакции практически не встреча-ются тк вероятность встречи одновременно 4-х молекул меньше вероятности столкновения 2-х молекул в 108 раз
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Молекуляр-ность реакции
Общий вид Примеры
1 А rarr В + С I2 = I + I
2 А + В rarr С HI + HI = H2 + I2
3 А + 2В rarr С 2NO + O2 = 2NO2
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИИпримеры
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении
Реакции могут быть 1-го 2-го 3-го а также дробного или даже нулевого порядка
РеакцияВид кинетического
уравненияПорядокреакции
А rarr В + Д υ = - dCdt = КСА 1
А +В rarr Д υ = - dCdt = КСАСВ 2
А +В + С rarr Д υ = - dCdt = КСАСВСС 3
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Следует подчеркнуть что действительная молеку-лярность химической реакции далеко не всегда совпадает с той кажущейся молекулярностью которая вытекает из суммарного уравнения реакции
Расхождение имеет место во всех тех случаях когда процесс протекает не непосредственно по суммарному уравнению (простые реакции) а через промежуточные стадии Например около 500 0С формально пятимолекулярная реакция
4HBr + O2 = 2H2O + 2Br2
идет как бимолекулярная
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
HBr + O2 = HOОBr
HООBr + HBr = 2HOBr
2(HОBr + HBr = H2O + Br2)
медленная стадия
быстрая стадия
быстрая стадия
υ = k∙CHBr∙CO2
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Для простых реакций те реакций протекающих в одну стадию ndash порядок и молекулярность реакций совпадают
Для сложных реакций те протекающих в несколько стадий ndash порядок реакции определяется молекулярностью наиболее медленной стадии а не суммарным уравнением реакции
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
суммарная реакция hellip 2N2O5 rarr 4NO2 + O2
1 стадия hellip N2O5 rarr N2O3 + O2 медленно
2 стадия hellip N2O5 + N2O3 rarr 4NO2 быстро
Наиболее медленная стадия ndash стадия 1эта стадия определяет общую скорость и порядок реакции
υ = kСN2O5 молекулярность стадии 1 ОДНОМОЛЕКУЛЯРНАЯ
порядок реакции ПЕРВЫЙ
МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ И ПОРЯДОК РЕАУЦИИ
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Задачи411 Написать выражение скорости реакций
протекающих между а) азотом и кислородом б) водородом и кислородом в) оксидом азота (II) и кислородом г) Диоксидом углерода и раскаленным углем
412 Написать выражение скорости реакций протекающих по схеме А + В =АВ если а) А и В mdash газообразные вещества б) А и В жидкости смешивающиеся в любых отношениях в) А и В mdash вещества находящиеся в растворе г) А mdash твердое вещество а В mdash газ или вещество находящееся в растворе
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Задачи
413 Написать выражение скорости химической реакции протекающей в гомогенной системе по уравнению
и определить во сколько раз увеличится скорость этой реакции если а) концентрация А увеличится в два раза б) концентрация В увеличится в два раза в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
414 Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе 2СО = СО2 + С чтобы скорость реакции увеличилась в четыре раза
415 Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2 + 3H2harr2NH3 чтобы скорость реакции возросла в 100 раз
416 Во сколько раз следует увеличить давление чтобы скорость образования NО2 по реакции 2NO + О2harr2N02 возросла 1000 раз
Задачи
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
417 Написать уравнение скорости реакции С + О2 = СО2 и определить во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в три раза
418 Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает пo уравнению 2NO + Cl2 harr 2NOCl Как изменится скорость реакции пи увеличении а) концентрации оксида азота в два раза б) концентрации хлора в два раза в) концентрации обоих ве ществ в два раза
Задачи
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2
Задачи
Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
419 Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40deg если γ = 32
420 На сколько градусов следует повысить температуру системы чтобы скорость проте-кающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 25)
421 При повышении температуры на 50deg скорость реакции возросла в 1200 раз Вычислить γ
422 Вычислить γ реакции если константа скорости ее при 120degС составляет 588bull10-2 при 170degС равна 67 bull 10-2