imagesdlja-reaktsii-pervogo-porjadka-konstanta-skorosti-ravna-thumb.jpg

Порядок реакции

4-12. Для реакции H2 + I2 2HI константа скорости при температуре 683 К равна 0,0659 л/(моль. Пример 1-2. В реакции 2-го порядка A + B D начальные концентрации веществ A и B равны, соответственно, 2.0 моль/л и 3.0 моль/л. Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и наличия катализатора.

В общем случае, чем больше концентрации реагирующих веществ, тем больше скорость химической реакции. Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ определяется экспериментально и называется кинетическим уравнением химической реакции.

Следует подчеркнуть, что порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени. В химической кинетике принято классифицировать реакции по величине общего порядка реакции. Рассмотрим зависимость от времени концентрации исходного вещества А для случая реакции первого порядка А ––> В. Реакции первого порядка характеризуются кинетическим уравнением вида (II.6).

4. Влияние температуры на скорость химических реакций

Еще одной кинетической характеристикой реакции является период полупревращения t1/2 – время, за которое концентрация исходного вещества уменьшается вдвое по сравнению с исходной. Как видно из полученного выражения, период полупревращения реакции первого порядка не зависит от начальной концентрации исходного вещества. Постоянную интегрирования g, как и в предыдущем случае, определим из начальных условий.

Проведение реакции при большом избытке одного из исходных веществ используется для определения частных порядков реакции. Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике используют два основных соотношения — правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса.

1.1. Скорость реакции

Энергию активации можно определить, измерив константу скорости при двух температурах. Стадией, определяющей скорость реакции, является мономолекулярный разрыв связи C- C в трихлорацетат-ионе. 4-19. Разложение ацетондикарбоновой кислоты в водном растворе — реакция первого порядка. Эти числа в общем случае никак не связаны с коэффициентами a и b в уравнении реакции. Порядок реакции может быть положительным или отрицательным, целым или дробным.

Под элементарной реакцией обычно понимают единичный акт образования или разрыва химической связи, протекающий через образование переходного комплекса. Число частиц, участвующих в элементарной реакции, называют молекулярностью реакции. Пример 1-1. Скорость образования NO в реакции 2NOBr(г) 2NO(г) + Br2(г) равна 1.6. 10-4 моль/(л.

1-11. Реакция разложения 2HI H2 + I2 имеет 2-й порядок с константой скорости k = 5.95. 10-6 л/(моль. В данном разделе мы составим на основе закона действующих масс и решим кинетические уравнения для необратимых реакций целого порядка.

1.4. Прямая и обратная задача химической кинетики

Нулевой порядок встречается в гетерогенных и фотохимических реакциях. Радиоактивный распад — реакция 1-го порядка. 2-1. Пользуясь решением кинетического уравнения, докажите, что для реакций 1-го порядка время t x, за которое степень превращения исходного вещества достигает x, не зависит от начальной концентрации. 2-7. Реакцию первого порядка проводят с различными количествами исходного вещества.

В большинстве же случаев довольно трудно найти молекулярность реакции

Через какое время давление уменьшится в 1.5 раза по сравнению с первоначальным? 39.1 л/(моль. мин) при 0 оС. Был приготовлен раствор, содержащий 0.004 М нитроэтана и 0.005 М NaOH. Через какое время прореагирует 90% нитроэтана? Рассчитайте время, в течение которого реакция прошла на 99.999%, если исходные концентрации обоих ионов равны 0.001 моль/л. 2-14. Скорость окисления бутанола-1 хлорноватистой кислотой не зависит от концентрации спирта и пропорциональна 2.

Через 1 ч концентрация вещества А уменьшилась до 0.020 моль/л. Рассчитайте константу скорости и периоды полураспада обоих веществ. Эта величина определяет, как изменяется концентрация компонентов реакции с течением времени. Экспериментальные методы химической кинетики подразделяются на химические, физические, биохимические в зависимости от способа измерения количества вещества или его концентрации в ходе реакции.

Уравнение химической реакции показывает начальное состояние системы (исходные вещества) и её конечное состояние (продукты реакции), но не отражает механизма процесса

Эти методы основаны на измерениях, как правило спектров поглощения реагентов или продуктов в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях. Нулевой порядок характерен, например, для гетерогенных реакций в том случае, если скорость диффузии реагентов к поверхности раздела фаз меньше скорости их химического превращения.

Так, если в реакцию вступает одна молекула, то такая реакция называется молекулярной реакцией

Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны. Для элементарных реакций, проводимых при близких концентрациях исходных веществ, величины молекулярности и порядка реакции совпадают. Каталитические реакции — реакции, протекающие в присутствии катализаторов. Положительным называют катализ, при котором скорость реакции возрастает, отрицательным (ингибированием) — при котором она убывает.

Строгая избирательность и высокая скорость — два основных признака ферментативного катализа, отличающие его от лабораторного и производственного катализа. Активность фермента, как и любого другого катализатора, тоже зависит от температуры: с повышением температуры возрастает и скорость ферментативной реакции. При этом обращает на себя внимание резкое снижение энергии активации Е по сравнению к некаталитической реакцией.

Известно много случаев, когда скорость возрастает благодаря увеличению не зависящего от температуры предэкспоненциального множителя в уравнении Аррениуса. Тип «пинг-понг» – фермент сначала взаимодействует с субстратом А, отбирая у него какие либо химические группы и превращая в соответствующий продукт.

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях. 2-8. Реакция первого порядка A 2B протекает в газовой фазе. Начальное давление равно p0 (B отсутствует). Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (x + y + z) представляет собой общий порядок реакции. 4-18. В двух реакциях одинакового порядка разница энергий активации составляет E2 — E1 = 40 кДж/моль.

Читайте также: