Уравнение Вант-Гоффа

Зависимость скорости реакции от температуры

N+m – суммарный порядок реакции

Примеры.

1) Превращение ацетоуксусной кислоты (АУК) в ацетон – реакция первого порядка:

СН₃-СО-СН₂-СООН → СН₃-СО-СН₃ + СО₂

v = k [A], v = k [АУК]

n + m = 1+0 = 1

2) Реакция превращения этилена в дихлорэтан имеет второй порядок:

C₂Н₄ + Сl₂ → C₂H₄Cl₂

v = k [A][B], v = k [C₂H₄][Cl₂]

n + m = 1+1 = 2

Если скорость реакции не зависит от концентрации реагентов, то реакция имеет нулевой порядок.

Пример: разложение твердого ВаСО₃ до ВаО и СО₂. Бессмысленно говорить о концентрации твердого вещества, поэтому n = 0.

Порядок реакции очень часто не совпадает с теоретическим, т.к. обычно реакции имеют сложный механизм и состоят из нескольких стадий (элементарных актов). На практике порядок реакции определяется порядком лимитирующей стадии - самой медленной стадии процесса.

Зависимость скорости химической реакции первого порядка от концентрации исходного вещества А:

v = k [A], где v - скорость реакции, k - константа скорости, [A] – концентрация субстрата. В ходе реакции концентрация субстрата уменьшается, скорость падает пропорционально концентрации А.

Скорость химической реакции возрастает с увеличением температуры.

v = v_o γ ^Δt/10

v_o – начальная скорость, Δt - разность температур,

γ – температурный коэффициент 4 > γ > 2.

Согласно уравнению (правило)Вант-Гоффа с ростом температуры на 10 градусов скорость реакции возрастает в 2 - 4 раза.

Более точную зависимость скорости реакции от температуры вывел Аррениус:

v = v_oe^-Ea/RT

v_o- начальная скорость, e – экспонента (~ 2,7), Е_а – энергия активации, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура по Кельвину.

Энергия активации (Ea) – это энергетический барьер, который должны преодолеть молекулы субстрата, чтобы превратиться в продукты реакции. Графическое определение Е_а

Е_а  

Е

r

r – координата реакции, в простом распаде А-В на А + В – это расстояние между атомами А и В.

Чем выше температура, тем больше частота столкновений молекул и тем большее число молекул преодолевает энергетический барьер. Поэтому с ростом температуры скорость реакции возрастает экспоненциально (графическое изображение уравнения Аррениуса). Экспонента – основание натурального логарифма.

Дата добавления: 2014-01-05