КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Влияние температуры на скорость реакции
В общем случае скорость химической реакции с повышением температуры увеличивается. Опыт показывает, что при повышении температуры на 10°С скорость реакции возрастает в 2—4 раза. Для характеристики зависимости скорости химической реакции от температуры был введен температурный коэффициент скорости реакции g. Этот коэффициент является отношением константы скорости химической реакции при температуре Т +10° к константе скорости при температуре Т, т. е. g = . В среднем этот коэффициент равен трем. Следовательно, при изменении температуры на 100°С скорость реакции изменяется в 310 = 59049 раз. Пользуясь температурным коэффициентом скорости реакции, можно рассчитывать константы скоростей при различных температурах. Прологарифмировав выражение, получим lgkT+10 – lgkT = lgg. Обозначив lgkT+10 - lgkT через Dlgk и разделив обе части этого уравнения на DT = 10, получим
= . Если считать, что в пределах 10° температурный коэффициент остается постоянным, выражение можно записать так: = . Проинтегрировав выражение, получим lg = (T2-T1). Приведенная выше оценка зависимости скорости химической реакции от температуры носит весьма приближенный характер и имеет малую практическую ценность. Более обоснованную зависимость константы скорости химической реакции от температуры можно получить с помощью уравнения изохоры или изобары химической реакции. Без индексов, характеризующих условия протекания процесса, уравнения изохоры и изобары запишутся одинаково: = , где К = — константа химического равновесия; k1 и k2 — константы скоростей прямой и обратной реакции; DH — теплота химической реакции; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура. Подставив вместо константы равновесия отношение констант скоростей, получим = = . Запишем тепловой эффект как разность двух величин: DH = E1 – E2. Тогда выражение можно переписать так: - = - . С точностью до постоянной величины В можно считать, что слагаемые правой и левой части попарно равны друг другу, т. е., = + B; = + B. Опыт показал, что B = 0. Поэтому, отбрасывая индексы, в общем виде уравнения можно записать следующим образом: = . Это уравнение, получившее название уравнения Аррениуса, характеризует зависимость константы скорости химической реакции k от температуры Т. Величина Е имеет размерность энергии и носит название энергии активации. Энергию активации можно определить как тот избыток энергии по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию. Уравнение легко проинтегрировать. Считая, что Е — величина постоянная, получим lnk = - + lnC, где In С — константа интегрирования. Если построить зависимость в координатах Ink—l/T, получим прямую линию Отрезок, который отсекает эта прямая на оси ординат при 1/Т = 0, равен In С, а тангенс угла j наклона прямой tgj = -. Отсюда можно определить величину энергии активации химической реакции. Потенциируя выражение, получим k = Ce -. Из этого уравнения видно, что константами, характеризующими реакцию, являются предэкспоненциальный множитель С и энергия активации Е. Чем больше значение Е, тем меньше (при данном С) скорость химической реакции. Если выражение проинтегрировать в пределах от T1 до Т2, то получим ln = , где k2 — константа скорости химической реакции при температуре T2 ;k 1 — то же при температуре T1 Таким образом, зная величину k1 при какой-либо температуре T1, можно вычислить k2 при температуре T2. Связь энергии активации с тепловым эффектом реакции можно проиллюстрировать с помощью представления об энергетическом барьере. Химическую реакцию можно представить как переход системы из энергетического состояния I в энергетическое состояние II, сопровождающийся теплотой DH. Из рисунка видно, что переход из состояния I в состояние II возможен при затрате энергии Е1; обратный переход возможен при затрате энергии Е2. При осуществлении реакции в прямом направлении выделяется количество энергии -DH = Е2 - Е1. Величина QP равна (по закону Гесса) разности энтальпий исходных и конечных продуктов реакции -DH = H1 - H2, отсчитываемых от некоторого исходного значения, принятого за нулевое (H = 0).
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 777; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |