Студопедия

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).

 




Поделиться с друзьями:


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



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.