Билет 18. Химическая кинетика. Влияние различных факторов на скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа и закон действующих масс (для гомогенных и гетерогенных реакций)

Билет 17. Условия протекания химической реакции: энтальпийный и энтропийный факторы. Свободная энергия Гиббса.

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным и энтропийным.

Энтальпийный фактор связан с уменьшением энтальпии системы (∆Н). Стандартная энтальпия образования – тепловой эффект реакции образования одного моль вещества из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях. Энтальпия образования простых веществ принята равной нулю.

Энтропийный фактор (∆S) обусловлен увеличением беспорядка в системе вследствие роста её энтропии. Частицы любой системы обладают способностью беспорядочного движения, поэтому система в целом также стремится перейти из состояния с меньшим беспорядком в более хаотичное состояние. Этот процесс характеризуется энтропией, которая является мерой неупорядоченности в системе.

Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G,кДж): ∆G=∆H-T∆S. Изменение свободной энергии Гиббса позволяет судить о том, возможна или нет в данных условиях та или иная реакция. При ∆G<0 реакция термодинамически разрешена, при ∆G>процесс термодинамически запрещен.

Химическая кинетика - это раздел химии, который изучает скорости и механизмы протекающих реакций в зависимости от конкретных внешних условий скорость химических реакций и влияние различных факторов. К важнейшим факторам, влияющим на скорость реакций, относятся: природа реагирующих веществ, концентрация, температура, присутствие катализаторов.

Природа реагирующих веществ позволяет определить какое вещество является более реакционоспособным. Например, при взаимодействии оксид азота (I) с кислородом реакция протекает с большей скоростью, а при взаимодействии оксид углерода с кислородом в таких же условиях реакция практически не протекает. Следовательно, NO является более реакционноспособным веществом, чем СО.

Химические реакции протекают только благодаря столкновению молекул друг с другом в результате их хаотического движения. Поэтому число столкновений, а значит и скорость реакции, будет тем выше, чем выше концентрации реагирующих веществ. Общую формулировку влияния концентрации на скорость химической реакции дает закон действующих масс: скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. для данной реакции закон действующих масс имеет вид: .

В гомогенных системах: 3H₂+N₂=2NH₃ v =k*C³(H₂)*C(N₂).

В гетерогенных системах скорость реакции пропорциональна тольrо плоскости подвижного элемента: CaO_(тв)+CO_2(г)=CaCO_3(тв) v =k*С_СО2

С ростом температуры увеличивается скорость движения частиц, а следовательно, и частота их столкновений, что и приводит к увеличению скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа: с повышением температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций возрастает в 2-4 раза, то есть

Катализаторы – вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но их состав и количество остается неизменными. Катализаторы различают гомогеннее и гетерогенные. Гомогенные катализаторы находятся в одном и том же агрегатном состоянии хотя бы с одним из реагентов. Гетерогенные катализаторы это такие, когда катализатор и реагирующие вещества находятся в различных агрегатных состояниях.

Дата добавления: 2015-04-24