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)

Молекулярність і порядок реакції




Всі хімічні реакції класифікують за молекулярністю та порядком.

Молекулярність реакції визначається числом молекул, що беруть участь в елементарному акті хімічної реакції. За цією ознакою реакції поділяють на мономолекулярні, бімолекулярні і тримолекулярні.

Мономолекулярні (одномолекулярні) реакції – це реакції, в яких в елементарному акті бере участь одна молекула. Наприклад, реакції розкладу і внутрішньомолекулярних перетворень:

Бімолекулярними називаються реакції, в яких в елементарному акті беруть участь дві молекули. Наприклад:

Тримолекулярними називають реакції, в яких в елементарному акті зустрічаються три молекули. Наприклад:

Такі реакції відбуваються дуже рідко. Реакції більш високої молекулярності взагалі невідомі.

Кожному типу реакції відповідає своє кінетичне рівняння, яке виражає залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин. За формою залежності v = f(C) розрізняють реакції першого, другого і третього порядків. Швидкість реакції першого порядку пропорційна концентрації вихідних речовин в першому степені. В реакціях другого і третього порядків швидкість відповідно залежить від концентрації в другому і третьому степені. В загальному випадку порядком реакції називають суму показників степенів, з якими концентрації реагентів входять в експериментально знайдене кінетичне рівняння. Так, для реакції типу:

порядок реакції - а + b.

Дослід показує, що дійсний порядок реакції часто не збігається з порядком, визначеним за стехіометричним рівнянням. Отже, порядок реакції не завжди збігається з її молекулярністю. Лише в найбільш простих випадках спостерігається цей збіг.

Якщо реакція відбувається в одну стадію, то порядок і молекулярність її збігаються, якщо в декілька стадій, то порядок її визначається повільною стадією і дорівнює молекулярності цієї стадії. Пояснюється це тим, що стехіометричне рівняння реакції описує процес в цілому і не відображає дійсного механізму реакції, яка відбувається через ряд послідовних стадій.

Класичним прикладом такої невідповідності є інверсія тростинного цукру:

Концентрація води в розбавленому розчині практично не змінюється, і швидкість реакції визначається тільки зміною концентрації цукру. Це реакція першого порядку, вона підпорядковується рівнянню v = k . c, хоч вона бімолекулярна.

Залежність швидкості реакції від природи речовин і температури

Для того щоб відбулась реакція, необхідно спочатку розірвати або послабити зв'язки між атомами в молекулах вихідних речовин. На це необхідно затратити певну енергію. Надмірну енергію, яку необхідно надати молекулам для того, щоб їх зіткнення було ефективним, називають енергією активації. Виражають енергію активації в кДж/моль. Молекули, які мають таку енергію, називають активними. Енергія активації, в першу чергу, залежить від природи реагуючих речовин (будови молекул) і від реакції, в якій вони беруть участь.

Якщо енергія активації дуже мала (менша за 40 кДж/моль), швидкість такої реакції велика. Прикладом таких реакцій можуть бути йонні реакції в розчинах.

Якщо енергія активації дуже велика (більше за 120 кДж/моль), то це означає, що швидкість такої реакції дуже мала. Прикладом реакції, яка має велику енергію активації, може бути реакція синтезу амоніаку:

L

Реакції відбуваються з виміряною швидкістю, якщо енергія активації 40-120 кДж/моль. Прикладом такої реакції може бути реакція між натрій тіосульфатом і сульфатною кислотою:

Реакції, які потребують для свого перебігу великої енергії активації, починаються з розриву зв'язків між атомами вихідних речовин. При цьому речовини переходять в стан, який називають активованим комплексом. Саме для його утворення необхідна енергія активації. Нестійкий активований комплекс існує дуже короткий час. Він розпадається з утворенням продуктів реакції, при цьому енергія виділяється. Прикладом може бути схема реакції синтезу :

 

НІ Н...І Н-І

→ →

НІ Н...І Н-І

Вихідні Активований Продукти

речовини комплекс реакції

З ростом температури збільшується не тільки середня кінетична енергія молекул, але одночасно сильно зростає частка активних молекул, здатних до реакції, а це зумовлює зростання швидкості хімічної реакції.

Отже, швидкість хімічної реакції пропорційна числу активних молекул і залежить від величини енергії активації.

Кількісна залежність швидкості гомогенних реакцій від температури може бути виражена правилом Вант-Гоффа. У відповідності з цим правилом при підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість гомогенних хімічних реакцій зростає в два-чотири рази. Число, яке показує, в скільки разів збільшується швидкість хімічної реакції при підвищенні температури на 100, називають температурним коефіцієнтом швидкості реакції. Математично правило Вант-Гоффа може бути виражене так:

де , швидкість реакції відповідно за температури t2 i t1, γ температурний коефіцієнт швидкості реакції.

Температурний коефіцієнт швидкості гетерогенних реакцій більший, ніж гомогенних. Це пояснюється тим, що при підвищенні температури автоматично збільшується концентрація речовини, яка попадає в газову фазу завдяки випаровуванню або розчиненню.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-24; Просмотров: 4199; 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.