Факторы, влияющие на скорость. Катализ

Скорости химических реакций, их характеристики

Содержание

Катализ.

Основы химической кинетики и термодинамики.

4.1. Скорости химических реакций, их характеристики

4.2. Факторы, влияющие на скорость.Катализ

4.3. Кинетика обратимых реакций. Химическое равновесие

Химическая кинетика - это раздел химии, изучающий скорости и механизмы протека­ния химических реакций, а также факторы, влияющие на них.

Различают гомогенные и гетерогенные реакции, протекающие в гомогенной и гетеро­генной системах, соответственно.

Скоростью гомогенной реакции называют количество какого-либо вещества, вступив­шего или выделившегося в ходе химической реакции в единице объёма системы за едини­цу времени.

На практике измеряется средняя скорость химической реакции:

ΔС

υ _ср = ± ----------; (моль/л_*с)

Δt

где ΔС - изменение молярной концентрации какого-либо участника процесса, Δt - соот­ветствующий этому изменению промежуток времени.

Скорость гетерогенной реакции определяется количеством какого-либо вещества, вы­делившегося или вступившего в ходе реакции на единице площади раздела фаз за единицу времени.

Скорость химической реакции зависит от следующих факторов:

1. природы реагирующих веществ

2. от условий протекания реакции

а) концентраций веществ

б) температуры

в) наличия катализатора

Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ устанавливает основной закон химической кинетики - закон действующих масс:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реа­гирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. _υ

Для синтеза аммиака: N₂ + 3H₂ ↔ 2 NH₃ ; υ = k CN_{2 *} CH₂³

υ - скорость прямой реакции, k - константа скорости реакции, которая зависит от температуры и природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентраций.

Константа скорости - это скорость реакции при концентрациях реагентов, равных 1 моль/л. Уравнение, связывающее скорость с концентрацией, называется кинетическим.

Различают химические реакции, идущие в одну стадию, называемые простыми, и реак­ции сложные - многостадийные.

Простые реакции характеризует молекулярность, а сложные реакции характеризует по­рядок реакции.

Молекулярность - это число молекул, одновременным взаимодействием которых осу­ществляется акт химического превращения. Бывают моно-, би- и тримолекулярные реак­ции.

Многостадийные, сложные реакции протекают в несколько последовательных или ­параллельных стадий, идущих с различными скоростями. На практике измеряется скорость самой медленной - лимитирующей - стадии.

Порядок реакции - это сумма показателей степеней в экспериментально полученном кинетическом уравнении лимитирующей стадии.

Различают:

-сложные реакции 1го порядка - часто это реакции разложения

-сложные реакции 2го порядка

-сложные реакции нулевого порядка, в которых скорость не зависит от концентра­ций реагирующих веществ.

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа, согласно которому: при увеличении температуры на 10 ⁰С скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.

Математически эта зависимость выражается соотношением:

υ_t2 = υ_t1* γ ^Δt/10

υ_t2 и υ_t1 - скорости при более высокой и более низкой температурах, соответственно.

γ – температурныйкоэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при изменении температуры на 10 ^оС.

Влияние катализаторов:

Катализаторы - это вещества, которые изменяют скорость химической реакции, но оста­ются неизмененными как количественно, так и качественно. Катализ бывает положительным и отрицательным (называется ингибированием); гетерогенным и гомогенным. Суть действия катализатора состоит в уменьшении энергии активации процесса, т.е. той энергии молекул, которой достаточно для протекания этого процесса.

Любой катализатор обладает избирательностью действия, то есть ускоряет только опреде­ленную реакцию.

Эти принципы справедливы и для биологических систем.

Все биологические катализаторы являются по своей структуре белковыми веществами и называются ферментами. Ферменты в организме действуют в строго определенной после­довательности, катализируют сотни многостадийных реакций, в ходе которых осуществ­ляются превращения различных веществ. Помимо этого, особая группа регуляторных фер­ментов способна воспринимать различные сигналы и изменять при этом свою активность и скорость всего процесса. Регуляторные ферменты катализируют лимитирующие реак­ции. С изменением активности ферментов связаны многие патологии.

Дата добавления: 2013-12-12