Зависимость скорости химических реакций от температуры

Температуры, краткие сведения о катализе

Лекция 16.Зависимость скорости химических реакций от

Вопросы для самопроверки

1. Рассмотрите кинетические уравнения реакций первого, второго, третьего и нулевого порядков.

2. Какую размерность имеют константы скорости реакций различных порядков?

3. Зависят ли константы скорости реакции первого, второго и третьего порядков от концентрации реагирующих веществ, от времени, температуры?

4. Что называется периодом полураспада и как он зависит от начальной концентрации реагирующих веществ для реакций различных порядков?

5. Какие способы определения порядка реакции вам известны и на чем они основаны?

6. Поясните принцип определения порядка химических реакций графическим способом.

7. Какие численные значения может иметь порядок химических реакций, с чем связаны целочисленные и дробные значения порядка реакции?

16.1 Зависимость скорости химических реакций от температуры.

16.2 Энергия активации, уравнение Аррениуса.

16.3 Способы определения энергии активации.

16.4 Краткие сведения о катализе.

Эксперименты показывают, что с увеличением температуры скорость большинства химических реакций быстро растет (К увеличивается). В случае газовых реакций с увеличением температуры растет число столкновений молекул, что способствует повышению скорости реакции.

Пример: 2Н₂+О₂→Н₂О;

а) При температуре 15-25 ºС реакция протекает очень медленно, поэтому общепринятыми методами ее не удается обнаружить;

б) При температуре 400 ºС реакция продолжается около 80 суток;

в) При температуре 500 ºС реакция завершается за 2 часа;

г) При температуре 600 ºС взаимодействие происходит в форме взрыва (десятитысячные доли секунды).

Этот пример наглядно показывает насколько резко возрастает скорость химической реакции при увеличении температуры.

Голландский ученый Вант-Гофф (1884) на основании наблюдений и анализа существующих данных сформулировал приближённое правило:

При повышении температуры на каждые 10 ºС скорость гомогенной химической реакции увеличивается в 2-4 раза. В математической форме это правило может быть представлено следующим образом:

(16.1)

(16.2)

(16.3)

где γ – температурный коэффициент Вант-Гоффа.

Это означает, что при увеличении температуры на 100 ºС при γ=2 скорость реакции возрастает в 2¹⁰ ≈ в 1000 раз, при γ=4 в 4¹⁰ ≈ 1млн. раз.

Для большинства биохимических реакций γ варьирует от 1,5 до 3. Поэтому, например, если при заболевании температура человеческого тела поднялась от 36,5 до 39,5, то это означает увеличение скорости происходящих биохимических процессов в 1,13−1,39 раз, т.е. на 13−39%.

Правило Вант-Гоффа носит весьма приближенный характер и служит для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции. Значение γ часто выходит за пределы 2−4, а для конкретных химических реакций γ может меняться в различных интервалах температур:

Рис. 16.1 Зависимость скорости различных типов реакций от температур:

а) обычная одностадийная реакция;

б) обратимая реакция;

в) ферментативная реакция.

Течение большинства биохимических процессов осуществлялся в температурном интервале 273 … 323К, температурный оптимум у животных еще меньше 308 … 315К.

Дата добавления: 2014-01-07