Sistemos. Bet ?i reik?m? neatspindi realios reakcijos galimyb?s, jos greitis ir mechanizmas.

Norint visapusi?kai pavaizduoti chemin? reakcij?, reikia ?inoti, kokie laiko modeliai egzistuoja jos ?gyvendinimo metu, t.y. chemin?s reakcijos greitis ir jo detalus mechanizmas. Reakcijos grei?io ir mechanizmo tyrimai chemin? kinetika mokslas apie cheminius procesus.

Pagal chemin? kinetik? reakcijos gali b?ti klasifikuojamos ? paprast? ir sud?ting?.

paprastos reakcijos- procesai, vykstantys nesusidarant tarpiniams junginiams. Pagal jame dalyvaujan?i? daleli? skai?i? jos skirstomos ? monomolekulin?, bimolekulin?, trimolekulin?. Daugiau nei 3 daleli? susid?rimas ma?ai tik?tinas, tod?l trimolekulin?s reakcijos yra gana retos, o keturmolekulin?s – ne?inomos. Sud?tingos reakcijos- procesai, susidedantys i? keli? elementari? reakcij?.

Bet koks procesas vyksta jam b?dingu grei?iu, kur? gali lemti poky?iai, ?vyk? per tam tikr? laikotarp?. vidurio chemin?s reakcijos greitis i?reik?tas kaip med?iagos kiekio pokytis n suvartotos arba gautos med?iagos t?rio vienetui V per laiko vienet? t.

y = ± dn/ dt· V

Jei med?iaga suvartojama, dedame ?enkl? "-", jei kaupiasi - "+"

Esant pastoviam garsui:

y = ± DC/ dt,

Reakcijos grei?io vienetas mol/l s

Apskritai y yra pastovi reik?m? ir nepriklauso nuo to, kokia med?iaga mes vadovaujam?s reakcijoje.

Reagento ar produkto koncentracijos priklausomyb? nuo reakcijos laiko pateikiama kaip kinetin? kreiv?, kuris atrodo taip:

Patogiau apskai?iuoti y i? eksperimentini? duomen?, jei auk??iau pateiktos i?rai?kos konvertuojamos ? toki? i?rai?k?:

Aktyvi? masi? d?snis. Reakcijos tvarka ir grei?io konstanta

Viena i? formuluo?i? masinio veikimo d?snis skamba taip: Elementarios homogenin?s chemin?s reakcijos greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojan?i? med?iag? koncentracij? sandaugai.

Jei tiriamas procesas vaizduojamas taip:

a A + b B = produktai

tada galima i?reik?ti chemin?s reakcijos greit? kinetin? lygtis:

y = k [A] a [B] b arba

y = k C a A C b B

?ia [ A] ir [B] (C A irC B) - reagent? koncentracija,

a irb yra paprastos reakcijos stechiometriniai koeficientai,

k yra reakcijos grei?io konstanta.

Chemin? kiekio reik?m? k- tai yra greita reakcija esant vienai koncentracijai. Tai yra, jei med?iag? A ir B koncentracijos yra lygios 1, tada y = k.

Reik?t? atsi?velgti ? tai, kad sud?tinguose cheminiuose procesuose koeficientai a irb nesutampa su stechiometriniais.

Masinio veiksmo d?snis ?vykdomas esant kelioms s?lygoms:

• Reakcija suaktyvinama termi?kai, t.y. ?iluminio jud?jimo energija.
• Reagent? koncentracija pasiskirsto tolygiai.
• Aplinkos savyb?s ir s?lygos proceso metu nekinta.
• Aplinkos savyb?s netur?t? tur?ti ?takos k.

Sud?tingiems procesams masinio veikimo d?snis negali b?ti taikomas. Tai galima paai?kinti tuo, kad sud?tingas procesas susideda i? keli? elementari? etap?, o jo greit? lems ne suminis vis? etap? greitis, o vienas l??iausi? etap?, kuris vadinamas ribojantis.

Kiekviena reakcija turi savo ?sakymas. Nustatyti privatus (dalinis) u?sakymas reagentu ir bendroji (visa) tvarka. Pavyzd?iui, proceso chemin?s reakcijos grei?io i?rai?koje

a A + b B = produktai

y = k·[ A] a·[ B] b

a– tvarka pagal reagent? BET

b — tvarka pagal reagent? AT

Bendra tvarka a + b = n

D?l paprasti procesai reakcijos tvarka nurodo reaguojan?i? daleli? skai?i? (sutampa su stechiometriniais koeficientais) ir ?gauna sveik?sias reik?mes. D?l sud?tingus procesus reakcijos tvarka nesutampa su stechiometriniais koeficientais ir gali b?ti bet kokia.

Nustatykime veiksnius, ?takojan?ius chemin?s reakcijos greit? y.

1. Reakcijos grei?io priklausomyb? nuo reagent? koncentracijos

   nustatoma pagal masinio veiksmo d?sn?: y = k[ A] a·[ B] b

Akivaizdu, kad did?jant reagent? koncentracijai, y did?ja, nes did?ja susid?rim? tarp cheminiame procese dalyvaujan?i? med?iag? skai?ius. Be to, svarbu atsi?velgti ? reakcijos tvark?: jei ji n=1 kai kuri? reagent?, tada jo greitis yra tiesiogiai proporcingas ?ios med?iagos koncentracijai. Jei d?l koki? nors reagent? n=2, tada padvigubinus jo koncentracij? reakcijos greitis padid?s 2 2 \u003d 4 kartus, o padidinus koncentracij? 3 kartus, reakcija paspart?s 3 2 \u003d 9 kartus.

Chemini? virsm? mechanizmus ir j? grei?ius tiria chemin? kinetika. Cheminiai procesai laikui b?gant vyksta skirtingais tempais. Kai kurie ?vyksta greitai, beveik akimirksniu, o kiti u?trunka labai ilgai.

Greitoji reakcija- greitis, kuriuo sunaudojami reagentai (ma??ja j? koncentracija) arba susidaro reakcijos produktai t?rio vienetui.

Veiksniai, galintys tur?ti ?takos chemin?s reakcijos grei?iui

Chemin?s s?veikos greit? gali paveikti ?ie veiksniai:

• med?iag? koncentracija;
• reagent? pob?dis;
• temperat?ra;
• katalizatoriaus buvimas;
• sl?gis (reakcijoms dujin?je terp?je).

Taigi, pakeitus tam tikras cheminio proceso eigos s?lygas, galima daryti ?tak?, kaip greitai procesas vyks.

Chemin?s s?veikos procese reaguojan?i? med?iag? dalel?s susiduria viena su kita. Toki? sutapim? skai?ius yra proporcingas med?iag? daleli? skai?iui reaguojan?io mi?inio t?ryje, taigi proporcingas reagent? molin?ms koncentracijoms.

Veikian?i? masi? d?snis apib?dina reakcijos grei?io priklausomyb? nuo reaguojan?i? med?iag? molini? koncentracij?.

Elementariajai reakcijai (A + B -> ...) ?is d?snis i?rei?kiamas formule:

y \u003d k ?С A ?С B,

?ia k yra grei?io konstanta; CA ir C B yra reagent? A ir B molin?s koncentracijos.

Jei viena i? reaguojan?i? med?iag? yra kietos b?senos, tai s?veika vyksta fazi? s?sajoje, tod?l kietosios med?iagos koncentracija n?ra ?traukta ? veikian?i? masi? kinetikos d?snio lygt?. Norint suprasti grei?io konstantos fizikin? reik?m?, reikia paimti C, A ir C B lygius 1. Tada paai?k?ja, kad grei?io konstanta yra lygi reakcijos grei?iui, kai reagento koncentracija lygi vienetui.

Reagent? pob?dis

Kadangi s?veikos procese sunaikinami reaguojan?i? med?iag? cheminiai ry?iai ir susidaro nauji reakcijos produkt? ry?iai, jungini? reakcijoje dalyvaujan?i? jung?i? pob?dis ir reaguojan?i? med?iag? molekuli? strukt?ra tur?s ?takos. svarbus vaidmuo.

Reagent? s?ly?io pavir?iaus plotas

Tokia charakteristika, kaip kiet? reagent? s?ly?io pavir?iaus plotas, kartais gana reik?mingai, turi ?takos reakcijos eigai. Kietos med?iagos ?lifavimas leid?ia padidinti reagent? s?ly?io pavir?iaus plot? ir pagreitinti proces?. Tirpi? med?iag? s?ly?io plotas lengvai padid?ja tirpstant med?iagai.

Reakcijos temperat?ra

Kylant temperat?rai, padid?s susid?rusi? daleli? energija, akivaizdu, kad kylant temperat?rai paspart?s ir pats cheminis procesas. Ai?kiu pavyzd?iu, kaip temperat?ros padid?jimas veikia med?iag? s?veikos proces?, galima laikyti lentel?je pateiktus duomenis.

1 lentel?. Temperat?ros poky?io ?taka vandens susidarymo grei?iui (О 2 +2Н 2 -> 2Н 2 О)

Kiekybiniam apra?ymui, kaip temperat?ra gali paveikti med?iag? s?veikos greit?, naudojama van't Hoff taisykl?. Van't Hoffo taisykl? – temperat?rai pakilus 10 laipsni?, ?sib?g?ja 2-4 kartus.

Matematin? formul?, apib?dinanti van't Hoff taisykl?, yra tokia:

?ia g yra chemin?s reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas (g = 2-4).

Ta?iau Arrheniuso lygtis kur kas tiksliau apib?dina grei?io konstantos priklausomyb? nuo temperat?ros:

Kur R yra universali duj? konstanta, A yra veiksnys, nustatomas pagal reakcijos tip?, E, A yra aktyvacijos energija.

Aktyvacijos energija yra energija, kuri? molekul? turi ?gyti, kad ?vykt? chemin? transformacija. Tai yra, tai yra tam tikras energijos barjeras, kur? tur?s ?veikti molekul?s, susid?rusios reakcijos t?ryje, kad perskirstyt? ry?ius.

Aktyvinimo energija nepriklauso nuo i?orini? veiksni?, bet priklauso nuo med?iagos pob?d?io. Aktyvinimo energijos vert? iki 40 - 50 kJ / mol leid?ia med?iagoms gana aktyviai reaguoti viena su kita. Jei aktyvacijos energija vir?ija 120 kJ/mol, tada med?iagos (?prastoje temperat?roje) reaguos labai l?tai. Temperat?ros pokytis lemia aktyvi? molekuli? skai?iaus pasikeitim?, tai yra molekuli?, kuri? energija yra didesn? u? aktyvacijos energij? ir tod?l gali atlikti chemines transformacijas.

Katalizatoriaus veikimas

Katalizatorius yra med?iaga, kuri gali pagreitinti proces?, bet n?ra jo produkt? dalis. Kataliz? (cheminio virsmo eigos pagreitis) skirstoma ? · vienalyt?, · nevienalyt?. Jei reagentai ir katalizatorius yra toje pa?ioje agregacijos b?senoje, tada kataliz? vadinama vienalyte, jei skirtingos b?senos, tada heterogenine. Katalizatori? veikimo mechanizmai yra ?vair?s ir gana sud?tingi. Be to, reikia pa?ym?ti, kad katalizatoriai pasi?ymi veikimo selektyvumu. Tai yra, tas pats katalizatorius, pagreitindamas vien? reakcij?, negali niekaip pakeisti kitos grei?io.

Spaudimas

Jei transformacijoje dalyvauja dujin?s med?iagos, proceso grei?iui ?takos tur?s sl?gio pokytis sistemoje . Taip atsitinka tod?l, kad dujini? reagent? sl?gio pokytis lemia koncentracijos pasikeitim?.

Eksperimentinis chemin?s reakcijos grei?io nustatymas

Cheminio virsmo greit? galima nustatyti eksperimentiniu b?du, gavus duomenis, kaip kei?iasi reaguojan?i? med?iag? ar produkt? koncentracija per laiko vienet?. Toki? duomen? gavimo b?dai skirstomi ?

• cheminis,
• fizin?s ir chemin?s.

Cheminiai metodai yra gana paprasti, prieinami ir tiksl?s. J? pagalba greitis nustatomas tiesiogiai matuojant reagent? ar produkt? med?iagos koncentracij? arba kiek?. Esant l?tai reakcijai, imami m?giniai, siekiant steb?ti, kaip sunaudojamas reagentas. Po to nustatomas reagento kiekis m?ginyje. Reguliariais intervalais imant m?ginius, galima gauti duomenis apie med?iagos kiekio kitim? s?veikos metu. Da?niausiai naudojamos analiz?s r??ys yra titrimetrija ir gravimetrija.

Jei reakcija vyksta greitai, norint paimti m?gin?, ji turi b?ti sustabdyta. Tai galima padaryti au?inant staigus katalizatoriaus pa?alinimas, taip pat galima atskiesti arba perkelti vien? i? reagent? ? nereaguojan?i? b?sen?.

Fizikin?s ir chemin?s analiz?s metodai ?iuolaikin?je eksperimentin?je kinetikoje naudojami da?niau nei cheminiai. J? pagalba galite steb?ti med?iag? koncentracij? poky?ius realiu laiku. Nereikia stabdyti reakcijos ir imti m?gini?.

Fizikiniai ir cheminiai metodai yra pagr?sti fizin?s savyb?s, kuri priklauso nuo tam tikro junginio kiekybinio kiekio sistemoje ir kinta laikui b?gant, matavimu. Pavyzd?iui, jei reakcijoje dalyvauja dujos, tokia savyb? gali b?ti sl?gis. Taip pat matuojamas med?iag? elektrinis laidumas, l??io rodiklis ir sugerties spektrai.

Kinetika- mokslas apie chemini? reakcij? greit?.

Chemin?s reakcijos greitis- elementari? chemin?s s?veikos akt?, vykstan?i? per laiko vienet? t?rio vienete (homogeni?kas) arba pavir?iaus vienete (nevienodas), skai?ius.

Tikrasis reakcijos greitis:

Vienalyt?ms, nevienalyt?ms reakcijoms:

1) reaguojan?i? med?iag? koncentracija;

2) temperat?ra;

3) katalizatorius;

4) inhibitorius.

Tik heterogeniniams:

1) reaguojan?i? med?iag? tiekimo ? s?saj? greitis;

2) pavir?iaus plotas.

Pagrindinis veiksnys – reaguojan?i? med?iag? pob?dis – ry?io tarp atom? pob?dis reagent? molekul?se.

NO 2 – azoto oksidas (IV) – lap?s uodega, CO – anglies monoksidas, anglies monoksidas.

Jei jie oksiduojami deguonimi, tai pirmuoju atveju reakcija vyks akimirksniu, verta atidaryti indo kam?t?, antruoju atveju reakcija pailg?ja.

Reagent? koncentracija bus aptarta toliau.

M?lyna opalescencija rodo sieros nusodinimo moment?, kuo didesn? koncentracija, tuo didesnis greitis.

Ry?iai. de?imt

Kuo didesn? Na 2 S 2 O 3 koncentracija, tuo reakcija trunka trumpiau. Grafike (10 pav.) parodytas tiesiogiai proporcingas ry?ys. Kiekybin? reakcijos grei?io priklausomyb? nuo reagent? koncentracijos i?rei?kiama MMA (mas?s veikimo d?sniu), kuris teigia: chemin?s reakcijos greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojan?i? med?iag? koncentracij? sandaugai.

Taigi, pagrindinis kinetikos d?snis yra eksperimenti?kai nustatytas d?snis: reakcijos greitis proporcingas reaguojan?i? med?iag? koncentracijai, pvz.: (t.y. reakcijai)

?iai reakcijai H 2 + J 2 = 2HJ - greitis gali b?ti i?reik?tas bet kurios med?iagos koncentracijos poky?iu. Jei reakcija vyksta i? kair?s ? de?in?, tai reakcijos eigoje H 2 ir J 2 koncentracija ma??s, HJ koncentracija did?s. Nor?dami su?inoti momentin? reakcij? greit?, galite para?yti i?rai?k?:

lau?tiniuose skliaustuose nurodoma koncentracija.

fizin? reik?m? k- molekul?s nuolat juda, susiduria, i?sisklaido, atsitrenkia ? indo sieneles. Kad ?vykt? chemin? HJ susidarymo reakcija, H 2 ir J 2 molekul?s turi susidurti. Kuo daugiau toki? susid?rim? bus, tuo daugiau H 2 ir J 2 molekuli? bus t?ryje, t.y., tuo didesn?s bus [Н 2 ] ir . Ta?iau molekul?s juda skirtingu grei?iu, o bendra kinetin? dviej? susid?rusi? molekuli? energija bus skirtinga. Jei susiduria grei?iausios H 2 ir J 2 molekul?s, j? energija gali b?ti tokia didel?, kad molekul?s suyra ? jodo ir vandenilio atomus, kurie skrenda vienas nuo kito ir s?veikauja su kitomis H 2 + J 2 molekul?mis. > 2H+2J, tada H+J 2 > HJ + J. Jei susid?rusi? molekuli? energija yra ma?esn?, bet pakankamai didel?, kad susilpnint? H - H ir J - J ry?ius, ?vyks vandenilio jodo susidarymo reakcija:

Daugumos susid?rusi? molekuli? energija yra ma?esn? nei b?tina, kad susilpn?t? ry?iai H 2 ir J 2 . Tokios molekul?s „tyliai“ susiduria ir taip pat „tyliai“ i?sisklaido, likdamos tokios, kokios buvo, H 2 ir J 2 . Taigi ne visi, o tik dalis susid?rim? sukelia chemin? reakcij?. Proporcingumo koeficientas (k) parodo efektyvi? susid?rim?, sukelian?i? reakcij?, skai?i?, kai koncentracija [H 2 ] = = 1 mol. Vert? k-pastovus greitis. Kaip greitis gali b?ti pastovus? Taip, vienodo tiesinio jud?jimo grei?iu vadinamas pastovus vektorinis dydis, lygus k?no jud?jimo bet kuriuo laikotarpiu santykiui su ?io intervalo reik?me. Bet molekul?s juda atsitiktinai, tai kaip greitis gali b?ti pastovus? Ta?iau pastovus greitis gali b?ti tik esant pastoviai temperat?rai. Kylant temperat?rai, greit?j? molekuli?, kuri? susid?rimai sukelia reakcij?, dalis did?ja, ty did?ja grei?io konstanta. Ta?iau grei?io konstantos padid?jimas n?ra neribotas. Tam tikroje temperat?roje molekuli? energija taps tokia didel?, kad beveik visi reagent? susid?rimai bus veiksmingi. Kai susiduria dvi greitos molekul?s, ?vyks atvirk?tin? reakcija.

Ateis momentas, kai 2HJ susidarymo i? H 2 ir J 2 ir skilimo grei?iai bus vienodi, bet tai jau yra chemin? pusiausvyra. Reakcijos grei?io priklausomyb? nuo reagent? koncentracijos galima atsekti naudojant tradicin? natrio tiosulfato tirpalo s?veikos su sieros r?g?ties tirpalu reakcij?.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 \u003d Sv + H 2 O + SO 2 ^. (2)

Reakcija (1) vyksta beveik akimirksniu. Reakcijos (2) greitis pastovioje temperat?roje priklauso nuo reagento H 2 S 2 O 3 koncentracijos. B?tent ?i? reakcij? ir steb?jome – ?iuo atveju greitis matuojamas pagal laik? nuo tirpal? pylimo prad?ios iki opalescencijos atsiradimo. Straipsnyje L. M. Kuznecova apra?yta natrio tiosulfato s?veikos su druskos r?g?timi reakcija. Ji ra?o, kad tirpalus nusausinus, atsiranda opalescencija (drumstumas). Ta?iau ?is L. M. Kuznecovos teiginys yra klaidingas, nes opalescencija ir drumstumas yra skirtingi dalykai. Opalescencija (i? opalas ir lotyn? escentia- priesaga, rei?kianti silpn? veiksm?) - ?viesos sklaida drumstomis terp?mis d?l j? optinio nehomogeni?kumo. ?viesos sklaida- terp?je visomis kryptimis sklindan?i? ?viesos spinduli? nuokrypis nuo pradin?s krypties. Koloidin?s dalel?s sugeba i?sklaidyti ?vies? (Tyndall-Faraday efektas) – tai paai?kina opalescencij?, nedidel? koloidinio tirpalo drumstum?. Atliekant ?? eksperiment?, b?tina atsi?velgti ? m?lyn? opalescencij?, o tada ? koloidin?s sieros suspensijos koaguliacij?. Tas pats suspensijos tankis pastebimas akivaizd?iai i?nykus bet kokiam ra?tui (pavyzd?iui, tinklelis puodelio apa?ioje), stebimas i? vir?aus per tirpalo sluoksn?. Laikas skai?iuojamas chronometru nuo i?leidimo momento.

Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O ir H 2 SO 4 tirpalai.

Pirmasis paruo?iamas i?tirpinant 7,5 g druskos 100 ml H 2 O, o tai atitinka 0,3 M koncentracij?. Norint paruo?ti tokios pat koncentracijos H 2 SO 4 tirpal?, reikia i?matuoti 1,8 ml H 2 SO 4 (k), ? = = 1,84 g / cm 3 ir i?tirpinkite 120 ml H 2 O. Paruo?t? Na 2 S 2 O 3 tirpal? supilkite ? tris stiklines: pirmoje - 60 ml, antroje - 30 ml, tre?ioje - 10 ml. ? antr? stiklin? ?pilama 30 ml distiliuoto H 2 O, o ? tre?i? – 50 ml. Taigi visose trijose stiklin?se bus 60 ml skys?io, ta?iau pirmojoje druskos koncentracija s?lyginai = 1, antroje - 1/2 , o tre?ioje - 1/6. Paruo?us tirpalus, ? pirm? stiklin? su druskos tirpalu ?pilkite 60 ml H 2 SO 4 tirpalo ir ?junkite chronometr? ir pan. Atsi?velgiant ? tai, kad praskiedus Na 2 S 2 O 3 tirpal? reakcijos greitis ma??ja, gali b?ti nustatyta kaip laikui atvirk??iai proporcinga reik?m? v= vienas/? ir sudaryti grafik? nubrai?ydami koncentracij? ant abscisi? ir reakcijos greit? ant ordina?i?. I? ?ios i?vados – reakcijos greitis priklauso nuo med?iag? koncentracijos. Gauti duomenys pateikiami 3 lentel?je. ?? eksperiment? galima atlikti naudojant biuretes, ta?iau tai reikalauja daug atlik?jo praktikos, nes grafikas kartais b?na neteisingas.

3 lentel?

Greitis ir reakcijos laikas

Guldbergo-Waage ?statymas patvirtinamas – chemijos profesorius Guldergas ir jaunasis mokslininkas Waage).

Apsvarstykite kit? veiksn? - temperat?r?.

Kylant temperat?rai, daugumos chemini? reakcij? greitis did?ja. ?i? priklausomyb? apib?dina van't Hoff taisykl?: "Kai temperat?ra pakyla kas 10 ° C, chemini? reakcij? greitis padid?ja 2-4 kartus."

kur ? – temperat?ros koeficientas, rodantis, kiek kart? reakcijos greitis padid?ja, temperat?rai pakilus 10 ° C;

v 1 - reakcijos greitis temperat?roje t 1;

v 2 - reakcijos greitis temperat?roje t2.

Pavyzd?iui, reakcija 50 °C temperat?roje vyksta per dvi minutes, kiek laiko procesas baigsis esant 70 °C, jei temperat?ros koeficientas ? = 2?

t1 = 120 s = 2 min.; t1 = 50 °С; t 2 = 70 °C.

Net ir nedidelis temperat?ros padid?jimas smarkiai padidina aktyvi? molekulini? susid?rim? reakcijos greit?. Pagal aktyvacijos teorij? procese dalyvauja tik tos molekul?s, kuri? energija tam tikru dyd?iu yra didesn? u? vidutin? molekuli? energij?. ?i perteklin? energija yra aktyvinimo energija. Jo fizin? reik?m? – energija, reikalinga aktyviam molekuli? susid?rimui (orbitali? persitvarkymui). Aktyvi? daleli? skai?ius, taigi ir reakcijos greitis, did?ja did?jant temperat?rai pagal eksponentin? d?sn?, pagal Arrhenius lygt?, kuri atspindi grei?io konstantos priklausomyb? nuo temperat?ros.

kur BET - Arrhenius proporcingumo koeficientas;

k- Boltzmanno konstanta;

E A - aktyvinimo energija;

R- duj? konstanta;

T- temperat?ros.

Katalizatorius yra med?iaga, kuri pagreitina reakcijos greit?, bet pati n?ra suvartojama.

Kataliz?- reakcijos grei?io pasikeitimo esant katalizatoriui rei?kinys. Atskirkite homogenin? ir nevienalyt? kataliz?. Homogeni?kas- jei reagentai ir katalizatorius yra toje pa?ioje agregacijos b?senoje. Nevienalytis– jei reagentai ir katalizatorius yra skirtingos agregacijos b?senos. Apie kataliz? ?r. atskirai (toliau).

Inhibitorius Med?iaga, l?tinanti reakcijos greit?.

Kitas veiksnys yra pavir?iaus plotas. Kuo didesnis reagento pavir?ius, tuo didesnis greitis. Apsvarstykite, pavyzd?iui, dispersijos laipsnio ?tak? reakcijos grei?iui.

CaCO 3 – marmuras. Plyteli? marmur? nuleid?iame ? druskos r?g?t? HCl, palaukiame penkias minutes, jis visi?kai i?tirps.

Marmuro milteliai - su juo darysime t? pa?i? proced?r?, i?tirpo per trisde?imt sekund?i?.

Abiej? proces? lygtis yra ta pati.

CaCO 3 (tv) + HCl (g) \u003d CaCl 2 (tv) + H 2 O (l) + CO 2 (g) ^.

Taigi, dedant marmuro miltelius, laikas yra ma?esnis nei dedant plyteli? marmur?, kurio mas? tokia pati.

Did?jant s?sajai tarp fazi?, did?ja nevienaly?i? reakcij? greitis.

Chemin?s reakcijos greitis priklauso nuo daugelio veiksni?, ?skaitant reagent? pob?d?, reagent? koncentracij?, temperat?r? ir katalizatori? buvim?. Panagrin?kime ?iuos veiksnius.

1). Reagent? prigimtis. Jei yra s?veika tarp med?iag?, turin?i? jonin? ry??, tada reakcija vyksta grei?iau nei tarp med?iag?, turin?i? kovalentin? ry??.

2.) Reagento koncentracija. Kad ?vykt? chemin? reakcija, reagent? molekul?s turi susidurti. Tai yra, molekul?s turi b?ti taip arti viena kitos, kad vienos dalel?s atomai patirt? kitos elektrini? lauk? veikim?. Tik tokiu atveju bus galimi elektron? per?jimai ir atitinkami atom? persitvarkymai, d?l kuri? susidaro nauj? med?iag? molekul?s. Taigi chemini? reakcij? greitis yra proporcingas susid?rim? tarp molekuli? skai?iui, o susid?rim? skai?ius, savo ruo?tu, yra proporcingas reaguojan?i? med?iag? koncentracijai. Remdamiesi eksperimentine med?iaga, norveg? mokslininkai Guldbergas ir Waage bei, nepriklausomai nuo j?, rus? mokslininkas Beketovas 1867 m. suformulavo pagrindin? chemin?s kinetikos d?sn? - masinio veikimo d?snis(ZDM): esant pastoviai temperat?rai, chemin?s reakcijos greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojan?i? med?iag? koncentracijos sandaugai su j? stechiometrini? koeficient? galia. Bendram atvejui:

Masinio veiksmo d?snis turi toki? form?:

Masinio veikimo d?snis tam tikrai reakcijai vadinamas pagrindin? kinetin? reakcijos lygtis. Pagrindin?je kinetin?je lygtyje k yra reakcijos grei?io konstanta, kuri priklauso nuo reagent? pob?d?io ir temperat?ros.

Dauguma chemini? reakcij? yra gr??tamos. Toki? reakcij? metu j? produktai, besikaupdami, reaguoja tarpusavyje, sudarydami pradines med?iagas:

Pirmyn reakcijos greitis:

Atsiliepim? rodiklis:

Pusiausvyros metu:

I? ?ia pusiausvyros b?senoje veikian?i? masi? d?snis bus toks:

,

kur K yra reakcijos pusiausvyros konstanta.

3) Temperat?ros ?taka reakcijos grei?iui. Chemini? reakcij? greitis, kaip taisykl?, did?ja, kai vir?ijama temperat?ra. Panagrin?kime tai naudodami vandenilio s?veikos su deguonimi pavyzd?.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Esant 20 0 C, reakcijos greitis beveik lygus nuliui ir prireikt? 54 milijard? met?, kad s?veika praeit? 15%. 500 0 C temperat?roje vanduo susidaro per 50 minu?i?, o 700 0 C temperat?roje reakcija vyksta akimirksniu.

I?rei?kiama reakcijos grei?io priklausomyb? nuo temperat?ros van't Hoffo taisykl?: padid?jus temperat?rai 10 laipsni?, reakcijos greitis padid?ja 2–4 kartus. Van't Hoffo taisykl? para?yta:

4) Katalizatori? ?taka. Chemini? reakcij? greit? galima kontroliuoti katalizatoriai- med?iagos, kurios kei?ia reakcijos greit? ir i?lieka nepakitusios po reakcijos. Reakcijos grei?io pokytis esant katalizatoriui vadinamas kataliz?. I?skirti teigiamas(padid?ja reakcijos greitis) ir neigiamas(reakcijos greitis ma??ja) kataliz?. Kartais reakcijos metu susidaro katalizatorius, tokie procesai vadinami autokataliziniais. Atskirkite homogenin? ir nevienalyt? kataliz?.

At vienalytis Kataliz?je katalizatorius ir reagentai yra toje pa?ioje faz?je. Pavyzd?iui:

At nevienalytis Kataliz?je katalizatorius ir reagentai yra skirtingose faz?se. Pavyzd?iui:

Heterogenin? kataliz? yra susijusi su fermentiniais procesais. Visus cheminius procesus, vykstan?ius gyvuose organizmuose, katalizuoja fermentai, kurie yra baltymai, turintys tam tikras specializuotas funkcijas. Tirpaluose, kuriuose vyksta fermentiniai procesai, n?ra tipi?kos nevienalyt?s terp?s, nes n?ra ai?kiai apibr??tos faz?s s?sajos. Tokie procesai vadinami mikroheterogenine kataliz?.

Cheminiai metodai

Fiziniai metodai

Reakcijos grei?io matavimo metodai

Auk??iau pateiktame pavyzdyje reakcijos greitis tarp kalcio karbonato ir r?g?ties buvo i?matuotas tiriant i?siskyrusi? duj? t?r? kaip laiko funkcij?. Eksperimentinius duomenis apie reakcijos greit? galima gauti matuojant kitus dyd?ius.

Jei vykstant reakcijai pasikei?ia bendras dujini? med?iag? kiekis, tai jos eig? galima steb?ti matuojant duj? sl?g? esant pastoviam t?riui. Tais atvejais, kai viena i? pradini? med?iag? arba vienas i? reakcijos produkt? yra spalvotas, reakcijos eig? galima steb?ti stebint tirpalo spalvos pasikeitim?. Kitas optinis metodas – matuoti ?viesos poliarizacijos plok?tumos sukim?si (jei pradin?s med?iagos ir reakcijos produktai turi skirtingus sukimosi geb?jimus).

Kai kurias reakcijas lydi jon? skai?iaus pasikeitimas tirpale. Tokiais atvejais reakcijos greit? galima tirti i?matuojant tirpalo elektrin? laidum?. Kitame skyriuje bus aptariami kiti elektrocheminiai metodai, kurie gali b?ti naudojami reakcijos grei?iui matuoti.

Reakcijos eig? galima steb?ti matuojant vieno i? reakcijos dalyvi? koncentracij? laikui b?gant, taikant ?vairius chemin?s analiz?s metodus. Reakcija vykdoma termoreguliuotame inde. Tam tikrais intervalais i? indo imamas tirpalo (arba duj?) m?ginys ir nustatoma vieno i? komponent? koncentracija. Norint gauti patikimus rezultatus, svarbu, kad analizei paimtame m?ginyje ne?vykt? jokios reakcijos. Tai pasiekiama chemi?kai suri?ant vien? i? reagent?, greitai at?aldant arba skied?iant tirpal?.

Eksperimentiniai tyrimai rodo, kad reakcijos greitis priklauso nuo keli? veiksni?. Pirmiausia panagrin?kime ?i? veiksni? ?tak? kokybiniu lygmeniu.

1.Reagent? prigimtis. I? laboratorin?s praktikos ?inome, kad r?g?ties neutralizavimas baze

H + + OH - ® H 2 O

drusk? s?veika su ma?ai tirpaus junginio susidarymu

Ag + + Cl – ® AgCl

ir kitos reakcijos elektrolit? tirpaluose vyksta labai greitai. Laikas, reikalingas tokioms reakcijoms pasibaigti, matuojamas milisekund?mis ir net mikrosekund?mis. Tai visi?kai suprantama, nes toki? reakcij? esm? – ?kraut? daleli? su prie?ingo ?enklo kr?viais priart?jimas ir derinimas.

Prie?ingai nei jonin?se reakcijose, kovalenti?kai sujungt? molekuli? s?veika paprastai vyksta daug l??iau. I? ties?, vykstant reakcijai tarp toki? daleli?, pradini? med?iag? molekul?se esantys ry?iai turi nutr?kti. Kad tai padaryt?, susidurian?ios molekul?s turi tur?ti tam tikr? energijos kiek?. Be to, jei molekul?s yra pakankamai sud?tingos, kad tarp j? ?vykt? reakcija, jos turi b?ti tam tikru b?du orientuotos erdv?je.

2. Reagento koncentracija. Chemin?s reakcijos greitis, ceteris paribus, priklauso nuo reaguojan?i? daleli? susid?rim? skai?iaus per laiko vienet?. Susid?rim? tikimyb? priklauso nuo daleli? skai?iaus t?rio vienete, t.y. nuo susikaupimo. Tod?l reakcijos greitis did?ja did?jant koncentracijai.

3. Med?iag? fizin? b?sena. Homogenin?se sistemose reakcijos greitis priklauso nuo daleli? susid?rim? skai?iaus tirpalo t?ris(arba dujos). Heterogenin?se sistemose vyksta chemin? s?veika s?sajoje. Kietosios med?iagos pavir?iaus ploto padid?jimas ?lifavimo metu palengvina reaguojan?i? daleli? patekim? ? kietosios med?iagos daleles, o tai lemia reik?ming? reakcijos pagreit?.

4. Temperat?ra turi didel? ?tak? ?vairi? chemini? ir biologini? proces? grei?iui. Kylant temperat?rai, did?ja daleli? kinetin? energija, tod?l did?ja daleli?, kuri? energijos pakanka cheminei s?veikai, dalis.

5. Sterinis faktorius apib?dina reaguojan?i? daleli? tarpusavio orientacijos poreik?. Kuo sud?tingesn?s molekul?s, tuo ma?esn? j? tinkamos orientacijos tikimyb?, tuo ma?esnis susid?rim? efektyvumas.

6. Katalizatori? prieinamumas.Katalizatoriai yra med?iagos, kurios kei?ia chemin?s reakcijos greit?.?vedami ? reakcijos sistem? nedideliais kiekiais ir po reakcijos lik? nepakit?, jie gali itin keisti proceso greit?.

Pagrindiniai veiksniai, nuo kuri? priklauso reakcijos greitis, bus i?samiau aptarti toliau.