Daugumos chemini? reakcij? greitis did?ja did?jant temperat?rai. Kadangi reagent? koncentracija prakti?kai nepriklauso nuo temperat?ros, pagal kinetin? reakcijos lygt? pagrindinis temperat?ros poveikis reakcijos grei?iui yra reakcijos grei?io konstantos pokytis. Kylant temperat?rai, did?ja susid?rusi? daleli? energija ir tikimyb?, kad susid?rimo metu ?vyks chemin? transformacija.

Reakcijos grei?io priklausomyb? nuo temperat?ros galima apib?dinti temperat?ros koeficiento reik?me.

Eksperimentiniai duomenys apie temperat?ros ?tak? daugelio chemini? reakcij? grei?iui esant ?prastoms temperat?roms (273–373 K), esant ma?am temperat?r? diapazonui, parod?, kad temperat?ros padid?jimas 10 laipsni? padidina reakcijos greit? 2–4 kartus (autobusas). 't Hoffo taisykl?).

Pasak van't Hoffo grei?io konstantos temperat?ros koeficientas(Van't Hoffo koeficientas)yra reakcijos grei?io padid?jimas, kai temperat?ra padid?ja 10laipsni?.

(4.63)

kur ir yra grei?io konstantos esant temperat?roms ir ; yra reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas.

Kai temperat?ra pakyla iki n de?im?i? laipsni?, grei?io konstant? santykis bus lygus

kur n gali b?ti sveikasis arba trupmeninis skai?ius.

Van't Hoffo taisykl? yra apytiksl? taisykl?. Jis taikomas siaurame temperat?r? diapazone, nes temperat?ros koeficientas kinta priklausomai nuo temperat?ros.

Tikslesn? reakcijos grei?io konstantos priklausomyb? nuo temperat?ros i?rei?kiama pusiau empirine Arrhenius lygtimi

kur A yra prie?eksponentinis koeficientas, kuris nepriklauso nuo temperat?ros, bet yra nulemtas tik reakcijos tipo; E - chemin?s reakcijos aktyvavimo energija. Aktyvinimo energija gali b?ti pavaizduota kaip tam tikra slenkstin? energija, apib?dinanti energijos barjero auk?t? reakcijos kelyje. ?jungimo energija taip pat nepriklauso nuo temperat?ros.

?i priklausomyb? susiformavo XIX am?iaus pabaigoje. Oland? mokslininkas Arrhenius u? elementari?sias chemines reakcijas.

Tiesiogin? aktyvinimo energija ( E 1) ir atvirk??iai ( E 2) reakcija yra susijusi su reakcijos D terminiu poveikiu H santykis (?r. 1 pav.):

E 1 – E 2 = D N.

Jei reakcija yra endotermin? ir D H> 0, tada E 1 > E 2, o priekin?s reakcijos aktyvavimo energija yra didesn? nei atvirk?tin?s. Jei reakcija egzotermin?, tada E 1 < Е 2 .

Arrhenijaus lygt? (101) diferencine forma galima para?yti:

I? lygties i?plaukia, kad kuo didesn? aktyvacijos energija E, tuo grei?iau reakcijos greitis did?ja did?jant temperat?rai.

Kintam?j? atskyrimas k ir T ir svarstydamas E pastovi? vert?, integrav? (4.66) lygt? gauname:

Ry?iai. 5. Grafikas ln k–1/T.

, (4.67)

kur A yra prie?eksponentinis koeficientas, turintis grei?io konstantos matmen?. Jei ?i lygtis galioja, tada grafike koordinat?mis eksperimentiniai ta?kai yra ties?je, kampu a su abscisi? a?imi, o nuolydis () yra lygus , o tai leid?ia apskai?iuoti chemin?s med?iagos aktyvavimo energij?. reakcija i? grei?io konstantos priklausomyb?s nuo temperat?ros naudojant lygt? .

Chemin?s reakcijos aktyvavimo energij? galima apskai?iuoti i? grei?io konstant? ver?i? esant dviem skirtingoms temperat?roms naudojant lygt?

. (4.68)

Teorinis Arrhenijaus lygties i?vedimas padarytas elementarioms reakcijoms. Ta?iau patirtis rodo, kad dauguma sud?ting? reakcij? taip pat pakl?sta ?iai lyg?iai. Ta?iau sud?ting? reakcij? atveju aktyvacijos energija ir ikieksponentinis veiksnys Arrhenijaus lygtyje neturi apibr??tos fizin?s reik?m?s.

Arenijaus lygtis (4.67) leid?ia patenkinamai apib?dinti plat? reakcij? spektr? siaurame temperat?r? diapazone.

Reakcijos grei?io priklausomybei nuo temperat?ros apib?dinti taip pat naudojama modifikuota Arenijaus lygtis

, (4.69)

kuriame jau yra trys parametrai : BET, E ir n.

(4.69) lygtis pla?iai naudojama tirpaluose vykstan?ioms reakcijoms. Kai kuri? reakcij? atveju reakcijos grei?io konstantos priklausomyb? nuo temperat?ros skiriasi nuo pirmiau pateikt? priklausomybi?. Pavyzd?iui, tre?iosios eil?s reakcijose grei?io konstanta ma??ja did?jant temperat?rai. Grandinin?se egzotermin?se reakcijose reakcijos grei?io konstanta smarkiai padid?ja esant temperat?rai, vir?ijan?iai tam tikr? rib? (terminis sprogimas).

4.5.1. Problem? sprendimo pavyzd?iai

1 pavyzdys Kai kurios reakcijos grei?io konstanta did?jant temperat?rai pasikeit? taip: t 1 = 20 °C;

k 1 \u003d 2,76 10 -4 min. - vienas; t 2 \u003d 50 0 С; k 2 = 137,4 10 -4 min. -1 Nustatykite chemin?s reakcijos grei?io konstantos temperat?ros koeficient?.

Sprendimas. Van't Hoff taisykl? leid?ia i? santykio apskai?iuoti grei?io konstantos temperat?ros koeficient?

g n= =2 , 4, kur n = = =3;

g 3 \u003d \u003d 49,78 g = 3,68

2 pavyzdys Naudodami van't Hoff taisykl?, apskai?iuokite, kokioje temperat?roje reakcija baigsis po 15 minu?i?, jei 20 0 C temperat?roje u?truko 120 minu?i?. Reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas yra 3.

Sprendimas. Akivaizdu, kad kuo trumpesnis reakcijos laikas ( t), tuo didesn? reakcijos grei?io konstanta:

3n = 8, n ln3 = ln8, n== .

Temperat?ra, kurioje reakcija baigsis per 15 minu?i?:

20 + 1,9 x 10 \u003d 39 0 C.

3 pavyzdys Acto-etilo esterio muilinimo reakcijos su ?armo tirpalu grei?io konstanta 282,4 K temperat?roje yra lygi 2,37 l 2 / mol 2 min. , o esant 287,40 K temperat?rai jis lygus 3,2 l 2 / mol 2 min. Raskite temperat?r?, kuriai esant ?ios reakcijos grei?io konstanta yra 4?

Sprendimas.

1. ?inodami grei?io konstant? reik?mes esant dviem temperat?roms, galime rasti reakcijos aktyvavimo energij?:

= = 40,8 kJ/mol.

2. Suaktyvinimo energijos vert?s ?inojimas pagal Arrhenius lygt?

,

Klausimai ir u?duotys savikontrolei.

1. Kokie dyd?iai vadinami "Arrhenius" parametrais?

2. Koks minimalus eksperimentini? duomen? kiekis reikalingas chemin?s reakcijos aktyvavimo energijai apskai?iuoti?

3. Parodykite, kad grei?io konstantos temperat?ros koeficientas priklauso nuo temperat?ros.

4. Ar yra nukrypim? nuo Arenijaus lygties? Kaip ?iuo atveju galima apib?dinti grei?io konstantos priklausomyb? nuo temperat?ros?

Sud?ting? reakcij? kinetika

Reakcijos, kaip taisykl?, nevyksta per tiesiogin? vis? pradini? daleli? s?veik? su tiesioginiu j? per?jimu ? reakcijos produktus, bet susideda i? keli? elementari? etap?. Tai vis? pirma taikoma reakcijoms, kuriose pagal j? stechiometrin? lygt? dalyvauja daugiau nei trys dalel?s. Ta?iau net ir dviej? ar vienos dalel?s reakcijos da?nai vyksta ne paprastu bi- ar monomolekuliniu mechanizmu, o sud?tingesniu keliu, ty per kelet? elementari? etap?.

Reakcijos vadinamos kompleksin?mis, jei pradini? med?iag? suvartojimas ir reakcijos produkt? susidarymas vyksta per kelet? elementari? etap?, kurie gali vykti vienu metu arba paeiliui. Tuo pa?iu metu kai kuriuose etapuose dalyvauja med?iagos, kurios n?ra nei pradin?s med?iagos, nei reakcijos produktai (tarpin?s med?iagos).

Kaip sud?tingos reakcijos pavyzd? galime laikyti etileno chlorinimo reakcij? su dichloretano susidarymu. Tiesiogin? s?veika turi eiti per keturi? nari? aktyvuot? kompleks?, kuris yra susij?s su auk?to energetinio barjero ?veikimu. Tokio proceso greitis yra ma?as. Jei sistemoje vienaip ar kitaip susidaro atomai (pavyzd?iui, veikiant ?viesai), tai procesas gali vykti pagal grandinin? mechanizm?. Atomas lengvai prisijungia prie dvigubos jungties ir sudaro laisv?j? radikal? - . ?is laisvasis radikalas gali lengvai atpl??ti atom? nuo molekul?s, kad susidaryt? galutinis produktas - , d?l kurio laisvasis atomas atsinaujina.

D?l ?i? dviej? etap? viena molekul? ir viena molekul? paver?iama produkto molekule - , o regeneruotas atomas s?veikauja su kita etileno molekule. Abiej? etap? aktyvavimo energija yra ma?a, tod?l greitai reaguojama. Atsi?velgiant ? laisv?j? atom? ir laisv?j? radikal? rekombinacijos galimyb?, visa proceso schema gali b?ti para?yta taip:

Esant visai ?vairovei, sud?tingos reakcijos gali b?ti suma?intos iki keli? sud?ting? reakcij? tip? derinio, b?tent lygiagre?ios, nuoseklios ir nuoseklios lygiagre?ios reakcijos.

Du etapai vadinami paeiliui jei viename etape susidariusi dalel? yra pradin? kitoje stadijoje. Pavyzd?iui, pirmiau pateiktoje schemoje pirmasis ir antrasis etapai yra nuosekl?s:

.

Du etapai vadinami lygiagre?iai, jei tos pa?ios dalel?s dalyvauja kaip pradin?s abiejose. Pavyzd?iui, reakcijos schemoje ketvirtasis ir penktasis etapai yra lygiagre?iai:

Du etapai vadinami serija-lygiagreti, jei jos yra lygiagre?ios vienos ir nuoseklios kitos ?iose stadijose dalyvaujan?ios dalel?s at?vilgiu.

Serijini? lygiagre?i? etap? pavyzdys yra antrasis ir ketvirtasis ?ios reakcijos schemos ?ingsniai.

B?dingi po?ymiai, kad reakcija vyksta pagal sud?ting? mechanizm?, yra ?ie:

Reakcij? eil?s ir stechiometrini? koeficient? neatitikimas;

Produkt? sud?ties keitimas priklausomai nuo temperat?ros, pradin?s koncentracijos ir kit? s?lyg?;

Proceso pagreitinimas arba sul?t?jimas, kai ? reakcijos mi?in? ?dedama nedideli med?iag? kiekiai;

Indo med?iagos ir matmen? ?taka reakcijos grei?iui ir kt.

Atliekant sud?ting? reakcij? kinetin? analiz?, taikomas nepriklausomumo principas: „Jei sistemoje vienu metu vyksta kelios paprastos reakcijos, tai kiekvienai i? j? galioja pagrindinis chemin?s kinetikos postulatas, tarsi ?i reakcija b?t? vienintel?“. ?? princip? galima suformuluoti ir taip: „Elementariosios reakcijos grei?io konstantos reik?m? nepriklauso nuo to, ar tam tikroje sistemoje vienu metu vyksta kitos elementarios reakcijos“.

Nepriklausomumo principas galioja daugumai reakcij?, vykstan?i? pagal sud?ting? mechanizm?, ta?iau n?ra universalus, nes yra reakcij?, kuri? metu kai kurios paprastos reakcijos veikia kit? eig? (pavyzd?iui, susietos reakcijos).

Svarbus sud?ting? chemini? reakcij? tyrimas yra principas mikrogr??tamumas arba detalus balansas:

jei sud?tingame procese susidaro chemin? pusiausvyra, tai pirmin?s ir atvirk?tin?s reakcij? grei?iai turi b?ti vienodi kiekviename elementiniame etape.

Da?niausias sud?tingos reakcijos atvejis yra tada, kai reakcija vyksta keliais paprastais etapais, vykstan?iais skirtingu grei?iu. Grei?i? skirtumas lemia tai, kad reakcijos produkto gavimo kinetika gali b?ti nustatyta tik vienos reakcijos d?sniais. Pavyzd?iui, lygiagre?i? reakcij? atveju viso proceso greitis nustatomas pagal grei?iausio etapo greit?, o nuoseklioms reakcijoms – l??iausi?. Tod?l analizuojant lygiagre?i? reakcij? su dideliu konstant? skirtumu kinetik? galima nepaisyti l?tosios stadijos grei?io, o analizuojant nuoseklias reakcijas greitosios reakcijos grei?io nustatyti neb?tina.

Nuosekliose reakcijose vadinama l??iausia reakcija ribojantis. Ribavimo pakopa turi ma?iausi? grei?io konstant?.

Jei atskir? sud?tingos reakcijos etap? grei?io konstant? vert?s yra artimos, reikia atlikti i?sami? visos kinetin?s schemos analiz?.

Greit? lemian?ios stadijos s?vokos ?vedimas daugeliu atvej? supaprastina matematin? toki? sistem? svarstymo pus? ir paai?kina fakt?, kad kartais sud?ting?, daugiapakopi? reakcij? kinetika yra gerai apib?dinama paprastomis lygtimis, pavyzd?iui, pirmosios. ?sakymas.

Chemin?s reakcijos greitis priklauso nuo temperat?ros, o kylant temperat?rai reakcijos greitis did?ja. Oland? mokslininkas Van't Hoffas parod?, kad temperat?rai pakilus 10 laipsni?, daugumos reakcij? greitis padid?ja 2-4 kartus;

VT 2 = VT 1 *y (T2-T1)/10

kur VT 2 ir VT 1 yra reakcijos greitis esant T 2 ir T 1 temperat?roms; y – reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas, parodantis, kiek kart? reakcijos greitis padid?jo, temperat?rai padid?jus 10K.

Kai reagento koncentracija yra 1 mol/l, reakcijos greitis skaitine prasme yra lygus grei?io konstantai k. Tada lygtis rodo, kad grei?io konstanta priklauso nuo temperat?ros taip pat, kaip ir proceso greitis.

3. Para?ykite eliminacijos (eliminacijos) reakcijos su vandenilio halogenido i?siskyrimu variant?.

C 2 H 5 Cl \u003d C 2 H 4 + HCl

Bilieto numeris 4

1. Kas yra „atomin? mas?“, „molekulin? mas?“, „med?iagos molis“ ir kas laikoma atomin?s mas?s vienetu (a.m.u.)?

ATOMIN? MAS? – atomo mas? atomin?s mas?s vienetais (a.m.u.). u? vienet? a. e. m., priimama 1/12 anglies-12 izotopo mas?s.

a.u.m. \u003d 1/12 m 12 6 C \u003d 1,66 * 10 -24

MOLEKULIN? MAS? – junginio molin? mas?, nurodyta 1/12 anglies-12 atomo molin?s mas?s.

MOL – med?iagos kiekis, turintis tiek pat daleli? ar strukt?rini? vienet? (atom?, jon?, molekuli?, radikal?, elektron?, ekvivalent? ir kt.), kaip ir 12 a. e.m. izotopas anglies-12.

Reakcijos grei?io didinimo esant katalizatoriui formul?.

Ea (aktyvinimo energijos) reik?m? galite pakeisti naudodami katalizatorius. Med?iagos, kurios dalyvauja, bet n?ra suvartojamos reakcijos procese, vadinamos katalizatoriais. Pats ?is rei?kinys vadinamas kataliz?. Reakcijos grei?io padid?jimas esant katalizatoriui nustatomas pagal formul?

Priklausomai nuo to, ar katalizatorius yra toje pa?ioje faz?je kaip ir reagentai, ar sudaro nepriklausom? faz?, kalbama apie homogenin? ar heterogenin? kataliz?. Katalizinio veikimo mechanizmas jiems n?ra vienodas, ta?iau abiem atvejais reakcija paspart?ja d?l Ea suma??jimo. Yra nema?ai specifini? katalizatori? – inhibitori?, kurie ma?ina reakcijos greit?.

kur yra katalizinio proceso parametrai, V, k, Ea- nekatalizinis procesas.

Para?ykite anglies turin?i? neorganini? med?iag? degimo deguonyje reakcijas, nurodydami oksidatori? ir reduktorius, taip pat anglies oksidacijos b?senas prie? ir po reakcijos.

C - reduktorius, oksidacijos procesas

O - oksidatorius, redukcijos procesas

Bilieto numeris 5

1. Kas yra elemento "elektronegatyvumas", "valenti?kumas", "oksidacijos laipsnis" ir kokios yra pagrindin?s j? nustatymo taisykl?s?

OKSIDAVIMO B?SENA – s?lyginis elemento atomo kr?vis, gautas darant prielaid?, kad junginys susideda i? jon?. Jis gali b?ti teigiamas, neigiamas, nulis, trupmeninis ir ?ymimas arabi?ku skaitmeniu su „+“ arba „-“ ?enklu vir?utiniame de?iniajame elemento simbolio indekso pavidalu: C 1-, O 2-, H + , Mg 2+, N 3-, N 5+ , Cr 6+ .

Norint nustatyti junginio (jono) elemento oksidacijos b?sen? (s. o.), naudojamos ?ios taisykl?s:

1 Paprastose med?iagose (H2, S8, P4) p. apie. lygus nuliui.

2 Pastovus p. apie. turi ?armini? (E+) ir ?armini? ?emi? (E2+) element?, taip pat fluoro P-.

3 Daugumoje jungini? vandenilis turi s. apie. H+ (H2O, CH4, HC1), hidriduose - H- (-NaH, CaH2); Su. apie. deguonis, kaip taisykl?, yra lygus -2 (O2-), peroksiduose (-O-O-) - 1 (O-).

4 Dvejetainiuose nemetal? junginiuose neigiamas p. apie. priskirtas elementui de?in?je).

5 Algebrin? suma p. apie. molekul? lygi nuliui, jonas – jos kr?vis.

Atomo geb?jimas prijungti arba pakeisti tam tikr? skai?i? kit? atom? vadinamas VALENCIJA. Valenti?kumo matas yra vandenilio arba deguonies atom?, prijungt? prie elemento, skai?ius, jei vandenilis yra vienas, o deguonis yra dvivalentis.

Temperat?ra ir reakcijos greitis

Esant fiksuotai temperat?rai, reakcija galima, jei s?veikaujan?ios molekul?s turi tam tikr? energijos kiek?. Arenijus tai pavadino pertekline energija aktyvacijos energija , ir pa?ios molekul?s aktyvuota.

Anot Arhenijaus, grei?io konstanta k ir aktyvavimo energija E a yra susij? su ry?iu, vadinamu Arrhenijaus lygtimi:

?ia A yra prie?eksponentinis veiksnys, R yra universali duj? konstanta, T yra absoliuti temperat?ra.

Taigi, esant pastoviai temperat?rai, nustatomas reakcijos greitis E a. Daugiau E a, tuo ma?esnis aktyvi? molekuli? skai?ius ir tuo l??iau vyksta reakcija. Kai ma??ja E a greitis did?ja ir E a= 0 reakcija vyksta akimirksniu.

Vert? E a charakterizuoja reaguojan?i? med?iag? pob?d? ir nustatoma eksperimenti?kai pagal priklausomyb? k = f(T). U?ra?? (5.3) lygt? logaritmine forma ir i?sprend? j? konstantoms esant dviem temperat?roms, randame E a:

g yra chemin?s reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas. Van't Hoff taisykl? taikoma ribotai, nes g reik?m? priklauso nuo temperat?ros ir u? regiono rib? E a= 50–100 kJ ? mol–1 ?i taisykl? visi?kai nesilaikoma.

Ant pav. 5.4 matyti, kad energija, sunaudota pirminiams produktams perkelti ? aktyvi? b?sen? (A * – aktyvuotas kompleksas), v?liau visi?kai arba i? dalies i?spinduliuojama pereinant prie galutini? produkt?. Skirtumas tarp pradini? ir galutini? produkt? energij? lemia D H reakcija, kuri nepriklauso nuo aktyvavimo energijos.

Taigi, pakeliui i? pradin?s b?senos ? galutin? b?sen?, sistema turi ?veikti energetin? barjer?. Tik aktyvios molekul?s, susid?rimo momentu turin?ios reikiam? energijos pertekli? E a, gali ?veikti ?? barjer? ir prad?ti chemin? s?veik?. Kylant temperat?rai, aktyvi? molekuli? dalis reakcijos terp?je did?ja.

Preeksponentinis daugiklisA apib?dina bendr? susid?rim? skai?i?. Reakcijoms su paprastomis molekul?mis A artimas teoriniam susid?rimo dyd?iui Z, t.y. A = Z apskai?iuotas pagal duj? kinetin? teorij?. Sud?tingoms molekul?ms A ? Z, tod?l b?tina ?vesti sterin? faktori? P:

?ia Z yra vis? susid?rim? skai?ius, P yra erdvi?kai palanki? susid?rim? dalis (reik?mes nuo 0 iki ), yra aktyvi?, t.y. energeti?kai palanki? susid?rim? dalis.

Grei?io konstantos matmuo gaunamas i? santykio

Analizuodami (5.3) i?rai?k?, darome i?vad?, kad yra dvi pagrindin?s reakcijos pagreitinimo galimyb?s:
a) temperat?ros padid?jimas;
b) aktyvacijos energijos suma??jimas.

U?duotys ir testai tema "Chemin? kinetika. Temperat?ra ir reakcijos greitis"

• Chemin?s reakcijos greitis. Katalizatoriai - Chemini? reakcij? klasifikacija ir j? eigos d?sniai 8–9 kl

  Pamokos: 5 U?duotys: 8 Viktorinos: 1

U?duotis Nr. 1. S?veika su laisvu deguonimi sukelia labai toksi?ko azoto dioksido susidarym? //, nors ?i reakcija fiziologin?mis s?lygomis vyksta l?tai, o esant ma?oms koncentracijoms toksini? l?steli? pa?eidimui reik?mingo vaidmens, ta?iau patogeninis poveikis smarkiai padid?ja jo hiperprodukcija. Nustatykite, kiek kart? padid?ja azoto oksido (II) s?veikos su deguonimi greitis, kai sl?gis pradini? duj? mi?inyje padid?ja dvigubai, jei reakcijos greitis apib?dinama lygtimi ?

Sprendimas.

1. Sl?gio padvigubinimas prilygsta koncentracijos padvigub?jimui ( Su) ir . Tod?l s?veikos grei?iai, atitinkantys ir pagal masinio veiksmo d?sn?, bus tokie: ir

Atsakymas. Reakcijos greitis padid?s 8 kartus.

U?duotis Nr. 2. Manoma, kad chloro (?alsvos, a?traus kvapo dujos) koncentracija ore, vir?ijanti 25 ppm, yra pavojinga gyvybei ir sveikatai, ta?iau yra duomen?, kad jei pacientas pasveiko nuo ?maus sunkaus apsinuodijimo ?iomis dujomis, 2009 m. tada nepastebimi liekamieji poveikiai. Nustatykite, kaip pasikeis reakcijos greitis: , vykstant duj? fazei, jei padidinama 3 kartus: koncentracija , koncentracija , 3) sl?gis //?

Sprendimas.

1. Jeigu ?ym?sime koncentracijas ir atitinkamai per ir , tai reakcijos grei?io i?rai?ka bus tokia: .

2. Padidinus koncentracijas 3 kartus, jos bus lygios ir u? . Tod?l reakcijos grei?io i?rai?ka bus tokia: 1) 2)

3. Sl?gio padid?jimas dujini? reagent? koncentracij? padidina tokiu pat kiekiu, tod?l

4. Reakcijos grei?io padid?jimas, palyginti su pradiniu, nustatomas atitinkamai santykiu: 1) , 2) , 3) .

Atsakymas. Reakcijos greitis padid?s: 1), 2), 3) kartus.

3 u?duotis. Kaip kei?iasi pradini? med?iag? s?veikos greitis kei?iantis temperat?rai nuo iki, jei reakcijos temperat?ros koeficientas yra 2,5?

Sprendimas.

1. Temperat?ros koeficientas parodo, kaip reakcijos greitis kinta kei?iantis temperat?rai kiekvienam (van't Hoff taisykl?):.

2. Jei temperat?ros pokytis yra: , tai atsi?velgiant ? tai, kad , gauname: . Vadinasi,.

3. Pagal antilogaritm? lentel? randame: .

Atsakymas. Pasikeitus temperat?rai (t.y. padid?jus), greitis padid?s 67,7 karto.

4 u?duotis. Apskai?iuokite reakcijos grei?io temperat?ros koeficient?, ?inodami, kad kylant temperat?rai greitis padid?ja 128 kartus.

Sprendimas.

1. Chemin?s reakcijos grei?io priklausomyb? nuo temperat?ros i?rei?kiama van't Hoffo nyk??io taisykle:

I?spr?sdami lygt?, randame: , . Tod?l =2

Atsakymas. =2.

U?duotis numeris 5. Vienai i? reakcij? buvo nustatytos dvi grei?io konstantos: ties 0,00670 ir prie 0,06857. Nustatykite tos pa?ios reakcijos grei?io konstant? esant .

Sprendimas.

1. Remdamiesi dviem reakcijos grei?io konstant? reik?m?mis, naudojant Arrhenius lygt?, nustatome reakcijos aktyvavimo energij?: . ?iuo atveju: I? ?ia: J/mol.

2. Apskai?iuokite reakcijos grei?io konstant? ties , naudodami grei?io konstant? at ir Arrhenius lygt? skai?iavimuose: . ?iuo atveju: ir atsi?velgiant ? tai: , mes gauname: . Vadinasi,

Atsakymas.

Chemin?s pusiausvyros konstantos apskai?iavimas ir pusiausvyros poslinkio krypties nustatymas pagal Le Chatelier princip? .

U?duotis numeris 6. Anglies dioksidas / / skirtingai nei anglies monoksidas / / nepa?eid?ia gyvo organizmo fiziologini? funkcij? ir anatominio vientisumo, o j? dusinant? poveik? sukelia tik didel?s koncentracijos deguonies kiekis ir suma??j?s deguonies kiekis ?kv?ptame ore. Kas yra lygus reakcijos pusiausvyros konstanta / /: esant temperat?rai, i?reik?tai: a) reagent? daliniais sl?giais; b) j? molines koncentracijas , ?inant, kad pusiausvyros mi?inio sud?tis i?rei?kiama t?rio dalimis: , ir , o bendras sl?gis sistemoje yra Pa?

Sprendimas.

1. Dalinis duj? sl?gis yra lygus bendram sl?giui, padaugintam i? mi?inio duj? t?rin?s dalies, taigi:

2. Pakeit? ?ias reik?mes ? pusiausvyros konstantos i?rai?k?, gauname:

3. Ry?ys tarp ir nustatomas remiantis Mendelejevo Clapeyrono lygtimi idealioms dujoms ir i?rei?kiamas lygybe: , kur skirtumas tarp dujini? reakcijos produkt? moli? skai?iaus ir dujini? pradini? med?iag?. D?l ?ios reakcijos: Tada:.

Atsakymas. Pa. .

U?duotis numeris 7. Kuria kryptimi pasislinks pusiausvyra ?iose reakcijose:

3. ;

a) kylant temperat?rai, b) ma??jant sl?giui, c) padid?jus vandenilio koncentracijai?

Sprendimas.

1. Chemin? pusiausvyra sistemoje nustatoma su i?orini? parametr? pastovumu (tt). Jeigu ?ie parametrai pasikei?ia, tai sistema i?eina i? pusiausvyros b?senos ir pradeda vyrauti tiesiogin? (? de?in?) arba atvirk?tin? reakcija (? kair?). ?vairi? veiksni? ?taka pusiausvyros poslinkiui atsispindi Le Chatelier principu.

2. Apsvarstykite vis? 3 veiksni?, turin?i? ?takos cheminei pusiausvyrai, poveik? min?toms reakcijoms.

a) Kylant temperat?rai, pusiausvyra pasislenka link endotermin?s reakcijos, t.y. reakcija, kuri vyksta absorbuojant ?ilum?. 1 ir 3 reakcijos yra egzotermin?s //, tod?l, kylant temperat?rai, pusiausvyra pasislinks atvirk?tin?s reakcijos link, o 2-oje reakcijoje // - tiesiogin?s reakcijos link.

b) Suma??jus sl?giui, pusiausvyra pasislenka link duj? moli? skai?iaus did?jimo, t.y. link didesnio sl?gio. 1 ir 3 reakcijose kair?je ir de?in?je lygties pus?se bus vienodas duj? moli? skai?ius (atitinkamai 2-2 ir 1-1). Taigi sl?gio pokytis nesukels pusiausvyros poslinkiai sistemoje. 2-oje reakcijoje kair?je pus?je yra 4 moliai duj?, o de?in?je - 2 moliai, tod?l, ma??jant sl?giui, pusiausvyra pasislinks atvirk?tin?s reakcijos link.

in) Did?jant reakcijos komponent? koncentracijai, pusiausvyra pasislenka link j? suvartojimo. 1-oje reakcijoje vandenilis yra produktuose, o padidinus jo koncentracij?, sustipr?s atvirk?tin? reakcija, kurios metu jis suvartojamas. 2-oje ir 3-ioje reakcijoje vandenilis yra tarp pradini? med?iag?, tod?l jo koncentracijos padid?jimas perkelia pusiausvyr? link reakcijos, vykstan?ios su vandenilio suvartojimu.

Atsakymas.

a) Did?jant temperat?rai 1 ir 3 reakcijose, pusiausvyra pasislinks ? kair?, o 2 reakcijoje - ? de?in?.

b) 1 ir 3 reakcijoms sl?gio suma??jimas ?takos netur?s, o 2 reakcijoje pusiausvyra pasislinks ? kair?.

c) Temperat?ros padid?jimas 2 ir 3 reakcijose lems pusiausvyros poslink? ? de?in?, o 1 reakcijoje - ? kair?.

1.2. Situacin?s u?duotys №№ nuo 7 iki 21 med?iagai konsoliduoti (atlikti protokolo s?siuvinyje).

U?duotis numeris 8. Kaip pasikeis gliukoz?s oksidacijos greitis organizme ma??jant temperat?rai nuo iki, jei reakcijos grei?io temperat?ros koeficientas yra 4?

U?duotis numeris 9.Naudodami apytiksl? van't Hoff taisykl?, apskai?iuokite, kiek reikia pakelti temperat?r?, kad reakcijos greitis padid?t? 80 kart?? Paimkite temperat?ros grei?io koeficient?, lyg? 3.

U?duotis numeris 10. Norint prakti?kai sustabdyti reakcij?, naudojamas greitas reakcijos mi?inio au?inimas („reakcijos u??aldymas“). Nustatykite, kiek kart? pasikeis reakcijos greitis, kai reakcijos mi?inys at?aldomas nuo 40 iki , jei reakcijos temperat?ros koeficientas yra 2,7.

U?duotis numeris 11. Izotopo, naudojamo tam tikriems navikams gydyti, pusin?s eliminacijos laikas yra 8,1 dienos. Po kurio laiko radioaktyvaus jodo kiekis paciento organizme suma??s 5 kartus?

U?duotis numeris 12. Kai kuri? sintetini? hormon? (farmacijos) hidroliz? yra pirmosios eil?s reakcija, kurios grei?io konstanta yra 0,25 (). Kaip pasikeis ?io hormono koncentracija po 2 m?nesi??

U?duotis numeris 13. Radioaktyvi?j? med?iag? pusin?s eliminacijos laikas yra 5600 met?. Gyvame organizme d?l med?iag? apykaitos i?laikomas pastovus kiekis. Mamuto liekanose turinys buvo i? originalo. Kada gyveno mamutas?

U?duotis numeris 14. Insekticido (pesticido, naudojamo kovai su vabzd?iais) pusin?s eliminacijos laikas yra 6 m?nesiai. Tam tikras jo kiekis pateko ? rezervuar?, kuriame buvo nustatyta koncentracija mol/l. Per kiek laiko insekticido koncentracija nukrenta iki mol/l lygio?

U?duotis numeris 15. Riebalai ir angliavandeniai oksiduojasi pastebimu grei?iu 450–500 ° temperat?roje, o gyvuose organizmuose - 36–40 ° temperat?roje. D?l kokios prie?asties smarkiai suma??jo oksidacijai reikalinga temperat?ra?

U?duotis numeris 16. Vandenilio peroksidas vandeniniuose tirpaluose skyla ? deguon? ir vanden?. Reakcij? pagreitina ir neorganinis katalizatorius (jonas), ir bioorganinis (fermentas katalaz?). Reakcijos aktyvavimo energija, kai n?ra katalizatoriaus, yra 75,4 kJ/mol. Jonas j? suma?ina iki 42 kJ/mol, o fermentas katalaz? – iki 2 kJ/mol. Apskai?iuokite reakcijos grei?i? santyk?, kai n?ra katalizatoriaus, kai yra ir katalaz?. Koki? i?vad? galima padaryti apie fermento aktyvum?? Reakcija vyksta 27 °C temperat?roje.

U?duotis numeris 17 Penicilino skilimo grei?io konstanta per racij? J/mol.

1.3. testo klausimai

1. Paai?kinkite, k? rei?kia terminai: reakcijos greitis, grei?io konstanta?

2. Kaip i?rei?kiamas vidutinis ir tikrasis chemini? reakcij? greitis?

3. Kod?l prasminga kalb?ti apie chemini? reakcij? greit? tik tam tikru laiko momentu?

4. Suformuluokite gr??tam?j? ir negr??tam? reakcij? apibr??imus.

5. Apibr??kite masinio veikimo d?sn?. Ar ?? d?sn? i?rei?kian?ios lygtys atspindi reakcijos grei?io priklausomyb? nuo reaguojan?i? med?iag? prigimties?

6. Kaip reakcijos greitis priklauso nuo temperat?ros? Kas yra aktyvavimo energija? Kas yra aktyvios molekul?s?

7. Kokie veiksniai lemia vienalyt?s ir nevienalyt?s reakcijos greit?? Pateikite pavyzd?i?.

8. Kokia chemini? reakcij? tvarka ir molekuli?kumas? Kokiais atvejais jie nesutampa?

9. Kokios med?iagos vadinamos katalizatoriais? Koks yra katalizatoriaus veikimo pagreitinimo mechanizmas?

10. Kokia yra „katalizatoriaus apsinuodijimo“ s?voka? Kokios med?iagos vadinamos inhibitoriais?

11. Kas vadinama chemine pusiausvyra? Kod?l tai vadinama dinamine? Kokios reagent? koncentracijos vadinamos pusiausvyra?

12. Kas vadinama chemin?s pusiausvyros konstanta? Ar tai priklauso nuo reaguojan?i? med?iag? pob?d?io, j? koncentracijos, temperat?ros, sl?gio? Kokios yra heterogenini? sistem? pusiausvyros konstantos matematinio ?ym?jimo ypatyb?s?

13. Kokia yra vaist? farmakokinetika?

14. Su vaistu vykstantys procesai organizme kiekybi?kai apib?dinami daugeliu farmakokinetini? parametr?. Pateikite pagrindinius.

Kylant temperat?rai, cheminio proceso greitis paprastai did?ja. 1879 metais oland? mokslininkas J. Van't Hoffas suformulavo empirin? taisykl?: temperat?rai pakilus 10 K, daugumos chemini? reakcij? greitis padid?ja 2-4 kartus.

Taisykl?s matematinis ?ym?jimas I. van't Hoffas:

g 10 \u003d (k t + 10) / k t, kur k t – reakcijos grei?io konstanta esant T temperat?rai; k t+10 - reakcijos grei?io konstanta esant temperat?rai T+10; g 10 – Van't Hoff temperat?ros koeficientas. Jo reik?m? svyruoja nuo 2 iki 4. Biocheminiams procesams g 10 svyruoja nuo 7 iki 10.

Visi biologiniai procesai vyksta tam tikrame temperat?r? diapazone: 45-50°C. Optimali temperat?ra yra 36-40°C. ?iltakrauj? gyv?n? organizme ?i temperat?ra palaikoma pastovi d?l atitinkamos biosistemos termoreguliacijos. Tiriant biosistemas, naudojami temperat?ros koeficientai g 2, g 3, g 5. Palyginimui, jie priartinti prie g 10.

Reakcijos grei?io priklausomyb? nuo temperat?ros pagal van't Hoff taisykl? gali b?ti pavaizduota lygtimi:

V 2 /V 1 \u003d g ((T 2 -T 1) / 10)

Aktyvinimo energija. Reik?mingas reakcijos grei?io padid?jimas did?jant temperat?rai negali b?ti paai?kintas tik padid?jusiu reaguojan?i? med?iag? daleli? susid?rim? skai?iumi, nes pagal duj? kinetin? teorij? susid?rim? skai?ius ?iek tiek padid?ja kylant temperat?rai. Reakcijos grei?io padid?jimas kylant temperat?rai paai?kinamas tuo, kad chemin? reakcija nevyksta susid?rus su reaguojan?i? med?iag? dalel?mis, o tik su aktyvi? daleli?, kurios susid?rimo momentu turi reikiam? energijos pertekli?, susitikim?.

Energija, reikalinga neaktyvioms dalel?ms paversti aktyviomis dalel?mis, vadinama aktyvacijos energija (Ea). Aktyvinimo energija – perteklius, palyginti su vidutine verte, energija, reikalinga reaguojan?ioms med?iagoms patekti ? reakcij?, kai jos susiduria. Aktyvinimo energija matuojama kilod?auliais vienam moliui (kJ/mol). Paprastai E yra nuo 40 iki 200 kJ/mol.

Egzotermini? ir endotermini? reakcij? energijos diagrama parodyta fig. 2.3. Bet kurio cheminio proceso atveju galima atskirti pradin?, tarpin? ir galutin? b?senas. Energijos barjero vir?uje reagentai yra tarpin?je b?senoje, vadinamoje aktyvuotu kompleksu arba pereinam?ja b?sena. Skirtumas tarp aktyvuoto komplekso energijos ir pradin?s reagent? energijos yra Ea, o skirtumas tarp reakcijos produkt? ir pradini? med?iag? (reagent?) energijos yra DН, reakcijos ?iluma. Aktyvinimo energija, prie?ingai nei DH, visada yra teigiama vert?. Vykstant egzoterminei reakcijai (2.3 pav., a) produktai yra ma?esniame energijos lygyje nei reagentai (Ea< DН).

Ry?iai. 2.3. Reakcij? energetin?s diagramos: A - egzotermin? B - endotermin?

A B

Ea yra pagrindinis veiksnys, lemiantis reakcijos greit?: jei Ea > 120 kJ/mol (didesnis energijos barjeras, sistemoje ma?iau aktyvi? daleli?), reakcija vyksta l?tai; ir atvirk??iai, jei Ea< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.

Reakcijoms, kuriose dalyvauja sud?tingos biomolekul?s, reik?t? atsi?velgti ? tai, kad aktyvuotame komplekse, susidariusiame daleli? susid?rimo metu, molekul?s turi b?ti tam tikru b?du orientuotos erdv?je, nes transformuojasi tik reaguojanti molekul?s sritis, o tai yra ma?as, palyginti su savo dyd?iu.

Jei ?inomos grei?io konstantos k 1 ir k 2 esant temperat?rai T 1 ir T 2, galima apskai?iuoti Ea reik?m?.

Biocheminiuose procesuose aktyvacijos energija yra 2-3 kartus ma?esn? nei neorganiniuose. Tuo pa?iu metu reakcij?, kuriose dalyvauja pa?alin?s med?iagos, ksenobiotikai, Ea gerokai vir?ija ?prast? biochemini? proces? Ea. ?is faktas yra nat?rali sistemos bioapsauga nuo pa?alini? med?iag? poveikio, t.y. nat?ralios organizmui reakcijos vyksta palankiomis s?lygomis, kai Ea yra ma?as, o svetimoms reakcijoms Ea yra didelis. Tai gen? barjeras, apib?dinantis vien? i? pagrindini? biochemini? proces? eigos ypatybi?.