Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalarning tezligi harorat oshishi bilan ortadi. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasi amalda haroratga bog'liq bo'lmaganligi sababli, reaksiyaning kinetik tenglamasiga muvofiq, haroratning reaksiya tezligiga asosiy ta'siri reaksiya tezligi konstantasining o'zgarishi orqali amalga oshiriladi. Haroratning oshishi bilan to'qnashuvchi zarrachalarning energiyasi ortadi va to'qnashuv paytida kimyoviy o'zgarishlar sodir bo'lish ehtimoli ortadi.

Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi harorat koeffitsientining qiymati bilan tavsiflanishi mumkin.

Oddiy haroratlarda (273-373 K), kichik harorat oralig'ida haroratning ko'plab kimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'siri bo'yicha eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatdiki, haroratning 10 darajaga ko'tarilishi reaktsiya tezligini 2-4 marta oshiradi (van. 't Hoff qoidasi).

Van't Xoffga ko'ra tezlik konstantasining harorat koeffitsienti(Vant-Xoff koeffitsienti)ga harorat oshishi bilan reaksiya tezligining ortishidir 10daraja.

(4.63)

bu yerda va haroratdagi tezlik konstantalari va ; reaksiya tezligining harorat koeffitsienti.

Harorat ko'tarilganda n o'nlab daraja, tezlik konstantalarining nisbati teng bo'ladi

qayerda n butun yoki kasr son bo'lishi mumkin.

Vant Xoff qoidasi taxminiy qoidadir. Bu tor harorat oralig'ida qo'llaniladi, chunki harorat koeffitsienti harorat bilan o'zgaradi.

Reaksiya tezligi konstantasining haroratga aniqroq bog‘liqligi yarim empirik Arrenius tenglamasi bilan ifodalanadi.

bu erda A - haroratga bog'liq bo'lmagan, faqat reaktsiya turi bilan belgilanadigan ko'rsatkichdan oldingi omil; E - kimyoviy reaksiyaning faollashuv energiyasi. Faollashtirish energiyasini reaktsiya yo'lidagi energiya to'sig'ining balandligini tavsiflovchi ma'lum bir chegara energiyasi sifatida ko'rsatish mumkin. Faollashtirish energiyasi ham haroratga bog'liq emas.

Bu qaramlik 19-asr oxirida o'rnatildi. Gollandiyalik olim Arrhenius elementar kimyoviy reaktsiyalar uchun.

To'g'ridan-to'g'ri faollashtirish energiyasi ( E 1) va teskari ( E 2) reaksiya D reaksiyaning issiqlik effekti bilan bog?liq H nisbati (1-rasmga qarang):

E 1 – E 2=D N.

Agar reaksiya endotermik bo'lsa va D H> 0, keyin E 1 > E 2 va oldinga reaktsiyaning faollashuv energiyasi teskari reaktsiyadan kattaroqdir. Agar reaksiya ekzotermik bo'lsa, u holda E 1 < Е 2 .

Arrhenius tenglamasi (101) differentsial shaklda yozilishi mumkin:

Tenglamadan kelib chiqadiki, aktivlanish energiyasi E qanchalik ko'p bo'lsa, harorat bilan reaksiya tezligi shunchalik tez ortadi.

O'zgaruvchilarni ajratish k va T va hisobga olgan holda E doimiy qiymat, (4.66) tenglamani integrallashgandan so'ng biz quyidagilarni olamiz:

Guruch. 5. Grafik ln k–1/T.

, (4.67)

Bu erda A - tezlik konstantasining o'lchamiga ega bo'lgan pre-eksponensial omil. Agar bu tenglama to'g'ri bo'lsa, u holda koordinatadagi grafikda tajriba nuqtalari to'g'ri chiziqda abscissa o'qiga a burchak ostida joylashgan va qiyalik () ga teng bo'lib, kimyoviy moddaning faollashuv energiyasini hisoblash imkonini beradi. tenglama yordamida tezlik konstantasining haroratga bog'liqligidan reaktsiya.

Kimyoviy reaksiyaning faollashuv energiyasini tenglama yordamida ikki xil haroratdagi tezlik konstantalari qiymatlaridan hisoblash mumkin.

. (4.68)

Arrenius tenglamasining nazariy hosilasi elementar reaksiyalar uchun tuzilgan. Ammo tajriba shuni ko'rsatadiki, murakkab reaktsiyalarning katta qismi ham bu tenglamaga bo'ysunadi. Ammo murakkab reaksiyalar uchun Arrenius tenglamasidagi aktivlanish energiyasi va eksponentdan oldingi omil aniq fizik ma’noga ega emas.

Arrhenius tenglamasi (4.67) tor harorat oralig'idagi keng ko'lamli reaktsiyalarning qoniqarli tavsifini berishga imkon beradi.

Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligini tavsiflash uchun o'zgartirilgan Arrenius tenglamasi ham qo'llaniladi.

, (4.69)

bu allaqachon uchta parametrni o'z ichiga oladi : LEKIN, E va n.

(4.69) tenglama eritmalarda sodir bo'ladigan reaksiyalar uchun keng qo'llaniladi. Ba'zi reaksiyalar uchun reaksiya tezligi konstantasining haroratga bog'liqligi yuqorida keltirilgan bog'liqliklardan farq qiladi. Masalan, uchinchi tartibli reaksiyalarda tezlik konstantasi harorat oshishi bilan kamayadi. Zanjirli ekzotermik reaksiyalarda reaksiya tezligi konstantasi ma’lum chegaradan yuqori haroratda (termik portlash) keskin ortadi.

4.5.1. Muammoni hal qilishga misollar

1-misol Harorat ortishi bilan ba'zi reaksiyalarning tezlik konstantasi quyidagicha o'zgardi: t 1 = 20 ° S;

k 1 \u003d 2,76 10 -4 min. - bitta; t 2 \u003d 50 0 S; k 2 = 137,4 10 -4 min. -1 Kimyoviy reaksiya tezligi konstantasining harorat koeffitsientini aniqlang.

Yechim. Van't-Xoff qoidasi nisbatdan tezlik konstantasining harorat koeffitsientini hisoblash imkonini beradi

g n= =2 , 4, bu erda n = = =3;

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

2-misol Van't-Xoff qoidasidan foydalanib, 20 0 S haroratda 120 daqiqa davom etgan bo'lsa, reaksiya 15 daqiqada qanday haroratda tugashini hisoblang. Reaksiya tezligining harorat koeffitsienti 3 ga teng.

Yechim. Shubhasiz, reaktsiya vaqti qanchalik qisqa bo'lsa ( t), reaksiya tezligi konstantasi qanchalik katta bo'lsa:

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

Reaksiya 15 daqiqada tugaydigan harorat:

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

3-misol 282,4 K haroratda sirka-etil efirni ishqor eritmasi bilan sovunlanish reaksiyasining tezlik konstantasi 2,37 l 2/mol 2 min ga teng. , va 287,40 K haroratda u 3,2 l 2 / mol 2 min ga teng. Bu reaksiyaning tezlik konstantasi 4 ga teng bo‘lgan haroratni toping?

Yechim.

1. Ikki haroratda tezlik konstantalarining qiymatlarini bilib, reaksiyaning faollanish energiyasini topishimiz mumkin:

= = 40,8 kJ/mol.

2. Arrenius tenglamasidan aktivlanish energiyasining qiymatini bilish

,

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar va topshiriqlar.

1. Qanday kattaliklar «Arrenius» parametrlari deb ataladi?

2. Kimyoviy reaksiyaning aktivlanish energiyasini hisoblash uchun eksperimental ma’lumotlarning minimal miqdori qancha bo‘lishi kerak?

3. Tezlik konstantasining harorat koeffitsienti haroratga bog'liqligini ko'rsating.

4. Arrenius tenglamasidan chetlanishlar bormi? Bu holatda tezlik konstantasining haroratga bog'liqligini qanday tasvirlash mumkin?

Murakkab reaksiyalar kinetikasi

Reaksiyalar, qoida tariqasida, barcha boshlang'ich zarrachalarning bevosita reaktsiya mahsulotlariga o'tishi bilan bevosita o'zaro ta'siridan o'tmaydi, balki bir nechta elementar bosqichlardan iborat. Bu, birinchi navbatda, stexiometrik tenglamaga ko'ra, uchdan ortiq zarrachalar ishtirok etadigan reaktsiyalarga taalluqlidir. Biroq, hatto ikki yoki bir zarrachaning reaktsiyalari ko'pincha oddiy bi- yoki monomolekulyar mexanizm bilan emas, balki murakkabroq yo'l bilan, ya'ni bir qancha elementar bosqichlardan o'tadi.

Agar boshlang'ich moddalarni iste'mol qilish va reaktsiya mahsulotlarining hosil bo'lishi bir vaqtning o'zida yoki ketma-ket sodir bo'lishi mumkin bo'lgan bir qator elementar bosqichlar orqali sodir bo'lsa, reaktsiyalar murakkab deb ataladi. Shu bilan birga, ba'zi bosqichlar na boshlang'ich moddalar, na reaktsiya mahsulotlari (oraliq moddalar) bo'lmagan moddalar ishtirokida sodir bo'ladi.

Murakkab reaksiyaga misol tariqasida etilenni xlorlash bilan dixloroetan hosil bo'lish reaksiyasini ko'rib chiqishimiz mumkin. To'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sir to'rt a'zoli faollashtirilgan kompleks orqali o'tishi kerak, bu yuqori energiya to'sig'ini bartaraf etish bilan bog'liq. Bunday jarayonning tezligi past. Agar atomlar tizimda u yoki bu tarzda (masalan, yorug'lik ta'sirida) hosil bo'lsa, unda jarayon zanjir mexanizmi bo'yicha davom etishi mumkin. Atom erkin radikal hosil qilish uchun qo'sh bog'da osongina qo'shiladi - . Bu erkin radikal yakuniy mahsulot hosil qilish uchun molekuladan atomni osongina yirtib tashlashi mumkin - , buning natijasida erkin atom qayta tiklanadi.

Bu ikki bosqich natijasida bir molekula va bir molekula mahsulot molekulasi - ga aylanadi va qayta hosil bo'lgan atom keyingi etilen molekulasi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ikkala bosqich ham past faollik energiyasiga ega va bu usul tez reaktsiyani ta'minlaydi. Erkin atomlar va erkin radikallarni rekombinatsiya qilish imkoniyatini hisobga olgan holda, jarayonning to'liq sxemasini quyidagicha yozish mumkin:

Barcha xilma-xilligi bilan murakkab reaktsiyalarni bir necha turdagi murakkab reaktsiyalarning kombinatsiyasiga kamaytirish mumkin, xususan parallel, ketma-ket va ketma-ket parallel reaktsiyalar.

Ikki bosqich deyiladi ketma-ket agar bir bosqichda hosil bo'lgan zarra boshqa bosqichda boshlang'ich zarra bo'lsa. Masalan, yuqoridagi sxemada birinchi va ikkinchi bosqichlar ketma-ket:

.

Ikki bosqich deyiladi parallel, agar ikkalasida bir xil zarralar boshlang'ich sifatida ishtirok etsa. Masalan, reaktsiya sxemasida to'rtinchi va beshinchi bosqichlar parallel:

Ikki bosqich deyiladi qator-parallel, agar ular bu bosqichlarda ishtirok etuvchi zarrachalarning biriga nisbatan parallel va ikkinchisiga nisbatan ketma-ket bo'lsa.

Bu reaksiya sxemasining ikkinchi va to‘rtinchi bosqichlarini ketma-ket parallel bosqichlarga misol qilib keltirish mumkin.

Reaksiyaning murakkab mexanizm bo'yicha borishining xarakterli belgilariga quyidagi belgilar kiradi:

Reaksiya tartibi va stexiometrik koeffitsientlarning mos kelmasligi;

Haroratga, dastlabki konsentratsiyalarga va boshqa sharoitlarga qarab mahsulotlar tarkibini o'zgartirish;

Reaksiya aralashmasiga oz miqdorda moddalar qo'shilganda jarayonning tezlashishi yoki sekinlashishi;

Reaksiya tezligiga idish materiali va o'lchamlarining ta'siri va boshqalar.

Murakkab reaktsiyalarning kinetik tahlilida mustaqillik printsipi qo'llaniladi: "Agar tizimda bir vaqtning o'zida bir nechta oddiy reaktsiyalar sodir bo'lsa, kimyoviy kinetikaning asosiy postulati ularning har biriga tegishli bo'lib, go'yo bu reaktsiya yagona bo'lgandek." Bu tamoyilni quyidagicha ham shakllantirish mumkin: “Elementar reaksiya tezligi konstantasining qiymati ma’lum sistemada bir vaqtda boshqa elementar reaksiyalar borishiga bog’liq emas”.

Mustaqillik printsipi murakkab mexanizm bo'yicha kechadigan ko'pgina reaktsiyalar uchun amal qiladi, lekin universal emas, chunki ba'zi oddiy reaktsiyalar boshqalarning borishiga ta'sir qiladigan reaktsiyalar mavjud (masalan, qo'shilgan reaktsiyalar).

Murakkab kimyoviy reaktsiyalarni o'rganishda asosiy printsip hisoblanadi mikroreversivlik yoki batafsil balans:

agar murakkab jarayonda kimyoviy muvozanat o'rnatilsa, u holda to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi har bir elementar bosqich uchun teng bo'lishi kerak.

Murakkab reaktsiyaning yuzaga kelishi uchun eng ko'p uchraydigan holat bu reaktsiya turli tezliklarda davom etadigan bir necha oddiy bosqichlardan o'tishidir. Tezliklarning farqi reaktsiya mahsulotini olish kinetikasini faqat bitta reaktsiya qonunlari bilan aniqlash mumkinligiga olib keladi. Masalan, parallel reaksiyalar uchun butun jarayonning tezligi eng tez bosqich tezligi bilan, ketma-ket reaktsiyalar uchun esa eng sekinlik bilan aniqlanadi. Shuning uchun, konstantalarda sezilarli farq bo'lgan parallel reaktsiyalar kinetikasini tahlil qilishda sekin bosqich tezligini e'tiborsiz qoldirish mumkin, ketma-ket reaktsiyalarni tahlil qilishda esa tez reaktsiya tezligini aniqlash kerak emas.

Ketma-ket reaksiyalarda eng sekin reaksiya deyiladi cheklovchi. Cheklash bosqichi eng kichik tezlik konstantasiga ega.

Agar murakkab reaktsiyaning alohida bosqichlarining tezlik konstantalarining qiymatlari yaqin bo'lsa, butun kinetik sxemani to'liq tahlil qilish kerak.

Tezlikni aniqlovchi bosqich tushunchasining kiritilishi ko'p hollarda bunday tizimlarni ko'rib chiqishning matematik tomonini soddalashtiradi va ba'zida murakkab, ko'p bosqichli reaktsiyalarning kinetikasi oddiy tenglamalar bilan yaxshi tasvirlanganligini tushuntiradi, masalan, birinchi buyurtma.

Kimyoviy reaksiya tezligi haroratga bog'liq bo'lib, harorat ko'tarilgach, reaksiya tezligi ortadi. Gollandiyalik olim Van't Xoff harorat 10 darajaga ko'tarilganda, ko'pchilik reaktsiyalarning tezligi 2-4 marta oshadi;

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

Bu erda VT 2 va VT 1 - T 2 va T 1 haroratlarda reaktsiya tezligi; y - reaksiya tezligining harorat koeffitsienti, harorat 10K ga oshishi bilan reaksiya tezligi necha marta ortganligini ko'rsatadi.

Reaksiyaga kirishuvchi moddaning 1 mol/l konsentratsiyasida reaksiya tezligi son jihatdan tezlik konstantasi k ga teng. Keyin tenglama shuni ko'rsatadiki, tezlik konstantasi jarayon tezligi kabi haroratga bog'liq.

3. Galogen vodorod ajralib chiqishi bilan olib tashlash (eliminatsiya) reaksiyasining variantini yozing.

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

Chipta raqami 4

1. “Atom massasi”, “molekulyar massa”, “moddaning moli” nima va atom massa birligi (a.m.u.) sifatida nima olinadi?

ATOM MASSASI - atomning atom massa birliklarida (a.m.u.) massasi. birlik uchun a. e. m., uglerod-12 izotopining massasining 1/12 qismi qabul qilinadi.

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

MOLEKULAR OG'IRLIK - uglerod-12 atomi molyar massasining 1/12 qismiga tegishli birikmaning molyar massasi.

MOL - 12 a dagi kabi bir xil miqdordagi zarrachalar yoki strukturaviy birliklar (atomlar, ionlar, molekulalar, radikallar, elektronlar, ekvivalentlar va boshqalar) ni o'z ichiga olgan moddaning miqdori. e.m. uglerod-12 izotopi.

Katalizator ishtirokida reaksiya tezligini oshirish formulasi.

Katalizatorlar yordamida Ea qiymatini (faollashtirish energiyasi) o'zgartirishingiz mumkin. Reaksiya jarayonida ishtirok etuvchi, lekin iste'mol qilinmaydigan moddalar katalizatorlar deyiladi. Bu hodisaning o'zi kataliz deb ataladi. Katalizator ishtirokida reaksiya tezligining oshishi formula bilan aniqlanadi

Katalizatorning reaktivlar bilan bir fazada bo'lishiga yoki mustaqil faza hosil qilishiga qarab, bir jinsli yoki geterogen kataliz haqida gapiriladi. Ular uchun katalitik ta'sir mexanizmi bir xil emas, ammo ikkala holatda ham reaktsiya Ea kamayishi tufayli tezlashadi. Reaksiya tezligini kamaytiradigan bir qator o'ziga xos katalizatorlar - inhibitorlar mavjud.

katalitik jarayonning parametrlari bu yerda, V, k, Ea- katalitik bo'lmagan jarayon.

Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarni, shuningdek, uglerodning reaksiyadan oldin va keyin oksidlanish darajalarini ko'rsatib, kislorodda uglerodli noorganik moddalarning yonish reaktsiyalarini yozing.

C - qaytaruvchi vosita, oksidlanish jarayoni

O - oksidlovchi, qaytarilish jarayoni

Chipta raqami 5

1. Elementning «elektron manfiyligi», «valentligi», «oksidlanish darajasi» nima va ularni aniqlashning asosiy qoidalari qanday?

OKSIDALANISH DARAFI - element atomining shartli zaryadi, birikma ionlardan iborat degan faraz asosida olinadi. U ijobiy, salbiy, nol, kasr bo'lishi mumkin va element belgisining yuqori o'ng indeksi ko'rinishida "+" yoki "-" belgisi bilan arab raqami bilan ko'rsatiladi: C 1-, O 2-, H + , Mg 2+, N 3-, N 5+, Cr 6+.

Murakkab (ion) tarkibidagi elementning oksidlanish darajasini (s. o.) aniqlash uchun quyidagi qoidalar qo'llaniladi:

1 Oddiy moddalarda (H2, S8, P4) p. haqida. nolga teng.

2 Doimiy b. haqida. ishqoriy (E+) va ishqoriy tuproq (E2+) elementlari, shuningdek, ftor P- mavjud.

3 Vodorodning aksariyat birikmalarida s bor. haqida. H + (H2O, CH4, HC1), gidridlarda - H- (-NaH, CaH2); Bilan. haqida. kislorod, qoida tariqasida, -2 (O2-), peroksidlarda (-O-O-) - 1 (O-) ga teng.

4 Nometalllarning ikkilik birikmalarida manfiy p. haqida. o'ngdagi elementga tayinlangan).

5 Algebraik yig'indi s. haqida. molekulasi nolga teng, ion - uning zaryadi.

Atomning ma'lum miqdordagi boshqa atomlarni biriktirish yoki almashtirish qobiliyati VALENT deb ataladi. Valentlik o'lchovi vodorod bir va kislorod ikki valentli bo'lishi sharti bilan elementga biriktirilgan vodorod yoki kislorod atomlarining soni.

Harorat va reaktsiya tezligi

Ruxsat etilgan haroratda, agar o'zaro ta'sir qiluvchi molekulalar ma'lum miqdorda energiyaga ega bo'lsa, reaktsiya mumkin. Arrhenius buni ortiqcha energiya deb atadi faollashtirish energiyasi , va molekulalarning o'zlari faollashtirilgan.

Arreniusga ko'ra, tezlik konstantasi k va faollashtirish energiyasi E a Arrhenius tenglamasi deb ataladigan munosabat bilan bog'langan:

Bu yerda A eksponentdan oldingi omil, R universal gaz doimiysi, T mutlaq haroratdir.

Shunday qilib, doimiy haroratda reaktsiya tezligi aniqlanadi E a. Ko'proq E a, faol molekulalar soni qanchalik kichik bo'lsa va reaksiya sekinroq boradi. Kamaytirilganda E a tezligi ortadi va E a= 0 reaksiya bir zumda davom etadi.

Qiymat E a reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatini xarakterlaydi va bog'liqlikdan tajriba yo'li bilan aniqlanadi k = f(T). (5.3) tenglamani logarifmik ko‘rinishda yozib, uni ikki haroratdagi konstantalar uchun yechisak, topamiz. E a:

g - kimyoviy reaksiya tezligining harorat koeffitsienti. Van't-Xoff qoidasi cheklangan qo'llaniladi, chunki g qiymati haroratga va mintaqadan tashqariga bog'liq E a= 50–100 kJ ? mol–1 bu qoida umuman bajarilmaydi.

Shaklda. 5.4 dan ko'rinib turibdiki, dastlabki mahsulotlarni faol holatga o'tkazish uchun sarflangan energiya (A * - faollashtirilgan kompleks) so'ngra yakuniy mahsulotlarga o'tish paytida to'liq yoki qisman qayta chiqariladi. Dastlabki va yakuniy mahsulotlarning energiyalari o'rtasidagi farq D ni aniqlaydi H aktivlanish energiyasiga bog'liq bo'lmagan reaktsiya.

Shunday qilib, dastlabki holatdan yakuniy holatga o'tish yo'lida tizim energiya to'sig'ini engib o'tishi kerak. Faqat to'qnashuv paytida kerakli ortiqcha energiyaga ega bo'lgan faol molekulalar E a, bu to'siqni yengib o'tishi va kimyoviy o'zaro ta'sirga kirishishi mumkin. Haroratning oshishi bilan reaksiya muhitidagi faol molekulalarning ulushi ortadi.

Oldindan ko'paytiruvchiA to'qnashuvlarning umumiy sonini tavsiflaydi. Oddiy molekulalar bilan reaktsiyalar uchun A nazariy to'qnashuv kattaligiga yaqin Z, ya'ni. A = Z gazlarning kinetik nazariyasidan hisoblangan. Murakkab molekulalar uchun A ? Z, shuning uchun sterik omilni kiritish kerak P:

Bu yerda Z barcha to'qnashuvlar soni, P- fazoviy qulay to'qnashuvlar ulushi (0 dan -gacha bo'lgan qiymatlarni oladi), faol, ya'ni energetik jihatdan qulay to'qnashuvlar nisbati.

Tezlik konstantasining o'lchami munosabatdan olinadi

(5.3) ifodani tahlil qilib, reaktsiyani tezlashtirishning ikkita asosiy imkoniyati mavjud degan xulosaga kelamiz:
a) haroratning oshishi;
b) aktivlanish energiyasining kamayishi.

"Kimyoviy kinetika. Harorat va reaksiya tezligi" mavzusi bo'yicha topshiriq va testlar.

• Kimyoviy reaksiya tezligi. Katalizatorlar - Kimyoviy reaksiyalar tasnifi va ularning kursi qonuniyatlari 8–9-sinf

  Darslar: 5 Topshiriqlar: 8 Viktorinalar: 1

Vazifa # 1. Erkin kislorod bilan o'zaro ta'sir o'ta zaharli azot dioksidi hosil bo'lishiga olib keladi / /, garchi bu reaktsiya fiziologik sharoitda va past konsentratsiyalarda sekin sodir bo'lsa-da, toksik hujayralarning shikastlanishida muhim rol o'ynamaydi, ammo patogen ta'sir keskin kuchayadi. uning giperproduksiyasi. Dastlabki gazlar aralashmasidagi bosim ikki baravar ortganda azot oksidi (II) ning kislorod bilan o?zaro ta'sir qilish tezligi necha marta oshishini aniqlang, agar reaksiya tezligi tenglama bilan tavsiflanadi ?

Yechim.

1. Bosimni ikki baravar oshirish konsentratsiyani ikki barobar oshirishga teng ( Bilan) va . Shuning uchun, massa ta'siri qonuniga muvofiq, mos keladigan va o'zaro ta'sir tezligi quyidagi ifodalarni oladi: va

Javob. Reaksiya tezligi 8 barobar ortadi.

Vazifa # 2. Havodagi xlorning (o‘tkir hidli yashil gaz) kontsentratsiyasi 25 ppm dan yuqori bo‘lishi hayot va sog‘liq uchun xavfli ekanligiga ishoniladi, biroq bemor ushbu gaz bilan o‘tkir og‘ir zaharlanishdan tuzalib ketgan bo‘lsa. keyin hech qanday qoldiq effektlar kuzatilmaydi. Reaksiya tezligi qanday o'zgarishini aniqlang: gaz fazasida, agar 3 marta oshirilsa: konsentratsiya, konsentratsiya, 3) bosim / /?

Yechim.

1. Agar konsentratsiyalarni va mos ravishda va orqali belgilasak, reaksiya tezligining ifodasi quyidagi ko rinishga ega bo ladi.

2. Konsentratsiyalarni 3 marta oshirgandan so'ng, ular uchun va uchun teng bo'ladi. Demak, reaksiya tezligining ifodasi quyidagi ko'rinishda bo'ladi: 1) 2)

3. Bosimning oshishi gazsimon reaktivlarning konsentratsiyasini bir xil miqdorda oshiradi, shuning uchun

4. Reaksiya tezligining dastlabkiga nisbatan ortishi mos ravishda nisbat bilan aniqlanadi: 1) , 2) , 3) .

Javob. Reaksiya tezligi: 1), 2), 3) marta ortadi.

Vazifa №3. Reaksiyaning harorat koeffitsienti 2,5 ga teng bo'lsa, haroratning o'zgarishi bilan boshlang'ich moddalarning o'zaro ta'sir tezligi qanday o'zgaradi?

Yechim.

1. Harorat koeffitsienti haroratning har bir o'zgarishi bilan reaksiya tezligi qanday o'zgarishini ko'rsatadi (van't-Xoff qoidasi):.

2. Agar haroratning o'zgarishi: bo'lsa, , ekanligini hisobga olsak, olamiz: . Demak, .

3. Antilogarifmlar jadvaliga asosan topamiz: .

Javob. Haroratning o'zgarishi bilan (ya'ni o'sish bilan) tezlik 67,7 barobar ortadi.

№4 vazifa. Reaksiya tezligining harorat koeffitsientini hisoblang, chunki harorat oshishi bilan tezlik 128 marta ortadi.

Yechim.

1. Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog‘liqligi Vant-Xoffning asosiy qoidasi bilan ifodalanadi:

ning tenglamasini yechib, topamiz: , . Shuning uchun = 2

Javob. =2.

Vazifa raqami 5. Reaksiyalardan biri uchun ikkita tezlik konstantasi aniqlandi: 0,00670 va 0,06857. da bir xil reaksiyaning tezlik konstantasini aniqlang.

Yechim.

1. Reaksiya tezligi konstantalarining ikkita qiymatiga asoslanib, Arrenius tenglamasidan foydalanib, reaksiyaning faollanish energiyasini aniqlaymiz: . Bu holatda: Bu yerdan: J/mol.

2. Hisoblashda at tezlik konstantasi va Arrenius tenglamasidan foydalanib, da reaksiya tezligi konstantasini hisoblang: . Bu holatda: va shuni hisobga olgan holda: , biz olamiz: . Binobarin,

Javob.

Kimyoviy muvozanat konstantasini hisoblash va Le Shatelier printsipi bo'yicha muvozanat siljish yo'nalishini aniqlash. .

Vazifa raqami 6. Karbonat angidrid / / uglerod oksididan farqli o'laroq / / tirik organizmning fiziologik funktsiyalari va anatomik yaxlitligini buzmaydi va ularning bo'g'uvchi ta'siri faqat yuqori konsentratsiyalarda mavjudligi va nafas olayotgan havoda kislorod foizining kamayishi bilan bog'liq. Nimaga teng reaksiya muvozanat konstantasi / /: haroratda: a) reaksiyaga kirishuvchi moddalarning qisman bosimlari; b) ularning molyar konsentrasiyalari , muvozanat aralashmaning tarkibi hajmiy ulushlarda ifodalanishini bilgan holda: , va , va tizimdagi umumiy bosim Pa?

Yechim.

1. Gazning parsial bosimi umumiy bosimning aralashmadagi gazning hajm ulushiga teng, shuning uchun:

2. Ushbu qiymatlarni muvozanat konstantasi ifodasiga almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:

3. va orasidagi munosabat ideal gazlar uchun Mendeleyev Klapeyron tenglamasi asosida o’rnatiladi va tenglik bilan ifodalanadi: , bu erda gazsimon reaktsiya mahsulotlari va gazsimon boshlang'ich moddalarning mollari soni o'rtasidagi farq. Ushbu reaktsiya uchun: Keyin: .

Javob. Pa. .

Vazifa raqami 7. Quyidagi reaksiyalarda muvozanat qaysi tomonga siljiydi:

3. ;

a) haroratning oshishi bilan, b) bosimning pasayishi bilan, v) vodorod konsentratsiyasining oshishi bilan?

Yechim.

1. Tizimdagi kimyoviy muvozanat tashqi parametrlarning (va hokazo) doimiyligi bilan o'rnatiladi. Agar bu parametrlar o'zgarsa, u holda tizim muvozanat holatini tark etadi va to'g'ridan-to'g'ri (o'ngga) yoki teskari reaktsiya (chapga) ustunlik qila boshlaydi. Muvozanatning siljishiga turli omillarning ta'siri Le Shatelye printsipida o'z aksini topgan.

2. Kimyoviy muvozanatga ta'sir etuvchi barcha 3 omilning yuqoridagi reaksiyalarga ta'sirini ko'rib chiqing.

a) Haroratning oshishi bilan muvozanat endotermik reaksiya tomon siljiydi, ya'ni. issiqlikni yutish bilan sodir bo'ladigan reaktsiya. 1 va 3-reaksiyalar ekzotermik //, shuning uchun haroratning oshishi bilan muvozanat teskari reaktsiyaga, 2-reaksiyada esa / / - to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tomon siljiydi.

b) bosim pasayganda, muvozanat gazlar mollari sonining ko'payishi tomon siljiydi, ya'ni. yuqori bosim tomon. 1 va 3 reaksiyalarda tenglamaning chap va o'ng tomonlarida bir xil miqdordagi mol gazlar bo'ladi (mos ravishda 2-2 va 1-1). Shunday qilib, bosimning o'zgarishi sabab bo'lmaydi tizimdagi muvozanatning o'zgarishi. 2-reaksiyada chap tomonda 4 mol, o'ng tomonda 2 mol gaz bor, shuning uchun bosim pasayganda, muvozanat teskari reaksiya tomon siljiydi.

ichida) Reaktsiya komponentlari konsentratsiyasining oshishi bilan muvozanat ularning iste'moli tomon siljiydi. 1-reaksiyada vodorod mahsulotlarda bo'lib, uning konsentratsiyasini oshirish teskari reaktsiyani kuchaytiradi, bunda u iste'mol qilinadi. 2 va 3 reaktsiyalarda vodorod boshlang'ich moddalar qatoriga kiradi, shuning uchun uning kontsentratsiyasining oshishi muvozanatni vodorod iste'moli bilan davom etadigan reaktsiyaga siljitadi.

Javob.

a) 1 va 3 reaksiyalarda haroratning oshishi bilan muvozanat chapga, 2-reaktsiyada esa o'ngga siljiydi.

b) 1 va 3 reaksiyalarga bosimning pasayishi ta'sir qilmaydi, 2-reaksiyada esa muvozanat chapga siljiydi.

c) 2 va 3 reaksiyalarda haroratning oshishi muvozanatning o'ngga, 1-reaksiyada esa chapga siljishiga olib keladi.

1.2. Vaziyat topshiriqlari №№ 7 dan 21 gacha materialni birlashtirish (bayonnoma daftarida bajarish).

Vazifa raqami 8. Agar reaktsiya tezligining harorat koeffitsienti 4 ga teng bo'lsa, haroratning pasayishi bilan organizmdagi glyukoza oksidlanish tezligi qanday o'zgaradi?

Vazifa raqami 9.Van't-Xoffning taxminiy qoidasidan foydalanib, reaksiya tezligi 80 marta oshishi uchun haroratni qancha oshirish kerakligini hisoblang? Tezlikning harorat koeffitsientini 3 ga teng oling.

Vazifa raqami 10. Reaksiyani amalda to‘xtatish uchun reaksiya aralashmasini tez sovutish (“reaksiyani muzlatish”) qo‘llaniladi. Reaksiyaning harorat koeffitsienti 2,7 ga teng bo‘lsa, reaksiya aralashmasi 40 dan 40 gacha sovutilganda reaksiya tezligi necha marta o‘zgarishini aniqlang.

Vazifa raqami 11. Ba'zi o'smalarni davolash uchun ishlatiladigan izotopning yarim yemirilish davri 8,1 kun. Bemor organizmidagi radioaktiv yod qancha vaqtdan keyin 5 marta kamayadi?

Vazifa raqami 12. Ba'zi sintetik gormonning gidrolizi (farmatsevtika) 0,25 (tezlik konstantasi) bo'lgan birinchi tartibli reaktsiyadir. Ushbu gormonning kontsentratsiyasi 2 oydan keyin qanday o'zgaradi?

Vazifa raqami 13. Radioaktivning yarim yemirilish davri 5600 yil. Tirik organizmda metabolizm tufayli doimiy miqdor saqlanadi. Mamont qoldiqlarida tarkib asl nusxadan edi. Mamont qachon yashagan?

Vazifa raqami 14. Insektitsidning yarim umri (hasharotlarga qarshi kurashda ishlatiladigan pestitsid) 6 oy. Uning ma'lum miqdori mol / l kontsentratsiyasi o'rnatilgan rezervuarga tushdi. Insektitsid kontsentratsiyasining mol/l darajasiga tushishi uchun qancha vaqt kerak bo'ladi?

Vazifa raqami 15. Yog'lar va uglevodlar sezilarli darajada 450 - 500 ° haroratda, tirik organizmlarda esa 36 - 40 ° haroratda oksidlanadi. Oksidlanish uchun zarur bo'lgan haroratning keskin pasayishiga nima sabab bo'ladi?

Vazifa raqami 16. Vodorod periks suvli eritmalarda kislorod va suvga parchalanadi. Reaksiya ham noorganik katalizator (ion), ham bioorganik (katalaza fermenti) tomonidan tezlashadi. Katalizatorsiz reaksiyaning aktivlanish energiyasi 75,4 kJ/mol. Ion uni 42 kJ/molgacha, katalaza fermenti esa 2 kJ/molgacha kamaytiradi. Katalaz va katalaza borligi holatlarida katalizatorsiz reaksiya tezligi nisbatini hisoblang. Fermentning faolligi haqida qanday xulosaga kelish mumkin? Reaksiya 27 °C haroratda davom etadi.

Vazifa raqami 17 Rasiyada penitsillinning parchalanish tezligi konstantasi J/mol.

1.3. test savollari

1. Terminlar nimani anglatishini tushuntiring: reaksiya tezligi, tezlik konstantasi?

2. Kimyoviy reaksiyalarning o‘rtacha va haqiqiy tezligi qanday ifodalanadi?

3. Nima uchun kimyoviy reaksiyalar tezligi haqida faqat ma'lum bir vaqt uchun gapirish mantiqiy?

4. Qaytariladigan va qaytmas reaksiyalar ta’rifini tuzing.

5. Massalar ta’siri qonunini aniqlang. Ushbu qonunni ifodalovchi tenglama reaksiya tezligining reaksiyaga kirishuvchi moddalar tabiatiga bog'liqligini aks ettiradimi?

6. Reaksiya tezligi haroratga qanday bog'liq? Faollashtirish energiyasi nima? Faol molekulalar nima?

7. Gomogen va geterogen reaksiya tezligi qanday omillar bilan belgilanadi? Misollar keltiring.

8. Kimyoviy reaksiyalarning tartibi va molekulyarligi qanday? Qanday hollarda ular mos kelmaydi?

9. Qanday moddalar katalizatorlar deb ataladi? Katalizator ta'sirini tezlashtirish mexanizmi qanday?

10. «Katalizator bilan zaharlanish» tushunchasi nima? Qanday moddalar inhibitorlar deb ataladi?

11. Kimyoviy muvozanat deb nimaga aytiladi? Nima uchun u dinamik deb ataladi? Reaktivlarning qanday konsentratsiyasi muvozanat deyiladi?

12. Kimyoviy muvozanat konstantasi deb nimaga aytiladi? Bu reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga, ularning konsentratsiyasiga, haroratiga, bosimiga bog'liqmi? Geterogen sistemalarda muvozanat konstantasining matematik belgilari qanday xususiyatlarga ega?

13. Dori vositalarining farmakokinetikasi nimadan iborat?

14. Organizmda preparat bilan sodir bo'ladigan jarayonlar miqdoriy jihatdan bir qator farmakokinetik ko'rsatkichlar bilan tavsiflanadi. Asosiylarini bering.

Harorat ko'tarilgach, kimyoviy jarayonning tezligi odatda oshadi. 1879 yilda golland olimi J. Van't Xoff empirik qoidani ishlab chiqdi: haroratning 10 K ga oshishi bilan ko'pchilik kimyoviy reaktsiyalarning tezligi 2-4 marta ortadi.

Qoidaning matematik belgilari I. Van't Xoff:

g 10 \u003d (k t + 10) / k t, bu erda k t - T haroratdagi reaksiyaning tezlik konstantasi; k t+10 - T+10 temperaturada reaksiya tezligi konstantasi; g 10 - Vant-Xoff harorat koeffitsienti. Uning qiymati 2 dan 4 gacha. Biokimyoviy jarayonlar uchun g 10 7 dan 10 gacha o'zgarib turadi.

Barcha biologik jarayonlar ma'lum bir harorat oralig'ida davom etadi: 45-50 ° S. Optimal harorat 36-40 ° S dir. Issiq qonli hayvonlarning tanasida bu harorat mos keladigan biotizimning termoregulyatsiyasi tufayli doimiy ravishda saqlanadi. Biotizimlarni o'rganishda g 2 , g 3 , g 5 harorat koeffitsientlari qo'llaniladi. Taqqoslash uchun ular g 10 ga keltiriladi.

Van't-Xoff qoidasiga muvofiq reaksiya tezligining haroratga bog'liqligini tenglama bilan ifodalash mumkin:

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

Faollashtirish energiyasi. Haroratning oshishi bilan reaktsiya tezligining sezilarli darajada oshishini faqat reaksiyaga kirishuvchi moddalar zarralari orasidagi to'qnashuvlar sonining ko'payishi bilan izohlash mumkin emas, chunki gazlarning kinetik nazariyasiga muvofiq, harorat oshishi bilan to'qnashuvlar soni biroz ortadi. Haroratning oshishi bilan reaksiya tezligining oshishi kimyoviy reaksiya reaksiyaga kirishuvchi moddalar zarralarining hech qanday to'qnashuvi bilan emas, balki faqat to'qnashuv momentida zarur bo'lgan ortiqcha energiyaga ega bo'lgan faol zarrachalarning uchrashishi bilan sodir bo'lishi bilan izohlanadi.

Faol bo'lmagan zarralarni faol zarrachalarga aylantirish uchun zarur bo'lgan energiya deyiladi faollashtirish energiyasi (Ea). Faollashtirish energiyasi - o'rtacha qiymat bilan solishtirganda ortiqcha, reaksiyaga kirishuvchi moddalar to'qnashganda reaktsiyaga kirishi uchun zarur bo'lgan energiya. Faollashtirish energiyasi har bir mol uchun kilojoulda (kJ/mol) o'lchanadi. Odatda E 40 dan 200 kJ/mol gacha.

Ekzotermik va endotermik reaksiyalarning energiya diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. 2.3. Har qanday kimyoviy jarayon uchun boshlang'ich, oraliq va yakuniy holatlarni ajratish mumkin. Energiya to'sig'ining yuqori qismida reaktivlar faollashtirilgan kompleks yoki o'tish holati deb ataladigan oraliq holatda bo'ladi. Faollashgan kompleks energiyasi bilan reagentlarning boshlang’ich energiyasi o’rtasidagi farq Ea ga, reaksiya mahsulotlari va boshlang’ich moddalar (reagentlar) energiyasining farqi esa DN, reaksiya issiqligiga teng. Faollashtirish energiyasi, DH dan farqli o'laroq, har doim ijobiy qiymatdir. Ekzotermik reaksiya uchun (2.3-rasm, a) mahsulotlar reaktivlarga (Ea) nisbatan pastroq energiya darajasida joylashgan.< DН).

Guruch. 2.3. Reaksiyalarning energiya diagrammalari: A - ekzotermik B - endotermik

A B

Ea reaksiya tezligini belgilovchi asosiy omil hisoblanadi: agar Ea > 120 kJ/mol (yuqori energiya to?sig?i, tizimdagi faol zarrachalar kam) bo?lsa, reaksiya sekin kechadi; va aksincha, agar Ea< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.

Murakkab biomolekulalar ishtirokidagi reaktsiyalar uchun shuni hisobga olish kerakki, zarralar to'qnashuvi paytida hosil bo'lgan faollashtirilgan kompleksda molekulalar ma'lum bir tarzda kosmosda yo'naltirilgan bo'lishi kerak, chunki faqat molekulaning reaksiyaga kirishuvchi hududi transformatsiyaga uchraydi, bu hajmiga nisbatan kichik.

Agar T 1 va T 2 haroratlarda k 1 va k 2 tezlik konstantalari ma'lum bo'lsa, Ea qiymatini hisoblash mumkin.

Biokimyoviy jarayonlarda aktivlanish energiyasi noorganiklarga qaraganda 2-3 baravar kam. Shu bilan birga, begona moddalar, ksenobiotiklar ishtirokidagi reaktsiyalar Ea an'anaviy biokimyoviy jarayonlarning Ea-dan sezilarli darajada oshadi. Bu haqiqat tizimning begona moddalar ta'siridan tabiiy biohimoyasi, ya'ni. organizm uchun tabiiy reaksiyalar past Ea bilan qulay sharoitda sodir bo'ladi va begona reaktsiyalar uchun Ea yuqori. Bu biokimyoviy jarayonlarning asosiy xususiyatlaridan birini tavsiflovchi gen to'sig'idir.