- •1 Химическая кинетика
- •1.1 Основные понятия и законы
- •Факторы, влияющие на скорость химических реакций
- •Закон действующих масс (к. Гульдберг, п.Вааге, 1867г.)
- •Решение
- •1.2 Примеры решения задач:
- •1.2.1 Задачи с использованием закона действия масс Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.2.2 Задачи с использованием закона Вант-Гоффа
- •Пример 2
- •Решение
- •2 Химическое равновесие
- •2.1 Основные понятия и законы
- •Способы смещения равновесия
- •2.2 Примеры решения задач
- •2.2.1 Задачи с использованием константы химического равновесия Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •2.2.2 Задачи на смещение химического равновесия
- •2.2.2.1 По принципу Ле-Шателье Пример 1
- •Пример 2
- •Решение
- •2.2.2.2 На основании закона действия масс Пример
- •Решение:
- •3 Задачи для самостоятельного решения:
- •3.1 Скорость
- •3.2 Равновесие
- •4 Список литературы
Факторы, влияющие на скорость химических реакций
Природа реагирующих веществ.Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва связей в молекулахH2иN2требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H2O) требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.
Пример
Фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании. Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди - не реагирует.
Концентрация.С увеличением концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят столкновения молекул реагирующих веществ - скорость реакции возрастает.
Закон действующих масс (к. Гульдберг, п.Вааге, 1867г.)
Один из основных законов физической химии; устанавливает зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ и соотношение между концентрациями (или активностями) продуктов реакции и исходных веществ в состоянии химического равновесия. Норвежские учёные К. Гульдберг и П. Вааге, сформулировавшие Д. м. з. в 1864—67, назвали «действующей массой» вещества его количество в единице объёма, т. е. концентрацию, отсюда — наименование закона.
При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.
Для мономолекулярной реакциискорость реакции определяется концентрацией молекул вещества А:
где k— коэффициент пропорциональности, который называетсяконстантой скоростиреакции; [А] — молярная концентрация вещества А.
В случае бимолекулярной реакции, ее скорость определяется концентрацией молекул не только вещества А, но и вещества В
.
В случае тримолекулярной реакции,скорость реакции выражается уравнением.
В общем случае, если в реакцию вступают одновременно тмолекул вещества А и n молекул вещества В, т. е.
тА + пВ = С,
уравнение скорости реакции имеет вид
Вид уравнения определяется тем, что необходимым условием элементарного акта реакции является столкновение молекул исходных веществ, т. е. их встреча в некотором малом объёме (порядка размера молекул). Вероятность найти в данный момент в данном малом объёме молекулу А пропорциональна [А], т. е., чем больше концентрация реагирующих веществ, тем больше скорость реакции в данный момент времени. Константа скорости реакции kзависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, а в случае жидкого раствора — также и от давления; последняя зависимость существенна лишь при высоких давлениях, но не зависит от значения концентраций реагентов.
Физический смысл константы скоростизаключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.
Для гетерогенных реакций концентрация твердой фазы в выражение скорости реакции не входит.
Пример
Запишите выражение закона действия масс для следующих реакций:
a) N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г);
b) 2C(к) + O2(г) = 2CO(г).