Задание 16

Основные понятия химической кинетики. Скорость химической энергии, факторы ее определяющие. Кинетические уравнения. Константа скорости химической реакции. Понятие о порядке реакции. Кинетические уравнения нулевого, первого и второго порядков.

Химическая кинетика – наука, изучающая скорость химической реакции и факторы её определяющие.

Скорость химической реакции определяется как количество молей вещества, реагирующих в единицу времени единица объем.

Факторы, определяющие скорость реакции:

1. Концентрация реагирующий веществ

2. Температура

3. Наличие катализаторов

Увеличение концентрации реагирующих веществ увеличивает скорость реакции.

Кинетическое уравнение выражает зависимость скорости химической реакции от концентраций компонентов реакционной смеси. Для простой гомогенной реакции скорость пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ и кинетическое уравнение записывается в виде:

Константа скорости реакции (удельная скорость реакции) — коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении. Физический смысл константы скорости реакции k следует из уравнения закона действующих масс: k численно равна скорости реакции при концентрировании каждого из реагирующих веществ равной 1 моль/л. Константа скорости реакции зависит от температуры, от природы реагирующих веществ, от катализатора, но не зависит от их концентрации.

Порядок реакции - это сумма показателей степеней у концентрации реагентов в уравнении закона действующих масс. Устанавливается экспериментально. Может равняться нулю или иметь дробное значение. Если химические реакции проходят в одну стадию, то порядок и молекулярность совпадают. Различают реакции нулевого, первого, второго и третьего порядков.

Задание 17

Зависимость скорости кинетической энергии от температуры. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент химических и биохимических процессов. Понятие об энергии активации.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул не зависит от ее природы и пропорциональна абсолютной температуре газа Т. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.

Давление газа пропорционально произведению числа молекул в единице объема на его термодинамическую температуру.

Правило Вант-Гоффа — эмпирическое правило, позволяющее в первом приближении оценить влияние температуры на скорость химической реакции в небольшом температурном интервале (обычно от 0 °C до 100 °C).

При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два—четыре раза.

Скорость химических реакций зависит от температуры, поэтому катализируемые ферментами реакции также чувствительны к изменениям температуры.

 В соответствии с эмпирическим правилом Вант-Гоффа скорость большинства реакций увеличивается приблизительно в 2—4 раза при увеличении температуры на 10°С: где у — температурный коэффициент константы скорости реакции.

Температурные коэффициенты скорости большинства реакций довольно близки друг к другу, колеблясь в указанных выше пределах (у = 2 4). 

Как всякая химическая реакция, ферментативные реакции зависят от температуры. Влияние температуры на тот или иной процесс принято оценивать величиной температурного коэффициента. Температурный коэффициент показывает, во сколько раз данный процесс ускоряется при повышении температуры па 10°С.

Энергия активации — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.

При низкой температуре большинство молекул обладают энергией меньшей, чем энергия активации, и неспособны преодолеть энергетический барьер. Однако в веществе всегда найдутся отдельные молекулы, энергия которых значительно выше средней. Даже при низких температурах большинство реакций продолжают идти. Увеличение температуры позволяет увеличить долю молекул, обладающих достаточной энергией, чтобы преодолеть энергетический барьер. Таким образом повышается скорость реакции.