20. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса.

Почти все химические реакции при повышении температуры идут быстрее. Зависимость скорости реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса:

k = A • e ^–Ea/RT, где k – константа скорости реакции, А – не зависящая от температуры константа (ее называют предэкспоненциальным множителем), Еа – энергия активации, R – газовая постоянная, Т – абсолютная температура. В школьных учебниках зависимость скорости реакции от температуры определяют в соответствии с так называемым «правилом Вант-Гоффа», которое в 19 в. сформулировал голландский химик Якоб Вант-Гофф. Это чисто эмпирическое правило, т.е. правило, основанное не на теории, а выведенное из опытных данных. В соответствии с этим правилом, повышение температуры на 10° приводит к увеличению скорости в 2–4 раза. Математически эту зависимость можно выразить уравнением

V₂ = V₁^{T/ 10},

где v₁ и v₂ – скорости реакции при температурах Т1 и Т₂; величина  называется температурным коэффициентом реакции. Например, если  = 2, то при Т₂ – Т₁ = 50о v₂/v₁ = 25 = 32, т.е. реакция ускорилась в 32 раза, причем это ускорение никак не зависит от абсолютных величин Т₁ и Т₂, а только от их разности.

Однако из уравнения Аррениуса следует, что температурный коэффициент реакции зависит как от энергии активации, так и от абсолютной температуры. Для данной реакции с определенным значением Еа ускорение при повышении температуры на 10° будет тем больше, чем ниже температура. Это почти очевидно и без расчетов: повышение температуры от 0 до 10° С должно сказаться на скорости реакции значительно сильнее, чем такое же повышение температуры, например, от 500 до 510° С.

С другой стороны, для данного температурного интервала ускорение реакции будет тем сильнее, чем больше ее энергия активации. Так, если энергия активации реакции мала, то такая реакция идет очень быстро, и при повышении температуры на 10° С ее скорость почти не изменяется. Для таких реакций температурный коэффициент намного меньше 2. Для реакций же с большой энергией активации, которые при невысоких температурах идут медленно, ускорение при повышении температуры на 10° С может значительно превысить 4-кратное.

21. Понятие об энергии активации. Влияние катализатора.

Для протекания хим.реакции необходимо столкновение мол-л, благоприятное их расположение, и запас энергии, т.е. они должны быть активны. Энергия активации – избыточная энергия у исход вещ-в, необход-ая для образ-ия нов вещ-ва.

Р-ции нач-ся с разрыва или ослабления связей между атомами исход. Вещ-в, при этом они переходят в неустойчивое промежуточное сост-е, кот-ое наз-ся активированным комплексом.

Е акт опред-ся разностью энергий акт.комплекса и исходных реагентов. С ростом Т увел. частота столкновения мол.и доля актив.мол. с запасом Е больше,равно Е акт.

Катализатор – вещ-во,кот.увел.скорость р-ии,участвует в ней, но в рез-те не изм-ся. Гомогенные - в одной фазе с реаг.вещ-вами, гетерогенные – имеют границу раздела фаз.

В присутствие кат. изм-ся механизм протекания р-ии, т.е. изм-ся: переходное сост-ние акт.комплекса, Е акт и частотный фактор.

А+В=С – Еакт без кат.

1.А+Кат=Акат Еакт1<Еакт

2.Акат+В=С+Кат Еакт2<Еакт

При участие ингибитора: Еакт.инг > Еакт скорость уменьшается.