Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Ван Гоффа. Понятие энергии активации, активированного комплекса. Энергетические диаграммы экзо- и эндотермических реакций.
Зависимость скорости реакции от температуры определяют в соответствии с так называемым «правилом Вант-Гоффа», которое в 19 в. сформулировал голландский химик. В соответствии с этим правилом, повышение температуры на 10° приводит к увеличению скорости в 2–4 раза.
Энергия активации в химии — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.
Активированный комплекс отличается от обычной молекулы тем, что он неустойчив и имеет лишнюю поступательную степень свободы, появляющуюся взамен колебательной степени свободы по той связи, которая разрывается при распаде комплекса.
Химическое и фазовое равновесие. Константа равновесия, факторы, влияющие на величину Кр. ЗДМ применительно к системам, находящимся в состоянии равновесия. Принцип Ле Шателье, смещение равновесия.
Химическое равновесие является динамическим равновесием, при котором скорости прямой и обратной реакций равны друг другу, а концентрации всех участвующих в реакции веществ остаются постоянными. Признаки:
1) если система находится в состоянии равновесия, то состав ее с течением времени при постоянных внешних условиях не изменяется; 2) если система, находящаяся в равновесии, будет выведена из этого состояния вследствие внешних воздействий, то с прекращением их действия она возвратится к прежнему состоянию.
Фазовыми равновесиями называются равновесия, которые устанавливаются между отдельными фазами при физических процессах перехода веществ из одной фазы в другую. Примерами фазовых переходов являются плавление и кристаллизация веществ, испарение и конденсация растворов, аллотропные превращения веществ.
Константа равновесия — величина, определяющая для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия (в соответствии с з.д.м.). Зная константу равновесия реакции, можно рассчитать равновесный состав реагирующей смеси, предельный выход продуктов, определить направление протекания реакции.
Факторы: температура, концентрация и давлении.
Следствие из закона действующих масс применительно к обратимым реакциям: при установившемся химическом равновесии отношение произведения концентраций продуктов реакции к произведению концентраций реагирующих веществ есть величина постоянная для данной реакции при определенных условиях.
Принцип Ле Шателье. Если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.
Смещение равновесия. Обратимые химические реакции самопроизвольно протекают в направлении равновесия. Но если изменить условия, например концентрацию, температуру, давление, то система выйдет из состояния равновесия и будет протекать реакция с преобладанием скорости прямого или обратного процесса. При этом процесс изменения концентраций, вызванный нарушением равновесия, называют сдвигом или смещением равновесия. Если увеличивается концентрация веществ правой части равенства, то равновесие сдвигается вправо. За сдвигом равновесия наступает состояние нового равновесия, отвечающего новым условиям. Повышение температуры будет смещать равновесие в сторону реакции, идущей с поглощением теплоты. Если в реакции участвуют газы, то равновесие может нарушиться при изменении давления в системе.
Квантовые числа (n, l, ml,s). Их значение. Характеристика.
Каждое из квантовых чисел принимает только целочисленные значения и определяет, то есть предсказывает результаты измерения основных физических величин в заданном квантовом состоянии атома.
1. Главное квантовое число n. Это квантовое число принимает натуральные значения и определяет полную энергию электрона в любом квантовом состоянии.
2. Орбитальное (азимутальное) квантовое число l . В квантовых состояниях с заданным значением главного квантового числа азимутальное квантовое число может иметь следующие значения: 1, 2, 3…(n-1). Cтационарные волновые функции , описывающие различные квантовые состояния атома, являются собственными функциями не только оператора полной энергии , но и оператора квадрата момента импульса. Следовательно, в любом квантовом состоянии атом обладает определенным значением квадрата момента импульса, причем модуль орбитального момента импульса движущегося в атоме электрона однозначно определяется орбитальным квантовым числом.
3. Магнитное квантовое число m. В квантовом состоянии с заданным значением орбитального квантового числа l магнитное квантовое число может принимать (2l+1) m=+-1, +-2, …+-l . Физический смысл магнитного квантового числа вытекает из того, что волновая функция, описывающая квантовое состояние электрона в атоме водорода, является собственной функцией оператора проекции момента импульса.
4.
Спиновое квантовое число s может
принимать лишь два возможных значения
+1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным
и противоположным друг другу направлениям
собственного магнитного момента
электрона, называемого спином (от
англ. веретено). Для обозначения
электронов с различными спинами
используются символы:
и
.