Необоротна реакція другого поряду

Кінетичні рівняння для найбільш розповсюджених, так званих бімоле­кулярних реакцій, в елементарному акті яких бере участь дві молекули, трохи інші. В загальному випадку необоротна реакція другого порядку описується стехіометричним рівнянням

А + В→С + D + ...

За законом діючих мас швидкість реакції пропорційна добутку концентрацій речовин А і В:

Оборотні реакції

Оборотну реакцію можна охарактеризувати як таку, що відбувається в прямому і зворотному напрямку. На початку реакції, коли є тільки вихідні речовини, реакція відбувається з певною швидкістю з утворенням продуктів реакції. Але коли концентрація продуктів стає відчутною, то починає відбу­ватись реакція в протилежному напрямку, коли продукти реакції взаємодіють з утворенням початкових речовин. При визначеному тискові і температурі через певний час настає рівновага, коли швидкість прямої реакції дорівнює швид­кості реакції в протилежному напрямку (або зворотної реакції).

У загальному вигляді оборотну реакцію першого порядку можна зобразити таким чином:

Нехай на початку реакції, коли t = 0 , концентрація компонента А дорівнює а, речовини В - відповідно b. Після певного часу t концентрація вихідної речовини А зменшиться на х молів і стане рівною а — х, а концентрація продукту В збільшиться на стільки ж молів і стане рівною b + х . Диференційне рівняння тоді буде мати вигляд:

У момент рівноваги швидкості прямої і зворотної реакції рівні, тому

1.6.Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа.

Швидкість хімічних реакцій значною мірою залежить від температури. Як правило, з підвищенням температури швидкість реакцій зростає.

Вант-Гофф запропонував визначати температурний коефіцієнт швид­кості процесу, під яким розуміють відношення констант швидкості реакції, вимірюваних при температурах

Т + 10 і Т градусах, тобто

Для більшості хімічних реакцій температурний коефіцієнт швидкості лежить у межах від 2 до 4 (для біохімічних процесів від 4 до 6), тобто при підвищенні температури на 10 град швидкість реакції збільшується приблизно в 2-4 рази (правило Вант-Гоффа).

Це правило є наближеним і справедливе при не дуже високих темпе­ратурах. З підвищенням температури величина у трохи зменшується.

Вплив температури на швидкість біохімічних процесів значно більший, ніж на хімічні реакції. Температурний коефіцієнт у для них мінясться від 4 до 6 при підвищенні температури на 10 К тобто навіть невеликі коли­вання температури можуть викликати несумісні з життям порушення ста­ціонарного стану в організмі тварин. На практиці температура існування живих організмів знаходиться в межах від 222 до 310-333 К. Ці межі можуть звужуватись або розширюватись в залежності від того чи іншого представника рослинного чи тваринного світу.

Не слід плутати температуру навколишнього середовища, яку перено­сять теплокровні тварини, з температурою їх тіла. Наприклад, пінгвіни розмножуються на південному полюсі при температурі повітря нижче 227 К. В той же час температура тіла у більшості тварин (при якій відбуваються фізіологічні процеси) коливається в межах 308-313 К. У лю­дини нормальна температура тіла 309,75 К (або 36,6°С), і якщо вона під­вищується на 1-2 град, то це свідчить про запальний процес, а темпе­ратура вите 314,65 К(або 4І,5°С) вважається летальною. У рослин верхня межа температури можливого існування значно вище і сягає 323-333 К.

Головна причина, яка лімітує верхню температуру можливості існуван­ня живих організмів, у природі білків, які є основним матеріалом, з якого побудовані клітини протоплазми та ферменти. Як відомо, білки дуже чутливі до зміни температури, і при 323 К легко піддаються необоротній тепловій денатурації (або зсілості). Нижня границя існування живих орга­нізмів лімітована поведінкою води, в якій відбуваються всі фізіологічні процеси. При температурі 273.15 К і атмосферному тиску вода переходить у твердий стан (лід), об'єм якого більше об'єму рідкої води, з якої він утворюється. Різке збільшення об'єму кристаликів води у клітинах призво­дить до їх руйнування.