Типтік есеп №1
2NО(г) + О2(г) = 2NО2(г) химиялық реакциясы үшін молекулалығы мен ретін анықтап, реагенттер концентрациясын 3 есе арттырса реакция жылдамдығы қанша есе өзгеретінін есептеңіз.
Шығарылуы
а) Реакцияның молекулалығын анықтайық (М). Реакцияның стехиометриялық теңдеуінен химиялық әрекеттесу актіне бір кезде бірге үш молекуланың соқтығысуы әкелетіні көрініп тур (NО затының екі молекуласы мен О2-нің бір молекуласы), сондықтан бұл реакция үшмолекулалыға жатады, М = 3.
б) Реакцияның ретін анықтау үшін (n) әрекеттесуші массалар заңын қолданып, реакция жылдамдығы теңдеуін шығарамыз (2.4):
υ = k · c2(NO) · c(O2)
Берілген реакция үшінші реттіге жатады (n = 3), өйткені реагенттер концентрацияларының дәреже көрсеткіштерінің қосындысы 3-ке тең (2 + 1).
в) Реакция жылдамдығы қаншама өзгеретінін есептейік. Реакция жылдамдықтарының кинетикалық теңдеулерін жазайық:
υ1 = k · c2(NO) · c(O2), υ2 = k · (3c)2(NO) · 3c(O2) ;
=
27.
Жауабы: Реакция жылдамдығы 27 есе артады.
3 Реакция жылдамдығына температураның әсері
Көптеген тәжірибелер температураны жоғарлатқанда көпшілік химиялық реакциялардың жылдамдығы елеулі артатынын көрсетеді. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант-Гофф ережесімен анықталады: температураны әрбір 10 градусқа жоғарлату көптеген реакциялардың жылдамдығын 2 – 4 есе арттырады.
Математикалық тұрғыдан бұл тәуелділік келесі қатынаспен өрнектеледі:
,
(2.5)
мұнда
-
бастапқы
және
соңғы
температураларда
сәйкесінше реакция
жылдамдықтары,
;
g - реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті:
.
(2.6)
Температуралық
коэффициенттің
физикалық
мағынасы:
температура
10 градусқа
жоғарлағанда
реакция
жылдамдығы қанша есе артатынын көрсетеді.
Вант-Гофф ережесі температураның реакция жылдамдығына әсерін жуықтап бағалауға жарамды.
Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігін Аррениустың активтендіру теориясы дәлірек бейнелейді:
,
(2.7)
мұнда
–
тұрақты
шама;
-
универсалды
газ
тұрақтысы,
8,31 Дж/моль∙К;
-
Кельвин
шкаласы бойынша
температура;
-
активтендіу
энергиясы.
Температураның жоғарылауымен реакция жылдамдығының қатты артуын активтендіру энергиясы түсіндіреді. Мұнда химиялық әрекеттесуге тек берілген реакция өтуі үшін жеткілікті энергиясы бар белсенді бөлшектер ғана түседі. Химиялық реакцияға түсуі үшін зат бөлшегінің ең кіші энергиясы активтендіру энергиясы деп аталады. Оның мөлшері әдетте тәжірибелік жолмен анықталады, Еа әрпімен белгіленеді, өлшем бірлігі - кДж/моль.
Типтік есеп №2
Температуралық коэффициент 2-ге тең. Температураны 200С-ден 900С-ға дейін жоғарлатса, реакция жылдамдығы қалай өзгереді?
Шығарылуы
Химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант-Гофф теңдеуімен өрнектеледі (2.5):
.
а) Реакция температурасын Кельвин шкаласы бойынша өрнектейік:
Т1
=
t
C
+ 273 = 200C
+ 273 = 293K;
T2
= t
C
+ 273 = 900C
+ 273 = 363K;
T
= T2
– T1
=
363 -293 = 70K.
б)
=
.
Жауабы: Реакция жылдамдығы 128 есе артады.