Влияние температуры на скорость химической реакции
Скорость химической реакции может измениться не только при изменении концентрации реагирующих веществ, но и при изменении константы скорости реакции (уравнение 2). Последняя зависит от температуры. Количественно влияние температуры на константу скорости реакции можно приблизительно оценить величиной температурного коэффициента Υ, изменяющегося в пределах от 2 до 4. При повышении температуры на 100С константа скорости реакции, а, следовательно, пропорциональная ей величина скорости реакции, при одинаковых начальных концентрациях реагирующих веществ, возрастает в 2…4 раза (правило Вант-Гоффа):
или
,
(3)
где kt – константа скорости реакции при температуре t0C и соответствующая ей скорость реакции Vt;
kt+10 – константа скорости реакции при температуре t0 + K0 и соответствующая ей скорость реакции V t+10
При повышении температуры до t0 градуса изменение скорости реакции можно записать следующим образом:
, (4)
где V1 – скорость реакции при температуре t1;
V2 – скорость реакции при температуре t2
Пример Во сколько раз изменится скорость некоторой реакции при повышении температуры от 0 до 300С, если при 00С V0 = 1 моль/лс, а γ – 2?
Найдем скорость химической реакции при t = 300С. Для этого подставим данные в уравнение (4):
=
= 8 моль/л∙с
Отношение
или V30
= 8 · V0 ,
т.е при повышении температуры на 300С
скорость реакции возросла в 8 раз.
Химическое равновесие
Химические реакции, одновременно протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми. Вследствие обратимости реакции не доходят до конца. В ходе таких реакций концентрации исходных веществ уменьшаются, а вместе с этим уменьшается и скорость прямой реакции Vпр. Одновременно растут концентрации продуктов реакции, и скорость обратной реакции возрастает Vобр.. Все это приводит к тому, что разность скоростей прямой и обратной реакции уменьшается и падает до нуля. В последнем случае скорости прямой Vпр. и обратной Vобр. реакций становятся одинаковыми:
Vпр. – Vобр. = 0; Vпр. = V обр.
Подобное состояние системы соответствует химическому равновесию. В указанных условиях концентрации реагирующих веществ становятся вполне определенными и постоянными во времени и называются равновесными.
Пример Рассмотрим гомогенную обратимую реакцию, происходящую при постоянной температуре:
Н2 (г) + I2 (г) ↔ 2HI (г)
В момент равновесия Vпр. = Vобр. или kпр. · [H2] · [I2] = kобр.[HI]2,
преобразуя данное уравнение, получим
, (5)
где [H2]; [I2]; [HI] – равновесные концентрации, моль/л;
Кр – константа равновесия, величина постоянная, не зависящая от концентрации веществ.
Лабораторная работа №9
Цель работы: изучить влияние различных факторов на скорость химической реакции и на химическое равновесие.
Задача: изучить влияние концентрации тиосульфата натрия на скорость химической реакции, влияние температуры на скорость химической реакции, влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие.