Энтальпийный и энтропийный факторы и направление процесса

В соответствии с уравнением ΔG = ΔН – TΔS самопроизвольному протеканию процесса способствует уменьшение энтальпии и увеличение энтропии системы

При других сочетаниях характера изменений Н и S возможность процесса определяет либо энтальпийный, либо энтропийный фактор.

Рассмотрим две следующие реакции:

CaO (к) + СО2 (г) = CaCO3 (к)

ΔН о 298 = –178,0 кДж, ΔS о 298 = –160,48 Дж/К

ΔG о 298 = –130,2 кДж

CaCO3 (к) = CaO (к) + СО2 (г)

ΔН о 298 = 178,0 кДж, ΔS о 298 = 160,48 Дж/К

ΔG о 298 = –62,7 кДж

Первая реакция экзотермическая, протекает с уменьшением объёма. Возможность этой реакции определяется действием энтальпийного фактора, который перекрывает противодействие энтропийного фактора .Вторая реакция эндотермическая, протекает с увеличением объёма. Возможность этой реакции наоборот, определяется энтропийным фактором. При высокой температуре энтропийный фактор перекрывает энтальпийный фактор и реакция протекает самопроизвольно.

Билет 14(13)

Скорость химических реакций .

Скорость химической реакции — изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства. Является ключевым понятием химической кинетики.

При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагентов.

Скорость химической реакции есть число элементарных актов химической реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных реакций).

Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Зависимость скорости реакции от концентрации.

На  скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы:

• природа реагирующих веществ;

• концентрация реагирующих веществ;

• поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях);

• температура;

• действие катализаторов.

Теория активных столкновений позволяет объяснить влияние некоторых факторов на скорость химической реакции. Основные положения этой теории:

• Реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.

• Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.

• К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Для этого частицы должны обладать достаточной энергией.

• Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации  Еа.

• Активность химических веществ проявляется в низкой энергии активации реакций с их участием. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Например, в реакциях между катионами и анионами энергия активации очень мала, поэтому такие реакции протекают почти мгновенно

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции

При повышении концентрации реагирующих веществ скорость реакции возрастает. Для того чтобы вступить в реакцию, две химические частицы должны сблизиться, поэтому скорость реакции зависит от числа столкновений между ними. Увеличение числа частиц в данном объеме приводит к более частым столкновениям и к возрастанию скорости реакции.

К увеличению скорости реакции протекающей в газовой фазе приведет повышение давления или уменьшение объема, занимаемого смесью.

На основе экспериментальных данных в 1867 г. норвежские учёные К. Гульдберг, и П Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И. Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ-

Закон действующих масс (ЗДМ) : Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. («действующая масса» – синоним современного понятия «концентрация»)

аА + bВ = cС +dD,   где k – константа скорости реакции

ЗДМ  выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. Если реакция протекает последовательно через несколько стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью.