Әдебиеттер тізімі

1. Пономарева К.С., Гугля В.Г., Никольский Г.С. Сборник задач по физической химии: Уч. пособие. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский Дом МИСиС, 2008. – 340 с.

2. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е, Лунин В.В.Основы физической химии. Теория и задачи: Учеб.пособие для вузов. – М.:Издательство «Экзамен», 2005.- 480 с.

3. Пурмаль А.П. А, Б, В .. химической кинетики – М.:ИКЦ «Академкнига», 2004. - 277 с.:ил.

4. Котельников Г.И., Павлов А.В., Косырев К.Л. Термодинамика и кинетика металлургических процессов: физико-химические расчеты по термодинамике и кинетике поведения газов и неметаллических включений в стали. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2013. – 45 с.

№3 Практикалық жұмыс

Үдерістердің жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсер етуіне байланысты есептер

Жұмыс мақсаты: Химиялық реакцияның белсендіру энергиясын анықтау.

Жұмыс жоспары:

1. Химиялық реакцияның белсендіру энергиясын аналитикалық және графикалық анықтау.

2. Есепті шығару үлгісі

3. Өздігінен шығаруға арналған есептер

Кілт сөздер: температура, белсендіру энергиясы, химиялық әрекеттесу акті

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық ұғымдар: реакция молекулярлығы; реакцияның жылдамдық тұрақтысы; белсендіру энергиясы

2. Жоғары температуралар облысында үрдістер жылдамдығына температураның әсері.

3. Төмен температуралар облысында химиялық үрдістер жылдамдығына температураның әсері.

Глоссарий:

1. Белсендіру энергиясы ( ) – химиялық өзара әсерлесу актісін аяқтауға қажетті және жеткілікті энергияның минимальді қоры.

2. Химиялық өзара әрекеттесу актісі – уақыт моментінде өтетін күрделі үдеріс сатысы.

Негізгі заңдылықтар

Вант-Гофф ережесі: Төмен температуралар облысында температураны әр - қа жоғарлатқан сайын үдерістің жылдамдығы есе артады.

÷4 (1)

Т емператураны еркін өзгерткен кезде:

(2)

γ-жылдамдықтың температуралық коэффиценті (2) логарифмдеу арқылы анықтауға болады

(3)

Аррениус ережесі: Жоғары температуралар облысында тұрақтысының логарифмі кері температураға түзу сызықты тәуелді болады.

(1) (3) (4) (5) (6)

Есепті шығару үлгісі

1-мысал. Егер температуралық коэффициент 2 тең болғанда оның жылдамдығын 16 есе арттыру үшін реакция температурасын қанша градусқа жоғарлату керек?

Берілгені:

	ШЕШІМІ: Вант-Гоффа ережесіне сәйкес:

или

2. Реакция жылдамдығы тұрақты жылдамдығына тура пропорционал:

сондықтан теңдікті қолданамыз:

НАЗАР АУДАРЫҢЫЗ! Вант – Гоффтің температуралық коэффициенті нені білдіреді? Вант-Гоффтің ережесінде температураның өзгеруі қандай аралықта дұрыс қолданылады?

2-мысал. 0,5 моль/л бірдей концентрациядағы азот қостотығы мен көмірқышқыл газдары 4350К температурада әсерлескенде, 1 сағаттан соң 0,605 [моль/л] көмірқышқыл газының дәл сол жағдайда екі есе көп болатыны анықталыды, егер активтену энергиясы 122,42 кДж/моль тең болса.

Берілгені:

	ШЕШІМІ: Вант-Гоффтің интегралдық формадағы теңдігінен температураны табамыз: Бізге К2 және К1 белгілі, алғашқыда оның мәнін анықтаймыз.

2. Реакция үшін

теңдік бойынша екінші ретті реакцияның константты жылдамдығын табамыз (4) n= 2

табамыз:

2. Вант-Гоффтің (7) теңдігінен табамыз:

Назар аударыңыз! Мұндай есептерді шығару кезінде есеп шартының талдауына және есептің қысқаша шартын дұрыс жазуға аса мән беру керек.

3-мысал. Реакция үшін екі түрлі температурада алынған тұрақты жылдамдығының мәні келесідей:

Т1 = 666,8	0,259
T2 =698,6	1,242

Тұрақты жылдамдығының реакция температурасына тәуелділігі және 5530 К температурадағы мәнін табу.

Берілгені:

Кесте	Шешімі: Тұрақты жылдамдығының температураға тәуелділігі Аррениус теңдігімен анықталады, Вант Гоффтың анықталмаған интегралына сәйкес келеді (7): немесе

Тапсырма шарты үшін екі белгісізі (Е және В)бар екі теңдеу құрамыз.

Теңдікті шешкенде аламыз:

Сонда:

2. К₃ табу үшін Вант Гоффтың анықталған интеграл изобарасын қолданамыз (7)

Назар аударыңыз! Мұндай есептерді шығарғанда Вант-Гофф изобарасының талдауын және қолданылуын жақсы білу керек.

Белсендіру энергиясының өлшем бірліктері әмбебап газ тұрақтысының өлшем бірлігімен анықталады:

;

Өздігінен шығаруға арналған есептер

1-есеп. Fe₃O₄ сутегімен тотықсызданғанда реакция жылдамдығы n есе артуы үшін температураны қанша градусқа жоғарлату керек.Егер реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті J тең болса.

Нұсқа	n, есе	γ
1	2,0	1,5
2	4,0	3,0
3	1,3	2,0
4	2,5	2,5
5	9,0	4,0

2-есеп. Кальций карбонатының ыдырау реакциясы үшін Аррениус теңдігін және белсендіру энергиясын есептеңіз, егер екі температурадағы реакцияның тұрақты жылдамдығы белгілі болса.

Нұсқа	Т1	T2
1	1053	1093	1,23	1,88
2	1053	1123	1,23	3,33
3	1093	1123	1,88	3,33
4	1053	1193	1,23	4,56
5	1093	1193	1,88	4,56

3-есеп. Мырыш оксидінің көміртегімен тотықсыздануының жылдамдығы теңдеуінде сипатталады. Белсендіру энергиясын және реакцияның жылдамдық тұрақтысын Т₂ температурада анықтау.

Нұсқа	Т2
1	1373
2	1100
3	1200
4	1300
5	1360

4-есеп. Егер Т1 кезінде мин қажет етсе, онда Вант – Гофф ережесіне сай қандай температурада мин аралығында реакция бітеді. Реакцияның температуралық коэффициенті J- ге тең.

Нұсқа	γ
1	2,0	293	75	120
2	2,5	298	65	120
3	3,0	303	57	90
4	3,5	323	36	60
5	4,0	373	15	30

5-есеп. Металл тотықтарының тотықсыздануының реакциялары үшін Аррениустың кинетикалық теңдігінің тұрақтылары белгілі. Т температура кезіндегі белсіндіру энергиясын және жылдамдық тұрақтысын анықтаңыз (R = 1,98 кал/моль·К).

Нұсқа	Тотық	А	В	Т,ºК
1	мырыш	9617	10,37	1360
2	темір	13000	17,21	1173
3	кремний	8306	6,509	1750
4	титан	47230	9,43	1950
5	ванадий	63120	7,68	1973

6-есеп. 973-11730 температура аралығындағы никель сульфиді тотығуының белсендіру энергиясы 112,3 кДж/ моль тең, ал 9730 К тұрақты жылдамдығы 4,5-ке тең. Аррениус теңдігін және температураға тәуелділіген анықтау.

Нұсқа	Қосылыстар		, К	К1 мин-1
1	Na2S2	112.3	973	4.5
2	ReS2	447.3	500	2.0
3	CuS2	546.0	1073	1.58
4	Re2S2	447.3	700	24.0
5	CuS2	546.0	1173	2.72

7-есеп. Т₃ температурадағы тотығу реакциясының жылдамдық тұрақтысынжәне белсендіру энергиясын анықтау, егер екі температурадағы тұрақты жылдамдығы белгілі болса.

Нұсқа	Заттар	Т1	Т2	Т3	К1	К2
1	Ca	573	773	800	8,3·10-8	5,5·10-8
2	Be	600	1000	750	1,44·10-15	2,5·10-14
3	C	800	1000	900	0,23	2,10
4	Mg	748	848	948	3,36·10-9	1,64·10-7
5	Cu	1450	1573	1473	2,55·10-5	1,12·10-4

Мәнжазба тақырыптары:

1. Жабық жүйелердегі элементарлы және қарапайым бірбағытты гомогенді реакциялардың формальді кинетикасы.

2. Ашық жүйелердегі элементарлы және қарапайым бірбағытты гомогенді реакциялардың формальді кинетикасы.

3. Реакцияның элементарлы сатылары.

4. Ашық жүйелердегі күрделі реакциялар.

Блиц - тест:

1. Келтірілген теңдеулердің арасында Аррениус теңдеуін табыңдар

a)

b)

c)

d)

e)

2. Төмен температуралық облыстарда қандай заңдылық температураның жылдамдыққа әсерін анықтайды?

a)

b)

c)

d)

e)

3. Белсендіру энергиясы аналитикалық түрде қалай есептеледі?

a)

b)

c)

d)

e)

4. Реакцияның белсендіру энергиясы дегеніміз не?

a) Химиялық әрекеттесу актісіне қажетті және жеткілікті минималды энергия

b) Әрекеттесу үшін қажетті энергия

c) Химиялық әрекеттесу үрдісінің максималды энергиясы

d) Химиялық әрекеттесудін минималды энергиясы

e) Химиялық туыстықтың максималды энергиясы

5. Белсендіру энергиясы графикалық түрде қалай анықталады?

a)

b)

c)

d)

e)