
- •3.2. Хімічний звязок
- •3.3. Міжмолекулярні взаємодії
- •Питання і задачі
- •3.4.Комплексні сполуки
- •Питання і задачі
- •Розділ 4. Загальні закономірності хімічних процесів
- •4.1. Термохімія і елементи хімічної термодинаміки
- •Ентропія. Другий закон термодинаміки
- •4.2. Хімічна кінетика
- •Вплив каталізатора
- •Питання і задачі
- •4.3. Хімічна рівновага
- •Питання і задачі
Вплив каталізатора
Збільшення швидкості хімічної реакції під впливом специфічних речовин, кількість яких не змінюється, називається каталізом. Речовини, які збільшують швидкість реакції, називаються каталізаторами, речовини, які уповільнюють реакції – інгібіторами.
Каталізатори беруть участь у реакції, але в результаті перетворень виділя-ються в числі продуктів у хімічно незмінному стані.
Процес при цьому відбувається іншим шляхом, який характеризується меншою енергією активації, що й пояснює збільшення швидкості реакції. Якщо реагенти, каталізатор і проміжні сполуки знаходяться в одній фазі, мова йде про гомогенний каталіз; якщо реагенти і каталізатор знаходяться в різних фазах, а перехідний стан утворюється на межі поділу фаз – про гетерогенний каталіз.
Питання і задачі
Що називається швидкістю хімічної реакції?
Як описується залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин для простих і складних реакцій?
Що таке порядок і молекулярність реакції? Коли вони тотожні?
Константа швидкості хімічної реакції.
Правило Вант-Гоффа. Рівняння Арреніуса. Чому швидкість реакції збільшується з підвищенням температури?
Що таке каталіз? Яка його суть?
Визначити температурний коефіцієнт швидкості реакції розкладу мурашиної кислоти на СO2 і H2 в присутності золотого каталізатора, якщо константа швидкості при 413 K дорівнює 5,5.10-4 c-1, а при 458 K дорівнює 9,2.10-3 c-1.
Енергія активації реакції N2O5 ®N2O4 + 0,5O2 дорівнює 103,5 кДж/моль. Константа швидкості цієї реакції при 298 K дорівнює 2,0310-3 c-1 Вирахувати константу швидкості цієї реакції при 288 K.
4.3. Хімічна рівновага
В основному хімічні реакції є оборотними, тобто можуть одночасно проходити в двох взаємно протилежних напрямках. Якщо швидкості прямої і зворотної реакції рівні, в системі встановлюється хімічна рівновага, яка при даній температурі характеризується константою рівноваги. Так, для реакції
аА + вВ « сС + dD
константа рівноваги
виражається рівнянням:
Відповідно до закону діючих мас (ЗДМ) константа рівноваги будь-якої (простої чи складної) оборотної реакції – величина стала при сталій температурі. Вона може бути розрахована, якщо відомі вихідні концентрації речовин і рівноважна концентрація одного з реагентів.
Приклад 1. Для реакції A + 2B « L + 3M вихідні концентрації становлять: [A] = 2 моль/л; [B] = 3 моль/л, а рівноважна концентрація [L] = 0,5 моль/л. Визначити Кс (загальний об’єм залишається сталим).
Розв’язання:
З рівняння реакції видно, що 0,5 моля L отримується із 0,5 моля A і 1 моля B; при цьому утворюються 1,5 моля M. Тоді при рівновазі [A] = 2 – 0,5= 1,5 моль/л; [B] = 3 – 1 = 2 моль/л; [L] = 0,5 моль/л; [M] = 1,5 моль/л.
Константу рівноваги можна виразити і через парціальний тиск. Так, для реакції N2(г.) +3H2(г.) « 2NH3 (г.)
КP = KC(RT)Dn, де Δn - зміна числа газоподібних молекул у реакції.
Константа рівноваги пов’язана зі стандартною енергією Гіббса реакції рівнянням
DG° = – RT. ln KР.
Це співвідношення дозволяє, якщо є енергія Гіббса реакції, розрахувати константу рівноваги і навпаки.
Принцип Ле Шательє
Якщо на систему, яка знаходиться в рівновазі, подіяти зовнішнім фактором, то в ній виникають процеси, що зменшують цей вплив. Так, зміна температури змінює K: підвищення її зміщує рівновагу у бік ендотермічної реакції, зниження – у бік екзотермічної. Зміна тиску зміщує рівновагу газових реакцій при Δn 0: підвищення – в напрямку процесу, який супроводжується зменшенням числа молекул газів (об’єму), зниження – у бік збільшення числа молекул газів (об’єму).
Введення каталізаторів у рівноважну систему не може викликати зміщення рівноваги, тому що каталізатор прискорює і пряму, і зворотну реакції, прискорюючи процес досягнення рівноваги.