Теоретическая часть к лабораторной работе №7.
Скоростью химической реакции называют изменение концентрации или массы реагирующих веществ за единицу времени.
Средняя скорость показывает изменение концентрации вещества за определенный интервал времени.
Vср = ±С2 – С1/τ2 – τ1 = ±ΔС/Δτ
Гомогенные реакции – реакции между веществами, находящимися в одинаковом агрегатном состоянии, не имеющие границу раздела двух сред.
Гетерогенная реакция – реакция, в которой взаимодействующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях (или даже в одинаковых), но имеющие границу раздела двух сред. К ним относятся: горение топлива, взаимодействие металлов с кислотами, получение азотной кислотой абсорбцией оксидов азота водой, выщелачевание кислотами руд, обработка нефтепродуктов серной кислотой.
Факторы, влияющие на скорость гомогенной реакции:
Природа взаимодействующих веществ.
Скорость зависит от концентрации реагирующих веществ.
Закон действующих масс:
Скорость элементарной химической реакции при данной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях с показателями, равными стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.
Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равным коэффициентам в уравнении реакции (порядку реакции).
aA + bB = dD
V = k[A]a [B]b
Давление. Величина давления влияет на скорость реакции с участием газа. При ↑Р в определенное количество раз, во столько же раз ↑С газа.
Температура. При увеличении температуры увеличивается внутренняя энергия и увеличивается число столкновений между молекулами взаимодействующих веществ, приводящих к ↑V.
Обобщая экспериментальные данные, голландский ученый Вант – Гофф в 1879 году установил следующее правило: повышение температуры на каждые 10°С увеличивает скорость гомогенных реакций в 2 – 4 раза.
Vt2 = Vt1 * γ(t2-t1)/10 Kt1/Kt2 = γ(t2-t1)/10
Энергия активации представляет собой разность между средней энергией реагирующих частиц и энергией активированного комплекса (определяет влияние природы реагирующих веществ на скорость химической реакции).
Факторы, влияющие на скорость гетерогенных реакции:
1. Дисперсность (измельченность) исходных веществ.
aA(тв) + bB(ж) = dD(тв) +сС(г)
V = k [B]b
Увеличение поверхности границы раздела сред.
Растворитель. Влияние растворителя обусловлено многими факторами: электростатическим взаимодействием между ионами и диполями, сольватацией.
Электрический заряд. В этом случае скорость реакции пропорциональна мощности электрического заряда.
Радиационное воздействие – в результате прохождения ионизирующего излучения через вещество.
Фотохимическое воздействие – под влиянием света.
Теоретическая часть к лабораторной работе №8.
Обратимыми называют реакции, которые при данных условиях одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях:
Рассмотрим химическое равновесие с точки зрения закона действующих масс. Для обратимого процесса, изображенного в общем виде,
аA + bB ↔ cC + dD
Запишем кинетические уравнения прямой и обратной реакций:
V1 = K1[A]a [B]b
V2 = K2[C]c [D]d
Для состояния равновесия V1=V2 приравняем правые части кинетических уравнений.
K1[A]a [B]b = K2[C]c [D]d
Берем отношение скоростей:
Заменим отношение постоянных величин констант скоростей К1/К2 на постоянную величину К, называемую константой равновесия.
Для равновесных систем закон действующих масс может быть сформулирован так: Химическое равновесие устанавливается, когда произведение концентраций продуктов реакции, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам, деленное на произведение концентраций реагентов, возведенных в соответствующие степени, становится постоянной величиной при определенных условиях.
Факторы, влияющие на химическое равновесие.
Изменение концентраций реагентов
K = [C]c [D]d/[A]a [B]b
Как известно, константа равновесия при неизменной температуре – величина постоянная.
При увеличении концентрации исходных веществ (реагентов А и В) равновесие должно сместиться вправо, то есть в сторону увеличения концентраций продуктов реакции.
Изменение давления
Изменение давления влияет на состояние равновесия систем, содержащих газообразные вещества. Изменение давления равноценно изменению концентраций всех газообразных веществ. Это значит, что в большей мере изменяется скорость той реакции, в которой участвует большее количество молекул газов
N2 + 3H2 ↔ 2NH3