YOBA-3000 / Khimia_1_4

Кинетика, катализ, химическое равновесие.

Кинетика – раздел физической химии, изучающий скорости и механизмы химических реакций.

Скорость химической реакции – это число элементарных актов реакции в единицу времени в единицу объема (для гомогенных систем) или на единицу поверхности раздела фаз (для гетерогенных систем),

Классификация химических реакций

Химические реакции:

- мгновенные (взрыв)

- медленные (образование угля, нефти…)

- гомогенные: N₂(г) + О₂(г) = 2NO(г)

- гетерогенные: Fe(тв) + CuSO₄(p,) = Cu(тв) + FeSO₄(p.)

• Простые: Ba²⁺ + SO4^2- = BaSO4

• Сложные:

• Параллельные

• Последовательные

• Сопряженные

• Цепные (фотохимические)

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций.

Закон действующих масс

При постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна действующим массам – молярным концентрациям реагирующих веществ, взятым в степени соответствующих стехиометрических коэффициентов.

Физический смысл константы состоит в том, что она численно равна скорости химической реакции при условии, что концентрации реагирующих веществ равны 1 моль/л.

Молекулярность простых реакций - число частиц, участвующих в одновременном акте взаимодействия.

Порядок простых реакций – число, равное сумме показателей степеней концентраций реагирующих веществ в уравнении для скорости реакции.

Вывод: в случае гомогенных реакций молекулярность и порядок простых реакций совпадают. В случае гетерогенных реакций молекулярность выше порядка реакции.

Влияние температуры на скорость химических реакций.

Закон Вант-Гоффа

При повышении t на каждые 10^о скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

Энергия активации – та минимальная дополнительная энергия, которую необходимо собирать, молекулам сверх среднего ее значения.

Уравнение Аррениуса:

Влияние катализатора на скорость химических реакций

Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость химических реакций, остающиеся при этом в химически неизменном виде.

Катализ – это процесс изменения скорости химических реакций под действием катализатора.

Катализ:

- гомогенный (катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе)

- гетерогенный (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах)

Особенности биокатализаторов:

- высокая эффективность:

А) 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (Ea = 75 кДж/моль)

Б) 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (Ea = 23 кДж/моль)

V химической реакции увеличивается в 3_*10¹¹ раз

- ориентационный эффект (повышает скорость биохимических реакций примерно в 1000 раз)

- действует в условиях постоянных температур (10^о-60^оС)

- действие ферментов зависит от рН среды (рН = 4-10)

Механизм положительного действия катализатора

Роль катализатора – уменьшение Е_а

Смещение химического равновесия называется сдвигом химического равновесия.

Принцип Ле-Шателье

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той из двух реакций, которая противодействует данному изменению.