Reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros. Arrhenijos lygtis

Išsilavinimas:

Mes nuolat susiduriame su įvairiomischeminė sąveika. Gamtinių dujų deginimas, geležies rūdijimas, pieno rūgštis - ne visi procesai, kurie išsamiai nagrinėjami mokyklos chemijos kursuose.

Kai kurioms reakcijoms reikia maždaug sekundžių, o kai kurioms sąveikoms reikia dienų ir savaičių.

Pabandykime nustatyti reakcijos greičio priklausomybę nuotemperatūra, koncentracija, kiti veiksniai. Naujame ugdymo standarte šis klausimas pateikiamas minimalus studijų laiko. Vieningo valstybinio egzamino testuose yra užduotys, susijusios su reakcijos greičio priklausomybe nuo temperatūros, koncentracijos ir netgi skaičiavimo užduotys. Daugelis vidurinių mokyklų studentų susiduria su tam tikrais sunkumais ieškant atsakymų į šiuos klausimus, todėl mes išsamiai išnagrinėsime šią temą.

reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros

Nagrinėjamo klausimo svarba

Informacija apie reakcijos greitį yra svarbipraktinė ir mokslinė vertė. Pavyzdžiui, specifinėje tam tikrų verčių medžiagų ir gaminių gamyboje tiesiogiai priklauso nuo įrangos eksploatacinių savybių, prekių vertės.

Vykdomos reakcijos klasifikavimas

Yra tiesioginis ryšys tarp bendros būklės pradinių komponentų ir produktų, susidariusių cheminio proceso metu: nevienalytė sąveika.

Pagal sistemą paprastai vartojama medžiaga ar jų derinys chemijoje.

Vienarūšė apsvarstykite tokią sistemą, kurią sudaro viena fazė (ta pati agreguota būklė). Kaip pavyzdį galime paminėti dujas, keletą skirtingų skysčių mišinį.

Heterogeniškumas - tai sistema, kurioje reagentai yra dujų ir skysčių, kietųjų dalelių ir dujų.

Yra ne tik reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros, bet ir nuo fazės, kurioje naudojami analizuojamoje sąveikoje esantys komponentai.

Dėl vienalytės kompozicijos procesas tęsiasi visą tūrį, o tai žymiai pagerina jo kokybę.

Jei pradinės medžiagos yra skirtingoje fazėjenurodo, tokiu atveju maksimali sąveika yra stebima fazės ribose. Pavyzdžiui, kai aktyvusis metalas yra ištirpintas rūgštyje, produkto (druskos) susidarymas stebimas tik ant kontaktinio paviršiaus.

cheminių reakcijų greičio priklausomybė nuo temperatūros

Matematinis santykis tarp proceso greičio ir įvairių veiksnių

Kaip veikia greičio priklausomybės lygtischeminė reakcija nuo temperatūros? Vienarūšio proceso metu greitis nustatomas pagal medžiagos kiekį, įterpiantį į sąveiką, arba reakcijos metu susidaro sistemos tūrio vienetu metu.

Už nevienalytė procesas norma yra nustatoma pagal bet kurios reagentu, gautos ploto vienetui proceso per trumpiausią laiką suma.

reakcijos greičio priklausomybės nuo temperatūros pavyzdys

Veiksniai, veikiantys cheminės reakcijos greitį

Viena iš priežasčių yra reaktyvinančių medžiagų pobūdisskirtingi procesų srautai. Pavyzdžiui, šarminiai metalai šarminiu būdu susidaro vandeniu kambario temperatūroje, o procesą lydi intensyvus vandenilio dujų išsiskyrimas. Gaivieji metalai (auksas, platina, sidabras) tokių procesų metu negali būti kambario temperatūroje arba šildant.

Reaguojančių medžiagų pobūdis yra veiksnys, į kurį atsižvelgiama chemijos pramonėje, siekiant padidinti gamybos pelningumą.

Pastebėta priklausomybė tarp reagentų koncentracijos ir cheminės reakcijos greitumo. Kuo didesnis, tuo daugiau dalelių susidurs, taigi procesas vyks greičiau.

Veikiančių masiškų įstatymas matematine forma apibūdina tiesioginį proporcingą pradinių medžiagų koncentracijos ir proceso greitį.

Jis buvo suformuluotas devynioliktojo viduryjeamžius Rusijos chemikas N. N. Бекетов. Kiekvienam procesui nustatoma reakcijos konstanta, nesusijusi su temperatūra, koncentracija ar reagentų pobūdžiu.

Norint pagreitinti reakciją, kurioje dalyvauja kieta medžiaga, būtina ją malti į miltelius.

Kai tai įvyksta, ploto padidėjimaspaviršiaus, kuris teigiamai veikia proceso greitį. Dyzelinui naudojama speciali įpurškimo sistema, taigi, kai ji liečiasi su oru, labai padidėja angliavandenilių mišinio degimo greitis.

fermentinės reakcijos temperatūros priklausomybė

Šildymas

Cheminės reakcijos greičio priklausomybė nuotemperatūra yra paaiškinta molekulinės kinetikos teorija. Tai leidžia apskaičiuoti susidūrimų tarp reagento molekulių skaičių tam tikromis sąlygomis. Jei jūs atsidursite tokia informacija, tuomet normaliomis sąlygomis visi procesai turėtų vykti iškart.

Bet jei mes laikome konkretų priklausomybės pavyzdįreakcijos greitis nuo temperatūros, paaiškėja, kad sąveikos atveju pirmiausia reikia nutraukti cheminių ryšių tarp atomų susidarymą, kad iš jų susidarytų naujos medžiagos. Tam reikia daug energijos. Kokia yra reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros? Aktyvinimo energija lemia molekulių skilimo galimybę, ir tai būdinga procesų realybei. Jo matavimo vienetai yra kJ / mol.

Su nepakankamu energijos indeksu, susidūrimas bus neveiksmingas, todėl nebus sukurta nauja molekulė.

cheminės reakcijos temperatūros priklausomybės lygtis

Grafinis pristatymas

Cheminės reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros gali būti pateikiama grafiškai. Kai šildomas, padidėja susidūrimų tarp dalelių skaičius, o tai pagreitina sąveiką.

Kaip veikia reakcijos greičio grafikasapie temperatūrą? Horizontally, deguonuojasi molekulių energija, o dalelių su dideliu energijos rezervuare skaičius rodomas vertikaliai. Grafas yra kreivė, pagal kurią galite įvertinti konkrečios sąveikos greitį.

Kuo didesnis energijos vidurkis iš vidurkio, tuo toliau kreivės taškas yra nuo didžiausio, o mažesnis procentas molekulių turi tokį energijos rezervą.

 reakcijos greičio konstanta priklausomybė nuo temperatūros

Svarbūs aspektai

Ar įmanoma rašyti konstanta priklausomybės lygtįtemperatūros reakcijos greitis? Jo augimas atsispindi proceso spartos didėjime. Ši priklausomybė pasižymi tam tikra verte, vadinama proceso greičio temperatūros koeficientu.

Bet kokiai sąveikai atskleista reakcijos greičio konstanta priklausomybė nuo temperatūros. Jei jo padidėjimas yra 10 laipsnių, proceso greitis padidėja 2-4 kartus.

Vieningos reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros gali būti pateikiama matematine forma.

Daugumai sąveikų kambaryjetemperatūros koeficientas yra nuo 2 iki 4. Pavyzdžiui, esant temperatūros koeficientui 2,9, temperatūros padidėjimas 100 laipsnių pagreitina procesą beveik 50 000 kartų.

Reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros yra lengvagali būti paaiškinta skirtingomis aktyvavimo energijos vertėmis. Ji turi minimalią vertę atliekant joninius procesus, kuriuos nustato tik katijonų ir anijonų sąveika. Daugybė eksperimentų rodo momentinį tokių reakcijų atsiradimą.

Turi tik didelę aktyvavimo energijos vertęmažas susidūrimų tarp dalelių skaičius paskatins sąveiką. Su vidutine aktyvacijos energija reagentai sąveikauja vidutiniu greičiu.

Užduotys, susijusios su reakcijos greičio priklausomybe nuo koncentracijos ir temperatūros, svarstomos tik vyresniojo lygmens mokymuose, dažnai kelia rimtų sunkumų vaikams.

Proceso greičio matavimas

Tie procesai, kuriems reikia didelių rezultatųaktyvacijos energija rodo, kad pradinės pertraukos ar susilpnėjimas ryšių tarp atomų pradinėse medžiagose. Šiuo atveju jie yra perkelti į tam tikrą tarpinę būseną, vadinamą aktyvuota komplekse. Tai yra nestabili būsena, greitai suskaidanti į reakcijos produktus, kartu su papildoma energija.

Paprasčiausiame variante aktyvuotas kompleksas yra atomų konfigūracija su susilpnėjusiomis senosiomis obligacijomis.

reakcijos greičio priklausomybė nuo temperatūros aktyvinimo energijos

Inhibitoriai ir katalizatoriai

Išnagrinėsime fermentinės reakcijos greičio priklausomybę nuo vidutinės temperatūros. Tokios medžiagos atlieka proceso greitintuvų funkciją.

Jie patys nėra sąveikos dalyviai,jų skaičius po proceso pabaigos lieka nepakitęs. Jei katalizatoriai prisideda prie reakcijos greičio padidėjimo, priešingai, inhibitoriai šį procesą sulėtino.

Šio proceso esmė yra tarpinių junginių susidarymas, dėl ko stebimas proceso greičio pokytis.

Išvada

Pasaulyje kiekvieną minutę yra įvairiųcheminė sąveika. Kaip nustatyti reakcijos greičio priklausomybę nuo temperatūros? Arrhenio lygtis yra matematinis ryšio tarp greičio konstanta ir temperatūros paaiškinimas. Tai pateikia idėją apie aktyvacijos energijos vertes, kuriomis galima sunaikinti ar susilpninti ryšius tarp atomų molekulėse, dalelių paskirstymą naujosiomis cheminėmis medžiagomis.

Dėl molekulinės kinetikos teorijosprognozuoti pradinių komponentų sąveikos tikimybę, apskaičiuoti proceso greitį. Tarp veiksnių, turinčių įtakos reakcijos greičiui, ypač svarbu yra temperatūros pokytis, sąveikaujančių medžiagų procentinė koncentracija, kontaktinio paviršiaus plotas, katalizatoriaus (inhibitoriaus) buvimas ir sąveikaujančių sudedamųjų dalių pobūdis.

Komentarai (0)
Pridėti komentarą