Факторы, влияющие на скорость реакции - Роль катализатора в химической реакции
1. Природа реагирующих веществ. Учитель показывает опыт:
В две пробирки наливают по 1 мл раствора HCL. В одну опускаем кусочек гранулированного олова, в другую - кусочек цинка такого же размера. Учащиеся сравнивают интенсивность выделения пузырьков газа, составляют уравнения взаимодействия HCL с цинком и оловом, делают вывод о влиянии природы реагирующих веществ на скорость реакции.
2. Концентрация реагирующих веществ.
Опыт - Взаимодействие тиосульфата натрия с серной кислотой.
А) Провести вначале качественный опыт. Для этого в пробирку налить 1 мл раствора серной тиосульфата натрия и добавить натрия и добавить 1-2 капли раствора серной кислоты. Отметить появления через некоторое время опалесценции и дальнейшее помутнение раствора от образования свободной серы:
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2 + S +H2O
Время, проходящее от сливания раствора до заметного помутнения, зависит от скорости реакции.
Б) В три пронумерованные пробирки налить из бюретки 0,25 н. раствор тиосульфата натрия: в первую - 1 мл, во вторую - 2 мл, в третью - 3мл. К содержимому первой пробирки прилить из бюретки 2 мл воды, ко второй - 1 мл воды. Таким образом, условная концентрация будет: в пробирки № 1 - С; в пробирки № 2 - 2С; в пробирки № 3 - 3С.
В пробирку № 1 с раствором тиосульфата натрия добавить 1 каплю раствора серной кислоты, встряхнуть ее для перемешивания содержимого и включить секундомер. Отметить время от сливания растворов до заметного появления опалесценции.
Опыт повторить с пробирками № 2 и № 3, добавить также по 1 капли раствора серной кислоты и определяя время протекания реакции.
После проведения опыта учитель на доске строит график зависимости скорости реакции то концентрации реагирующих веществ, где на оси абсцисс откладывает условную концентрацию раствора тиосульфата натрия, на оси ординат условную скорость реакции. (График можно подготовить заранее ).
Учащиеся анализируют график и делают выводы о зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
Влияние концентрации реагентов на скорость химического взаимодействия выражается основным законом химической кинетики.
Скорость химических реакций, протекающих в однородной среде при постоянной температуре, прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов
NA+mB --> pC
= K [A]N * [B]M
Это уравнение - кинетическое уравнение скорости. [A], [B] (моль/л) - концентрации исходных веществ; N, m - коэффициенты в уравнении реакции; K - Константа скорости.
Физический смысл константы скорости (K):
Если [A] = [B] = 1 моль/л => = K *1N* 1M., Т. е. = K.
Это скорость данной реакции в стандартных условиях.
Примеры:
№ 1. 2Н2 (г) + О2 (г) --> 2Н2О (г)
= K [H2]2 * [O2]
Как изменится скорость этой реакции, если концентрацию каждого из исходных веществ увеличить в 2 раза?
- 1 = K(2[H2])2 * (2[O2]); 2[H2] и 2[O2] - новые концентрации исходных веществ. 1 = K 4 [H2]2 * 2[O2] 1 = 8K[H2]2 * [O2].
Сравним с уравнением (1) - скорость увеличилась в 8 раз.
2Сu (тв.) + О2 (г) 2СuO (тв.)
= K[Cu]2 [O2], однако концентрация твердого вещества исключается из уравнения - ее невозможно изменить - постоянная величина.
Cu (тв.) =>[Сu] = const
= K [O2]
3. Температура.
Большое влияние на скорость химические реакции оказывает температура
Вант-Гофф сформулировал правило: пОвышение температуры на каждые 10 о С приводит к увеличению скорости реакции в 2-4 раза (эту величину называют Температурным коэффициентом реакции).
При повышении температуры средняя скорость молекул, их энергия, число столкновений увеличиваются незначительно, зато резко повышается доля "активных" молекул, участвующих в эффективных соударениях, преодолевающих энергетический барьер реакции.
Математическая эта зависимость выражается соотношением
Где T2, t1 - скорости реакций соответственно при конечной t2T1 Температурах, а - температурный коэффициент скорости реакции с повышением температуры на каждые 10ОС.
Примеры: во сколько раз увеличится скорость химической реакции при tО: 50О --> 100О, если = 2
2 = 1 *2 100 -5010; 2= 1 *25
То есть скорость химической реакции увеличится в 32 раза.
Одно из наиболее эффективных средств воздействия на скорость химических реакций - использование катализаторов. Как вы уже знаете из школьного курса химии, Катализаторы - это вещества, которые изменяют скорость реакции, а сами к концу процесса остаются неизменными как по составу, так и по массе. Иначе говоря, в момент самой реакции катализатор активно участвует в химическом процессе, как и реагенты, но к концу реакции между ними возникает принципиальное отличие: реагенты изменяют свой химический состав, превращаясь в продукты, а катализатор выделяется в первоначальном виде.
Чаще всего роль катализатора заключается в увеличении скорости реакции, хотя некоторые катализаторы не ускоряют, а замедляют процесс. Явление ускорения химических реакций благодаря присутствию катализаторов носит название Катализа, А замедления - Ингибирования.
Катализ - очень важный раздел химии и химической технологии. С некоторыми катализаторами вы знакомились, изучая химию азота и серы. Учитель демонстрирует опыт.
Если открытую, содержащую концентрированный водный раствор аммиака колбу поместить предварительно нагретую платиновую проволоку, то она раскаляется и длительное время находится в состоянии красного каления. Но откуда тогда берется энергия, поддерживающая высокую температуру платины? Все объясняется просто. В присутствии платины аммиак взаимодействует с кислородом воздуха, реакция является сильно экзотермической (Н -900 кДж):
4NH3(Г) + 5O2=4NO(Г)+6H2O(Г)
Пока идет реакция, инициированная платиной, выделяющаяся теплота поддерживает высокую температуру катализатора.
Похожие статьи
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Общие понятия и определения. Термодинамический и кинетический критерий реакционной способности химической системы. Скорость химической реакции. Факторы,...
-
Рассмотрим реакцию между веществами А и В, протекающую по схеме: А А + в В = с С + d D Количественно зависимость между скоростью реакции и концентрациями...
-
Скорость гомогенных химических реакций - Химические процессы и реакторы
Скорость химической реакции W RJ принято выражать количеством (моль) N J одного из реагентов или продуктов, прореагировавшим (или образовавшимся) в...
-
Краткая теория Основное уравнение гомогенной кинетики - закон действующих масс, ЗДМ (хотя реально подставляются не массы, а молярные концентрации):...
-
Способы изменения скорости простых и сложных реакций - Химические процессы и реакторы
Как указывалось, скорость химической реакции зависит от большого числа различных факторов. Из кинетических уравнений следует, прежде всего, что скорость...
-
(а) Зависят ли энергия активации и предэкспоненциальный множитель от природы реагентов? от их концентраций? от температуры? от присутствия посторонних...
-
Чтобы осуществлялось химическое взаимодействие веществ А и В, их молекулы (частицы) должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее протекает...
-
В предыдущих разделах рассмотрены отдельные аспекты кинетики, а теперь пора подвести общие итоги: от чего зависят скорости реакций и как можно ими...
-
Химическое равновесие, Обратимость реакций - Скорость химических реакций. Химическое равновесие
Обратимость реакций Химическая реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении, если ее энергия Гиббса AG<0, и в обратном направлении, если...
-
Для химической обратимой реакции, представленной в общем виде: АА+ЬВ ^dD+eE, Установлено, что, независимо от того, каковы были начальные концентрации...
-
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа : При повышении температуры на каждые 10о скорость большинства реакций...
-
(а) На основе уравнения ЗДМ объясните физический смысл константы скорости. (б) Зависит ли константа скорости от концентраций реагентов? от их природы? от...
-
Заготовьте в тетради заранее таблицу для записи исходных данных и результатов опытов. Сейчас в нее внесены некоторые предполагаемые объемы растворов, но...
-
Скорость химической реакции. Энергия активации химической реакции Химическая термодинамика изучает возможность, направление и пределы самопроизвольного...
-
К сожалению, многие учебники химии построены не вполне логично, в частности, одно и то же слово может использоваться в разных смыслах, поэтому...
-
Краткая теория В старом учебнике Глинки вопрос хорошо изложен на качественном уровне, но не хватает строго количественного описания влияния температуры...
-
Скорость химического превращения зависит от большого числа переменных. Результаты экспериментальных исследований различных реакций показали, что на...
-
Равновесие химических реакций - Химические процессы и реакторы
Под воздействием подвода или отвода энергии в форме теплоты или работы происходит изменение состояния термодинамической системы (значений...
-
Необратимые и обратимые реакции. Химическое равновесие Когда при химическом взаимодействии хотя бы одно из веществ расходуется полностью, реакцию считают...
-
Реагенты Продукты, Все химические реакции обратимы, Вопросы - Химическое равновесие
Все химические реакции обратимы Это означает, что в реакционной смеси протекает как взаимодействие реагентов, так и взаимодействие продуктов. В этом...
-
В ходе работы технологической установки должны использоваться химические вещества, при этом необходимо учитывать, что все химические вещества в той или...
-
При нагревании (подводе тепла) равновесие смещается в сторону протекания эндотермической реакции (поглощения этого тепла), а при охлаждении - в сторону...
-
Смещение равновесия Смещение равновесия - это изменение состояния равновесия (изменение равновесного соотношения количеств исходных веществ и продуктов)...
-
Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа - Систематика химических элементов
Скорость химической реакции зависит, прежде всего, от природы реагирующих веществ, а также от условий протекания реакции: концентрации, температуры,...
-
Прогноз направления реакций и его экспериментальная проверка В тетради должны быть заранее выписаны необходимые константы (см. Приложение), проведены...
-
Технологические характеристики твердых катализаторов - Химические процессы и реакторы
Подбор катализаторов для проведения промышленных процессов - задача чрезвычайно сложная. Катализаторы очень специфичны по отношению к различным...
-
Влияние внешних и внутренних факторов на скорость химической коррозии - Химическая коррозия
Внешними называют факторы, связанные с составом коррозионной среды и условиями протекания коррозии (температура, давление, скорость движения среды и...
-
Введение - Скорость химических реакций. Химическое равновесие
Раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций, называется химической кинетикой. Не каждая термодинамически возможная реакция, для...
-
Влияние разбавления раствора - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика
Это, как и в предыдущем параграфе, изменение концентрации, но не одного вещества, а одновременно всех растворенных веществ. Допустим, что объем раствора...
-
Принцип Ле Шателье - Систематика химических элементов
Химическое равновесие, отвечающее равенству скоростей прямой и обратной реакций и минимальному значению энергии Гиббса (G0Т=0), является наиболее...
-
Гетерогенные процессы в системе "газ - твердое вещество" - распространенный вид промышленных химико-технологических процессов. Это процессы обжига...
-
Катализ - Концепции современного естествознания: химическая составляющая
Наиболее сильное влияние на скорость реакции оказывает присутствие в реагирующей системе Катализатора -- вещества, которое повышает (а иногда и уменьшает...
-
Стехиометрия химических реакций - Химические процессы и реакторы
Для описания химических реакций, лежащих в основе промышленных химико-технологических процессов, используют основные законы химии - законы стехиометрии,...
-
Составление химических реакций и проведение опытов в фармакологии
Задание 1. Назовите процесс, который происходит с субстанцией "Цинка сульфата" при ее неправильном хранение. Укажите, как повлияет этот процесс на...
-
Энтальпия. Закон Гесса. Тепловой эффект химической реакции Атом валентность кристалл химический Примем, что единственным видом работы, которую совершает...
-
Кинетика химических реакций - Концепции современного естествознания: химическая составляющая
Одна из особенностей химических реакций заключается в том, что они протекают во времени. Одни реакции протекают медленно, месяцами, как, например,...
-
Для этого опыта удобно использовать обpaтимую реакцию: FeCl3 + 3 KCNS 3 Fe(CNS)3 + 3 KCl. В этой системе только Fe(CNS)3 имеет интенсивную красную...
-
Химическим равновесием называется такое состояние химической системы, при котором количества исходных веществ и продуктов не меняются со временем. 1....
-
Гомогенный и гетерогенный катализ - Систематика химических элементов
Вещества, увеличивающие скорость химической реакции, называются Катализаторами. Явление возрастания скорости реакции под действием таких веществ,...
Факторы, влияющие на скорость реакции - Роль катализатора в химической реакции