Понятие о катализе и катализаторах

Лекция №8.

Скорость химических реакций.

План

1. Типы химических реакций.

2. Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

Понятие о катализе и катализаторах.

3. Необратимые и обратимые реакции.

4. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье.

Типы химических реакций.

Химические реакции - явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных своим составом и свойствами.

Реакции соединения - это реакции, при которых из двух или несколько простых или сложных веществ получается одно новое вещество.

t

Fe + S --> FeS

SO₃ + H₂ O --> H₂ SO₄

CaO + H₂ O --> Ca(OH) ₂

Реакции разложения - это реакции, при которых из одного вещества получаются два или несколько новых веществ:

t

Cu₂ (OH)₂CO₃ --> 2CuO + H₂O + CO₂

t

2HgO --> 2Hg + O₂

t

Cu(OH)₂ --> CuO + H₂O

Реакции замещения - это реакции, при которых из одного простого и одного сложного вещества получаются новое простое вещество и новое сложное вещество:

CuSO₄ + Fe --> FeSO₄ + Cu

H₂SO₄ + Zn --> ZnSO₄ + H₂↑

Реакции обмена - это реакции, при которых молекулы обмениваются своими составными частями и из двух сложных веществ получаются два новых сложных вещества:

BaCl₂ + H₂SO₄ --> BaSO₄↓+ 2HCl

CuSO₄ + 2NaOH --> Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Эндотермические реакции - это реакции, идущие с поглощением теплоты (-Н).

Экзотермические реакции - это реакции, идущие с выделением теплоты (+Н).

Окислительно-восстановительные реакции (редокс - реакции) - это реакции, которые протекают с изменением степени окисления атомов в молекулах реагирующих веществ.

Пример:

2KMn⁺⁷O₄ + 16HCl^-1 --> 2KCl + 2Mn⁺²Cl₂ + 8H₂O + 5Cl₂⁰↑

Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

Понятие о катализе и катализаторах

Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых связей в продуктах реакции. При этом общее число атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным. Поскольку образование связей происходит с выделением, а разрыв связей - с поглощением энергии, то химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами. Обычно энергия выделяется и поглощается в форме теплоты.

Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.

Под скоростью химической реакции понимают изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме системы.

Рассмотрим в общем виде скорость реакции, протекающей по уравнению: А + В = С + D

По мере расходования вещества А скорость реакции уменьшается. Отсюда следует, что скорость реакции может быть определена лишь для некоторого промежутка времени. Так как концентрация вещества А в момент времени t₁ измеряется величиной С₁, а в момент t₂ - величиной С₂, то за промежуток времени ⌂t равный t₂ - t₁ изменение концентрации вещества составит ⌂с = С₂ - С₁, откуда определится средняя скорость реакции (v):

С₂ - С₁ ⌂с

v = --------- = ----

t₂ - t₁ ⌂t

Знак минус ставится потому, что, несмотря на убывание концентрации вещества А и, следовательно, на отрицательное значение разности С₂ - С₁, скорость реакции может быть только положительной величиной. Можно также следить за изменением концентрации одного из продуктов реакции - веществ С или D; она в ходе реакции будет возрастать, и потому в правой части уравнения нужно ставить знак +.

Поскольку скорость реакции все время изменяется, то в химической кинетике рассматривают только истинную скорость реакции v, то есть скорость в данный момент времени.