Понятие о скорости и механизмах химический реакции. Закон действия масс для гомо- и гетерогенных систем, площади поверхности раздела фаз

Скор-ть х.р. - изм-е кол-ва в-ва реагента или продукта за определен пром времени. Мех-м р-и -сов-ть и посл-ть стадий сложного процесса. З-н Гультберга и Ваагале-Действ масс: скорость химической р-и прямо-пропорциональна произведению концентраций реагирующих в-в в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в простейшем случае. V=kSпов-тиC^a, V=kC^aC^b. k – константа скорости р-и, зависит от природы, t, катализатора. a,b – частные порядки р-и(порядки по в-ву), (a+b) – общий порядок реакции. Влияние факторов: – природы реагирующих в-в Различие в силе кислоты делает отличной скорость выделения водорода. – концентрации, Кроме того, существует классификация по молекулярности: молекулярность определяется числом одновременных столкновений молекул. Выше 3 не бывает, если коэффициент больше, значит р-я идет сложным путем. – температуры, определяется 2мя закономерностями: приближенной и точной. Концентрации твердых в-в в кинетическое ур-е не входят. В-ва, ослабляющие действие катализатора – каталитические яды. В-ва, замедляющие скорость р-и – ингибиторы.

Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Энергетические диаграммы хода экзо- и эндотермической реакции.

Приближенная – правило Вант-Гоффа: При повышении Т на каждые 10° скорость хим.р-и увеличивается в 2÷4 раза. γ – температурный коэффициент р-и, показывает изменение скорости р-и при изменении Т только на 10°. V=V*γ^{(t2-t1)/10} Для биологических объектов γ=7-8 – изменение Т сильно влияет на состояние сист-мы.

Точную зависимость влияния Т на скорость р-и дает уравнение Аррениуса. k=z*p*e^(-Ea/RT) k-константа скорости р-и, Z-число столкновений молекул, p-стехиометрический фактор, учитывающий благоприятную ориентацию молекул, e-основание натурального логарифма, E_a-энергия активации, R-универсальная газовая постоянная, T-температура. Установлено, что в 1 см³ газа в минуту происходит ≈10²⁸столкновений. При таком числе любая р-я мгновенная→не каждое столкновение ведет к взаимодействию, тогда Сванте Аррениус с предложил понятие Е_а – энергия, необходимая для взаимодействия молекул, избыточная энергия по сравнению со средней. Снизить энергию активации → увеличить скорость р-и.

Катализ: виды, механизмы. Особенности каталитических процессов. Энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакции.

Катализатор – в-во изменяющее скорость хим.р-и и к концу процесса остающееся неизменным. Ускорение р-и при применении катализатора идет за счет снижения энергии активации. Установлено, что для гомогенной р-и процесс становится последовательным. А+В=АВ – реакция идет медленно, 1) А+кат→Акат 2) Акат +В→АВ+кат – реакция идет быстро. Высокой селективностью(избирательностью) обладают биологические катализаторы – ферменты. Для гетерогенного катализа(в разных фазах в-во и катализатор) – механизм иной. Существует несколько теорий, но главным во всех теориях является 5 стадий процесса: 1) Подвод в-ва к пов-ти катализатора. 2) Сорбция(поглощение) в-ва на пов-ти катализатора. 3) Р-я на пов-ти, р-я на активных центрах катализатора. 4) Десоббция(выход) продукта с пов-ти. 5) Отвод продукта от катализатора вглубь. Каталитич яды – замедл действие катализатора. Ингибиторы – замедляют скорость р-и.