Е – энергия активации, характеризует избыток энергии сверх средней, которую надо сообщить молекулам, чтобы произошла химическая реакция

2) интегральная:

а) неопределенный интеграл:

Ink=-(E/R)*(1/T)+B

В – константа интегрирования.

Можно воспользоваться, если известны константы равновесия при 3 температурах.

Построим график координат:

Ink=f(1/T)

 

Энергия активации всегда больше нуля!

б) определенный интеграл:

In k_T2/k_T1=E/R (1/T₁-1/T₂)

k_T2 - константа при более низких температурах. (температура в кельвинах)

3) экспоненциальная:

K=A*e^-E/RT

 

3.14,15,16,17

К сложным относятся реакции, протекающие в несколько стадий.

Виды сложных реакций:

1) обратимыми по направлению химическими реакциями называются такие реакции, которые при данных внешних условиях могут самопроизвольно протекать как в прямом, так и в обратном направлениях.

А ^---k1→_←k2--- B

где k₁ и k₂ – константы скорости прямой и обратной реакции.

Скорость обратимой реакции равна разности между скоростями прямой и обратной реакции.

2) последовательные реакции протекают через образование промежуточного вещества (В):

A ^k1 → B ^k2 → C

Скорость последовательной реакции определяется скоростью наиболее медленной ее стадии, которая называется лимитирующей.

3) сопряженные реакции представляют собой такую совокупность процессов, в которой течение одного зависит от одновременного протекания другого:

A+B→M

A+C→N

Сопряженные реакции играют важную роль в биологических системах. Энергия, полученная в результате окисления вещества пищи, аккумулируется в азотофосфатных соединениях. Затем эти вещества, вступая в различные сопряженные реакции, доставляют нужную энергию для синтеза сложных веществ.

4) цепные реакции – это циклические процессы, протекающие с участием свободных радикалов. В общем случае цепные реакции включают стадии зарождения, роста и обрыва цепи.

Различают неразветвленные и разветвленные цепные процессы. В разветвленных цепных процессах превращение одной активной частицы вызывает появление двух или более новых, что приводит к взрывному протеканию реакции.

Фотохимические реакции протекают под действием света. Они играют важную роль в фотосинтезе и механизме действия зрительного анализатора.

Процесс зрительного восприятия можно разделить на 3 стадии: фотохимическую, биохимическую и электрическую.

На 1 стадии квант света поглощается молекулой зрительного пигмента, который представляет комплекс ретиналя с белком опсином (родопсин). При этом происходит переход ретиналя из цис - в транс-форму, что вызывает разрушение белкового комплекса.

Фотохимические превращения запускают лавину биохимических реакций, в результате чего слабый световой сигнал многократно увеличивается. За этим следует изменение электрической активности зрительной клетки, что лежит в основе возникновения зрительного сигнала.

Фотосинтез в природе представляет собой синтез сложных биоорганических веществ в организмах в результате поглощения световой энергии. Большинство организмов осуществляют фотосинтез при участии хлорофиллов. Хлорофилл поглощает квант света и переходит в возбужденное состояние:

Хлорофилл + hv -> Хлорофилл*

Затем возбуждается молекула хлорофилл передает поглощенную энергию молекуле реагента А:

Хлорофилл* + А -> Хлорофилл + А*

Где А* – возбужденная молекула реагента А.

Далее эта возбужденная молекула вступает в первичную фотохимическую реакцию по описанному выше механизму. Таким образом, хлорофилл играет роль переносчика световой энергии. В конечном счете осуществляется синтез глюкозы:

CO₂+H₂O ^x1,x2 →C₆H₁₂O₆+O₂↑

 

3.18,19,20,21,22,23

Катализом называется изменение скорости химической реакции веществом, которое участвует в реакции, но количество и состав которого не меняется к моменту образования конечных продуктов.

Вещество, обладающее указанными свойствами, называется катализатором.

Виды катализа:

1) положительный, когда скорость реакции возрастает

2) отрицательный, когда скорость реакции уменьшается

Виды каталитических реакций:

1 ) гетерогенный катализ (если реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах)

N₂+3H₂ ← ^Fe → 2NH₃ + Q

5 стадий гетерогенного катализа:

1) Диффузия реагирующих веществ к поверхности катализатора

2) Адсорбция реагирующего вещества на поверхности катализатора (накопление

3) Собственно химическая реакция

4) Десорбция (отщепление) продуктов реакции от поверхности катализатора

5) Диффузия продуктов реакции в объём

2 ) гомогенный катализ (если реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе)

2H₂O₂ ^Fe2+ → 2H₂O+O₂

3) ферментативный катализ (катализ с участием фермента)

Подавляющее большинство реакции, протекающих в живых организмах, осуществляется при участии биологических катализаторов, которые называются ферменты. Специфичность фермента состоит в том, что он способен изменять скорость реакций одного типа и не влиять не многие другие реакции, протекающие в клетке.

В отличие от неорганических катализаторов ферменты проявляют свою активность в строго определенном диапазоне рН среды. Влияние рН на активность ферментов объясняется изменением состояния ионизации не только фермента и субстрата в отдельности, но и фермент-субстратного комплекса.

 

3.8

Порядок реакции определяют по экспериментальным данным. Для этого необходимо знать концентрацию в разные моменты времени.

Существуют 2 метода определения порядка реакции:

1 ) метод аналитической подстановки: полученные экспериментальные данные подставляют в выражение для констант скоростей реакций различных порядков, рассчитывают значения констант в разные моменты времени. Если рассчитанные константы в разные моменты времени оказываются приблизительно одинаковыми, то мы считаем, что это реакция I порядка. Если они сильно различаются, то предполагаем, что это реакция II порядка.

2) графический метод: для этого строим график в различных координатах

1 порядок (tgα=k_I)

2 порядок (k_II= tgα)

 

4.1

Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на две группы:

1. Сильные электролиты — электролиты, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью) и не зависит от концентрации раствора. Сюда относятся подавляющее большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты.

2. Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. К ним относят воду, ряд кислот, основания p-, d-, и f-элементов.

Между этими двумя группами четкой границы нет, одно и то же вещество может в одном растворителе проявлять свойства сильного электролита, а в другом — слабого.

4.2

Теория электролитической диссоциации Аррейнуса

Положения:

1) Все электролиты в растворе диссоциируют на ионы.

2) Степень диссоциации определяется величиной α, которая показывает долю молекул, распавшихся на ионы. (количественной характеристикой является k_{диссоц.}).

3) Образовавшиеся ионы не взаимодействуют друг с другом (не учитывает межионное взаимодействие)

Достоинства теоремы Арейнуса:

1) Эта теория позволила разработать теоремы кислот и оснований

2) Позволила объяснить ступенчатый процесс диссоциации многоосновных кислот и оснований

3) Позволила объяснить процесс гидролиза солей

4) Позволила объяснить постоянство теплоты нейтрализации сильной кислоты и сильного основания.

Недостатки теоремы:

1) Не учитывает межионное взаимодействие

2) Не объясняет причины диссоциации

Современная теория растворов электролитов объясняет причину диссоциации взаимодействием растворителя с электролитом.

1) Na⁺ Cl^- + H₂O→ Na⁺ Cl^-

2) → Na⁺ Cl^-

+ - - диполе

К Na⁺ отрицательными концами, а к Cl^- положительными.

Теория Арейнуса в полной мере применима для растворов слабых электролитов.

4.3

Изотонический коэффициент i вводится у сильных элетролитов, который показывает во сколько раз число частиц в растворе электролита больше числа частиц в растворе неэлектролита.

i=1+α(n-1)

α «альфа» - степень диссоциации, взятая в долях (α=55%=0,55)