Примеры решения задач. Пример 1.Триметилгидропероксид реагирует с двухвалентным железом по реакции

Пример 1. Триметилгидропероксид реагирует с двухвалентным железом по реакции:

.

Реакция протекает в водном растворе при рН =1. Константа скорости этой реакции при Т =298 К равна 16,4 л/(моль×с), опытная энергия активации 38,6 кДж/моль. Плотность гидропероксида 1,226 г/см³, M = 84 г/моль, плотность раствора, содержащего Fe²⁺, равна 1,2135, М= 56 г/моль. Рассчитать долю активных столкновений из общего числа столкновений, константу скорости данной реакции по теории активных столкновений при Т =298 К и оцените стерический множитель Р.

Р е ш е н и е.

1. Эффективный диаметр столкновений рассчитаем по плотности гидропероксида и раствора железа (+2):

= =

=5,099∙10^{-8 см. Откуда: = 2,6·10-15}см².

2. Опытная энергия активации связана с теоретической соотношением:

. Откуда = 38600 -0,5×8,314∙298= 37361,214 Дж/моль

3. Доля активных столкновений из общего числа столкновений молекул равна:

= 3,13∙10^-7.

4. Константу скорости по теории активных столкновений рассчитаем по формуле для случая столкновения двух разных молекул:

[2] см³/(моль·с).

k = 6,022·10²³·2,6·10^-15 =

6,67 ×10⁶ =6,67 ×10³ .

5. Стерический множитель Р рассчитаем по формуле: , где А _оп – значение предэкспоненциального множителя в уравнении зависимости константы скорости от температуры .

Значение предэкспоненциального множителя равно: л/(моль×с).

Частота стокновений равна: =

=10^-3·6,022·10²³·2,6·10^-15 = 2,046×10¹⁰ л/(моль×с).

Стерический множитель Р равен:

.

Вывод: Реакция взаимодействия триметилгидропероксида с двухвалентным железом относится к бимолекулярным реакциям с валентно-насыщенными молекулами, для которых характерно высокое значение энергии активации и малое значение стерического множителя Р.