Физическая химия
Вопросы - Химия
Другие вопросы по предмету Химия
. Экзотермические реакции; ?H < 0.
а) Если ?S > 0, то ?G всегда отрицательно; экзотермические реакции, сопровождающиеся увеличением энтропии, всегда протекают самопроизвольно.
б) Если ?S T?S (низкие температуры).
. Эндотермические реакции; ?H > 0.
а) Если ?S > 0, процесс будет самопроизвольным при ?Н < T?S (высокие температуры).
б) Если ?S < 0, то ?G всегда положительно; самопроизвольное протекание эндотермических реакций, сопровождающихся уменьшением энтропии, невозможно.
. Скорость химической реакции
Химические реакции протекают с различными скоростями. Некоторые из них полностью заканчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни; известны реакции, требующие для своего протекания несколько лет, десятилетий и еще более длительных отрезков времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например, при повышенных температурах, протекать быстро, а в других, - например, при охлаждении, - медленно; при этом различие в скорости одной и той же реакции может быть очень большим.
Знание скоростей химических реакций имеет очень большое научное и практическое значение. Например, в химической промышленности при производстве того или иного вещества от скорости реакции зависят размеры и производительность аппаратуры, количество вырабатываемого продукта.
Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной- система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачком.
Гомогенные реакции протекают в однородной среде (например, в газовой фазе или жидком растворе). Гетерогенные реакции протекают в неоднородной среде - между веществами, которые находятся в разных фазах (твердой и жидкой, газовой и жидкой и т.д.). Таким образом, гомогенные реакции происходят равномерно во всем объеме, заполненном реагентами; гетерогенные - только на некоторых пограничных поверхностях - на границе раздела фаз.
Скорость химической реакции ? определяется изменением количества реагирующего вещества за единицу времени в единице реакционного пространства. В гомогенной системе реакционным пространством служит объем сосуда, в котором протекает взаимодействие. Так как отношение количества вещества к единице объема выражается концентрацией С, то скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации исходных веществ или продуктов реакции во времени. Концентрация С выражается обычно в моль/л, а время ? - в минутах или секундах; поэтому размерность скорости реакции моль/л . мин или моль/л . с. При химическом взаимодействии концентрация каждого из исходных веществ уменьшается во времени (С20).
Факторы, влияющие на скорость химической реакции
Для гомогенных, гетерогенных реакций:
) концентрация реагирующих веществ;
) температура;
) катализатор;
) ингибитор.
Только для гетерогенных:
) скорость подвода реагирующих веществ к поверхности раздела фаз;
) площадь поверхности.
Главный фактор - природа реагирующих веществ - характер связи между атомами в молекулах реагентов.
) Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ.
скоростью, например хлор быстрее йода
) Для веществ в растворенном состоянии и газов скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ.
) Для веществ в твердом состоянии скорость реакции прямо пропорциональна поверхности реагирующих веществ.
Чем сильнее измельчено твердое вещество, тем больше его поверхность. Уголь в виде больших кусков сгорает в печи медленнее, чем измельченный
) При повышении температуры на каждые 10С скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.
Железо при обычной температуре реагирует с хлором очень медленно, при высокой же температуре протекает бурная реакция (железо горит в хлоре)
) Скорость реакции зависит от присутствия некоторых веществ (катализаторов и ингибиторов).
. Закон действия масс
Закон действия масс открыт опытным путем К.М. Гульдбергом и П. Вааге в 1867 г. Он гласит: При постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая концентрации входит в произведение в степени, равной коэффициенту, стоящему перед формулой вещества в уравнении реакции.
Уравнение химической реакции в общем виде можно представить так:
аА + вВ - сС + dD
Тогда скорость реакции можно выразить уравнением:
= k*[A]a *[B]b
Все химические реакции можно разделить на обратимые и необратимые реакции. Необратимые реакции протекают до конца - до полного израсходования одного из реагирующих веществ. Обратимые реакции протекают не до конца: ни одно из реагирующих веществ не расходуется полностью. Когда скорости прямой и обратной реакции становятся одинаковыми, наступает химическое равновесие. Количественной характеристикой химического равновесия служит константа химического равновесия.
Согласно закону действия масс, скорости прямой V1 и обратнойV2 реакции выражаются уравнениями:
V1= k1*[A]a *[B]b= k2*[C]c *[D]d
При равновесии V1 = V2 , значит, k1*[A]a *[B]b= k2*[C]c *[D]d
Отношение констан?/p>