Физическая химия
Вопросы - Химия
Другие вопросы по предмету Химия
где - температурный коэффициент скорости ( = 2 Правило Вант-Гоффа является весьма грубым и применимо только в очень ограниченном интервале температур.
Правило Вант-Гоффа: при повышении Т на скорость хим. реакции увеличивается в 2-4 раза. Математически это правило можно записать: , , - температурный коэффициент хим. реакции. Правило Вант-Гоффа является приближённым и его обычно используют для приблизительно оценки скорости при изменении температуры. Более точным является уравнение Аррениуса, по которому
Они могут быть вычислены по значению констант скорости при 2-х различных Т. При : (1). При : (2). Вычитая из (1) (2) получаем . Отсюда можно выразить А. Зная А, по уравнению (1) или (2) вычисляют В.
. КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в присутствии веществ, называемых катализаторами
Катализаторы - вещества, изменяющие скорость химической реакции, которые могут участвовать в реакции, входить в состав промежуточных продуктов, но не входят в состав конечных продуктов реакции и после окончания реакции остаются неизменными.
Каталитические реакции - реакции, протекающие в присутствии катализаторов. Понятие о катализе и катализаторах
Увеличить скорость реакции можно с помощью катализаторов. Применять катализаторы выгоднее, чем повышать температуру, тем более, что ее повышение далеко не всегда возможно.
Катализаторами называются вещества, изменяющие скорость химической реакции, но сохраняющие при этом свои свойства и состав. Сам катализатор в реакциях не расходуется и в конечные продукты не входит.
Одни катализаторы ускоряют реакцию - положительный катализ, или просто катализ, другие - замедляют - отрицательный катализ. Примером положительного катализа может служить получение серной кислоты, окислением аммиака в азотную кислоту с помощью платинового катализатора и др.
Примером отрицательного катализа является замедление взаимодействия раствора сульфита натрия с кислородом воздуха в присутствии этилового спирта или уменьшение скорости разложения пероксида водорода в присутствии небольших количеств серной кислоты и др. Отрицательный катализ часто называют ингибированием, а отрицательные катализаторы, снижающие скорость реакции - ингибиторами (механизм действия последних отличен от действия катализаторов).
Химические реакции, протекающие при участии катализаторов, называются каталитическими. Различают два вида катализа - гомогенный (однородный) и гетерогенный (неоднородный) катализ.
При гомогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют однофазную систему - газовую или жидкую, между катализатором и реагирующими веществами отсутствует поверхность раздела. Например, каталитическое разложение пероксида водорода в присутствии раствора солей (жидкая фаза). Для гомогенного катализа установлено, что скорость химической реакции пропорциональна концентрации катализатора.
При гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют систему из разных фаз. В этом случае между катализатором и реагирующими веществами существует поверхность раздела. Обычно катализатор - твердое вещество, а реагирующие вещества - газы или жидкость. Примером может служит окисление аммиака (газообразная фаза) в присутствии платины (твердая фаза). Все реакции при гетерогенном катализе протекают на поверхности катализатора. Поэтому активность твердого катализатора зависит и от свойств его поверхности (размера, химического состава, строения и состояния). На поверхности катализатора имеются активные центры, реагирующие вещества адсорбируются на них, происходит деформация молекул, ослабевают связи между атомами и молекулы становятся активными.
Механизм действия катализаторов обычно объясняют образованием промежуточных соединений с одним из реагирующих веществ. Рассмотрим схему действия катализатора на следующем примере:
Основной химический процесс:
А + В = АВ; SO2 + 1/2O2 = SO3
Образование промежуточного соединения одного из исходных веществ с катализатором:
К + А = КА; NO + 1/2O2 = NO2 (катализатор)
Взаимодействие промежуточного соединения со вторым исходным веществом и освобождение катализатора:
КА + В = АВ + К; NO2 + SO2 = SO3 + NO (катализатор)
Катализатор разбивает ход химической реакции на несколько стадий. Соответственно у каждой стадии имеется свой энергетический барьер. В сумме он составляет энергию активации (Еа). За счет снижения энергетических барьеров по стадиям реакции протекают с большими скоростями.
Некоторые вещества снижают или полностью уничтожают активность твердого катализатора. Такие вещества называются каталитическими ядами. В качестве примера можно привести соединения мышьяка, ртути, свинца, цианистые соединения, к которым особенно чувствительны платиновые катализаторы
Однако имеются и такие вещества, которые усиливают действие катализаторов, хотя сами катализаторами не являются. Эти вещества называются промоторами (промотирование платиновых катализаторов добавками железа, алюминия и др.).
Следует особо отметить, что действие катализаторов избирательно, поэтому из одного и того же вещества можно получить разные продукты.
Особую роль играют биологические катализаторы - ферменты.
При их участии протекают сложные химические процессы в растительных и животных организмах.
. Понятие обратимого и необратимого процесса
Научно це?/p>