Химическая кинетика
Реферат - Химия
Другие рефераты по предмету Химия
Где Ea =0, Vo=V
Уравнение (7.27) можно представить в виде
(7.28)
или
(7.28б)
Графическое изображение уравнения (7.28б) приведено на рис 7.2.
(рис 7.2 зависимость логарифма константы скорости от обратной температуры по уравнению аррениуса)
Как видно из уравнения (7.28б) и рис (7.2)
Уравнение Аррениуса озволяет проводить более точные расчеты изменения скорости реакции с увеличением температуры, чем уравнение (7.26). Приведём уравнение Аррениуса для двух температур:
Вычитая из второго уравнения первое, получаем
(7.29а)
(7.29б)
По уравнениям (7.29аб) можно рассчитать отношение констант скоростей реакции при двух температурах, если известно Ea, или энергию активации, если известно соотношение констант скоростей реакции при двух температурах.
Аналогичное уравнение можно вывести и из скоростей реакции:
(7.30)
Из уравнений (7.26) и (7.29) следует, что и .
Итак, константа скорости реакции ( а при постоянных концентрациях и скороть реакции) возрастает с увеличением температуры по экспоненциальному закону. В соответсвии с уравнением Аррениуса константа скорости реакции уменьшаеться с ростом энергии активации. Из уравнения Аррениуса также следуе, что чем выше энергия активации, тем выше градиент скорости реакции по температуре. Уравнение Аррениуса позволяет рассчитывать константы скорости (и скорости) реакции при различных температурах.
Энергия активации
В ходе химической реакции разрушаются одни и возникают другие молекулы и соединения, происходит изменение химических связей, т.е. перераспределение электронной плотности. Если бы старые химические связи в ходе реакции сразу полностью разрушались, то на это потребовалось бы большое количество энергии и реакция протекала крайне медленно. Как показали исследования, в ходе реакции система проходит через переходное однородное состояние через образование, так называемого, активированного комплекса.
Например: AB+DC=AD+BC можно представить как:
A-B A…B A B
+ -> . . -> | |
D-C C…D D C
исх в-во акт.комп. прод. р-ии
В активированном комплексе старые связи еще не разрушены, но ослаблены, новые связи наметились, но не образованны. В результате образуется либо новое вещество, либо исходное. Система в переходном состоянии имеет более высокую энергию, чем в исходном и конечном состояниях.
(рис 7.3) энерг. диаграмма хода реакции
Энергия необходимая для перехода вещества в состояние активного комплекса - энергия активации.
Возможность образования активированного комплекса, а соответственно и химического взаимодействия определяется энергией молекул. Как видно из рис 7.4, с увеличением температуры растет и доля молекул способных к активным столкновениям с образованием активированного комплекса, т.е. происходит ускорение реакции.
(рис 7.4) Кинетическая энергия молекул
Экзотермические реакции протекают с меньшей энергией активации, чем эндотермические (см. рис. 7.3.). Высокая энергия активации является причиной того, что многие химические реакции при не высоких температурах не протекают, хотя возможны (). Так в обычных условиях не горит бумага, уголь и т.д., хотя энергия Гиббса реакций окисления <0 ().
Раздел химии, изучающий реакции в низкотемпературной плазме, получил название плазмохимии, а изучающий химические реакции в сверхнизких температурах - криптохимии.
Итак, энергия активации - это энергия необходимая для перехода частиц в состояние активированного комплекса. С ростом температуры растёт доля этих частиц и скорость реакции. С увеличением энергии активации уменьшается доля активных молекул и скорость реакции.
Химическое равновесие
При некоторой температуре энтальпийный и энтропийный факторы уравниваются, т.е. в этом случае выполняется уравнение:
(5.17)
которое является термодинамическим уравнением химического равновесия. В условиях химического равновесия концентрации (или парциальное давление для газов) исходных веществ и продуктов реакции не изменяеться со временем и называются равновесными концентрациями.
Константа химического равновесия.
при равновесной химической реакции:
(5.22)
или
(5.23)
- равновесные относительные
-равновесные концентрации соответствующих веществ
l,m,d,b- показатели степени, равные стехиометрическим коэффициентам.
(5.24)
(5.25)
Закон действующих масс: отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, к произведению равновесных концентрация исходных веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, при T=const, является величиной постоянной.
или
для газов
(5.26)
подставляя константу равновесия:
(5.27)
(5.28)
При 298 К . Уравнен