Изчислете как ще се промени температурният коефициент на реакцията. Зависимост на скоростта на реакцията от температурата

Скоростта на химичната реакция се увеличава с повишаване на температурата. Можете да оцените увеличаването на скоростта на реакцията с температурата, като използвате правилото на Вант Хоф. Според правилото повишаването на температурата с 10 градуса увеличава константата на скоростта на реакцията 2-4 пъти:

Това правило не важи при високи температури, когато константата на скоростта почти не се променя с температурата.

Правилото на Van't Hoff ви позволява бързо да определите срока на годност на лекарството. Повишаването на температурата увеличава скоростта на разграждане на лекарството. Това намалява времето, необходимо за определяне на срока на годност на лекарството.

Методът е, че лекарствата се държат при повишена температура T за определено време tT, количеството на разложеното лекарство m се намира и се преизчислява до стандартна температура на съхранение от 298K. Като се има предвид, че процесът на разлагане на лекарството е реакция от първи ред, скоростта при избраната температура T и T = 298 K се изразява:

Като се има предвид, че масата на разграденото лекарство е една и съща за стандартни и реални условия на съхранение, скоростта на разлагане може да се изрази като:

Вземайки T=298+10n, където n = 1,2,3…,

Крайният израз за срока на годност на лекарството се получава при стандартни условия от 298K:

Теория на активните сблъсъци. Активираща енергия. Уравнение на Арениус. Връзка между скоростта на реакцията и енергията на активиране.

Теорията за активните сблъсъци е формулирана от С. Арениус през 1889 г. Тази теория се основава на идеята, че за възникване на химична реакция са необходими сблъсъци между молекулите на изходните вещества, като броят на сблъсъците се определя от интензивността на топлинното движение на молекулите, т.е. зависи от температурата. Но не всеки сблъсък на молекули води до химическа трансформация: само активен сблъсък води до него.

Активните сблъсъци са сблъсъци, които възникват например между молекули А и В с голямо количество енергия. Минималното количество енергия, което трябва да имат молекулите на изходните вещества, за да е активен сблъсъкът им, се нарича енергийна бариера на реакцията.

Енергията на активиране е излишната енергия, която може да бъде придадена или прехвърлена на един мол вещество.

Енергията на активиране значително влияе върху стойността на константата на скоростта на реакцията и нейната зависимост от температурата: колкото по-голяма е Ea, толкова по-малка е константата на скоростта и толкова по-значително се отразява промяната на температурата върху нея.

Константата на скоростта на реакцията е свързана с енергията на активиране чрез сложна връзка, описана от уравнението на Арениус:

k=Aе–Ea/RT, където A е предекспоненциалният фактор; Eа е енергията на активиране, R е универсалната газова константа, равна на 8,31 J/mol; T – абсолютна температура;

електронна база от естествени логаритми.

Въпреки това, наблюдаваните константи на скоростта на реакцията обикновено са много по-малки от тези, изчислени от уравнението на Арениус. Следователно уравнението за константата на скоростта на реакцията се модифицира, както следва:

(минус пред всички дроби)

Умножителят кара температурната зависимост на константата на скоростта да се различава от уравнението на Арениус. Тъй като енергията на активиране на Арениус се изчислява като наклона на логаритмичната зависимост на скоростта на реакцията от обратната температура, тогава се прави същото с уравнението , получаваме:

Характеристики на хетерогенните реакции. Скоростта на хетерогенните реакции и нейните определящи фактори. Кинетични и дифузионни области на хетерогенни процеси. Примери за хетерогенни реакции от интерес за фармацията.

ХЕТЕРОГЕННИ РЕАКЦИИ, хим. реакции, включващи вещества в разлагане. фази и колективно образуват хетерогенна система. Типични хетерогенни реакции: термични. разлагане на соли с образуване на газообразни и твърди продукти (например CaCO3 -> CaO + CO2), редукция на метални оксиди с водород или въглерод (например PbO + C -> Pb + CO), разтваряне на метали в киселини (например Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), взаимодействие. твърди реактиви (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Специален клас включва хетерогенни каталитични реакции, протичащи на повърхността на катализатора; Освен това реагентите и продуктите може да не са в различни фази. Посока, по време на реакцията N2 + + ZH2 -> 2NH3, протичаща на повърхността на железен катализатор, реагентите и реакционният продукт са в газова фаза и образуват хомогенна система.

Характеристиките на хетерогенните реакции се дължат на участието в тях на кондензирани фази. Това затруднява смесването и транспортирането на реагенти и продукти; възможно е активиране на молекулите на реагента на интерфейса. Кинетиката на всяка хетерогенна реакция се определя от скоростта на самия химикал. трансформации, както и чрез процеси на пренос (дифузия), необходими за попълване на потреблението на реагиращи вещества и отстраняване на реакционните продукти от реакционната зона. При липса на дифузионни пречки, скоростта на хетерогенна реакция е пропорционална на размера на реакционната зона; това е специфичната скорост на реакцията, изчислена за единица повърхност (или обем) на реакцията. зони, не се променя с времето; за прости (едностъпкови) реакции може да бъде определена въз основа на действащия масов закон. Този закон не е изпълнен, ако дифузията на веществата протича по-бавно от химичната. област; в този случай наблюдаваната скорост на хетерогенна реакция се описва от уравненията на кинетиката на дифузията.

Скоростта на хетерогенна реакция е количеството вещество, което реагира или се образува по време на реакция за единица време на единица повърхностна площ на фазата.

Фактори, влияещи върху скоростта на химичната реакция:

Естеството на реагентите

Концентрация на реагента,

температура,

Наличие на катализатор.

Vheterogen = Δп(S Δt), където Vheterog е скоростта на реакцията в хетерогенна система; n е броят молове на всяко от веществата, получени в резултат на реакцията; V е обемът на системата; t - време; S е повърхността на фазата, върху която протича реакцията; Δ - знак за нарастване (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Задача 336.
При 150°C, някои реакции завършват за 16 минути. Приемайки температурния коефициент на скоростта на реакцията равен на 2,5, изчислете след колко време тази реакция ще приключи, ако се проведе: а) при 20 0 °C; б) при 80°C.
Решение:
Според правилото на Вант Хоф, зависимостта на скоростта от температурата се изразява с уравнението:

v t и k t - константа на скоростта и скоростта на реакцията при температура t°C; v (t + 10) и k (t + 10) са еднакви стойности при температура (t + 10 0 C); - температурен коефициент на скорост на реакцията, чиято стойност за повечето реакции е в диапазона 2 - 4.

а) Като се има предвид, че скоростта на химическа реакция при дадена температура е обратно пропорционална на продължителността на нейното протичане, ние заместваме данните, дадени в постановката на задачата, във формула, която количествено изразява правилото на Вант Хоф, получаваме:

б) Тъй като тази реакция протича с понижаване на температурата, тогава при дадена температура скоростта на тази реакция е право пропорционална на продължителността на нейното протичане, ние заместваме данните, дадени в формулировката на задачата, във формулата, която изразява количествено ван' t правило на Хоф, получаваме:

Отговор: а) при 200 0 C t2 = 9,8 s; б) при 80 0 C t3 = 162 h 1 min 16 s.

Задача 337.
Ще се промени ли стойността на константата на скоростта на реакцията: а) при смяна на един катализатор с друг; б) когато се променят концентрациите на реагиращите вещества?
Решение:
Константата на скоростта на реакцията е стойност, която зависи от природата на реагиращите вещества, от температурата и от наличието на катализатори и не зависи от концентрацията на реагиращите вещества. Тя може да бъде равна на скоростта на реакцията, когато концентрациите на реагентите са равни на единица (1 mol/l).

а) При замяна на един катализатор с друг, скоростта на дадена химична реакция ще се промени или увеличи. Ако се използва катализатор, скоростта на химическата реакция ще се увеличи и съответно стойността на константата на скоростта на реакцията ще се увеличи. Промяна в стойността на константата на скоростта на реакцията също ще настъпи при замяна на един катализатор с друг, което ще увеличи или намали скоростта на тази реакция по отношение на оригиналния катализатор.

б) Когато концентрацията на реагентите се промени, стойностите на скоростта на реакцията ще се променят, но стойността на константата на скоростта на реакцията няма да се промени.

Задача 338.
Топлинният ефект на реакцията зависи ли от нейната енергия на активиране? Обосновете отговора.
Решение:
Топлинният ефект на реакцията зависи само от началното и крайното състояние на системата и не зависи от междинните етапи на процеса. Енергията на активиране е излишната енергия, която трябва да имат молекулите на веществата, за да може сблъсъкът им да доведе до образуването на ново вещество. Енергията на активиране може да бъде променена чрез увеличаване или намаляване на температурата, понижаване или увеличаване съответно. Катализаторите намаляват енергията на активиране, а инхибиторите я понижават.

Така промяната в енергията на активиране води до промяна в скоростта на реакцията, но не и до промяна в топлинния ефект на реакцията. Топлинният ефект на реакцията е постоянна величина и не зависи от промените в енергията на активиране на дадена реакция. Например реакцията за образуване на амоняк от азот и водород има формата:

Тази реакция е екзотермична, > 0). Реакцията протича с намаляване на броя на моловете на реагиращите частици и броя на моловете на газообразните вещества, което води системата от по-малко стабилно състояние към по-стабилно, ентропията намалява,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

Задача 339.
За коя реакция, директна или обратна, енергията на активиране е по-голяма, ако директната реакция отделя топлина?
Решение:
Разликата между енергиите на активиране на правата и обратната реакция е равна на топлинния ефект: H = E a(об.) - E a(об.) . Тази реакция протича с отделянето на топлина, т.е. е екзотермичен,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (пр.)< Е а(обр.) .

Отговор: E a (пр.)< Е а(обр.) .

Задача 340.
Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакция, протичаща при 298 K, ако нейната енергия на активиране се намали с 4 kJ/mol?
Решение:
Нека означим намаляването на енергията на активиране с Ea и константите на скоростта на реакцията преди и след намаляването на енергията на активиране съответно с k и k." Използвайки уравнението на Арениус, получаваме:

E a - енергия на активиране, k и k" - константи на скоростта на реакцията, T - температура в K (298).
Замествайки данните за проблема в последното уравнение и изразявайки енергията на активиране в джаули, изчисляваме увеличението на скоростта на реакцията:

Отговор: 5 пъти.

Задача 336.
При 150°C, някои реакции завършват за 16 минути. Приемайки температурния коефициент на скоростта на реакцията равен на 2,5, изчислете след колко време тази реакция ще приключи, ако се проведе: а) при 20 0 °C; б) при 80°C.
Решение:
Според правилото на Вант Хоф, зависимостта на скоростта от температурата се изразява с уравнението:

v t и k t - константа на скоростта и скоростта на реакцията при температура t°C; v (t + 10) и k (t + 10) са еднакви стойности при температура (t + 10 0 C); - температурен коефициент на скорост на реакцията, чиято стойност за повечето реакции е в диапазона 2 - 4.

а) Като се има предвид, че скоростта на химическа реакция при дадена температура е обратно пропорционална на продължителността на нейното протичане, ние заместваме данните, дадени в постановката на задачата, във формула, която количествено изразява правилото на Вант Хоф, получаваме:

б) Тъй като тази реакция протича с понижаване на температурата, тогава при дадена температура скоростта на тази реакция е право пропорционална на продължителността на нейното протичане, ние заместваме данните, дадени в формулировката на задачата, във формулата, която изразява количествено ван' t правило на Хоф, получаваме:

Отговор: а) при 200 0 C t2 = 9,8 s; б) при 80 0 C t3 = 162 h 1 min 16 s.

Задача 337.
Ще се промени ли стойността на константата на скоростта на реакцията: а) при смяна на един катализатор с друг; б) когато се променят концентрациите на реагиращите вещества?
Решение:
Константата на скоростта на реакцията е стойност, която зависи от природата на реагиращите вещества, от температурата и от наличието на катализатори и не зависи от концентрацията на реагиращите вещества. Тя може да бъде равна на скоростта на реакцията, когато концентрациите на реагентите са равни на единица (1 mol/l).

а) При замяна на един катализатор с друг, скоростта на дадена химична реакция ще се промени или увеличи. Ако се използва катализатор, скоростта на химическата реакция ще се увеличи и съответно стойността на константата на скоростта на реакцията ще се увеличи. Промяна в стойността на константата на скоростта на реакцията също ще настъпи при замяна на един катализатор с друг, което ще увеличи или намали скоростта на тази реакция по отношение на оригиналния катализатор.

б) Когато концентрацията на реагентите се промени, стойностите на скоростта на реакцията ще се променят, но стойността на константата на скоростта на реакцията няма да се промени.

Задача 338.
Топлинният ефект на реакцията зависи ли от нейната енергия на активиране? Обосновете отговора.
Решение:
Топлинният ефект на реакцията зависи само от началното и крайното състояние на системата и не зависи от междинните етапи на процеса. Енергията на активиране е излишната енергия, която трябва да имат молекулите на веществата, за да може сблъсъкът им да доведе до образуването на ново вещество. Енергията на активиране може да бъде променена чрез увеличаване или намаляване на температурата, понижаване или увеличаване съответно. Катализаторите намаляват енергията на активиране, а инхибиторите я понижават.

Така промяната в енергията на активиране води до промяна в скоростта на реакцията, но не и до промяна в топлинния ефект на реакцията. Топлинният ефект на реакцията е постоянна величина и не зависи от промените в енергията на активиране на дадена реакция. Например реакцията за образуване на амоняк от азот и водород има формата:

Тази реакция е екзотермична, > 0). Реакцията протича с намаляване на броя на моловете на реагиращите частици и броя на моловете на газообразните вещества, което води системата от по-малко стабилно състояние към по-стабилно, ентропията намалява,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

Задача 339.
За коя реакция, директна или обратна, енергията на активиране е по-голяма, ако директната реакция отделя топлина?
Решение:
Разликата между енергиите на активиране на правата и обратната реакция е равна на топлинния ефект: H = E a(об.) - E a(об.) . Тази реакция протича с отделянето на топлина, т.е. е екзотермичен,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (пр.)< Е а(обр.) .

Отговор: E a (пр.)< Е а(обр.) .

Задача 340.
Колко пъти ще се увеличи скоростта на реакция, протичаща при 298 K, ако нейната енергия на активиране се намали с 4 kJ/mol?
Решение:
Нека означим намаляването на енергията на активиране с Ea и константите на скоростта на реакцията преди и след намаляването на енергията на активиране съответно с k и k." Използвайки уравнението на Арениус, получаваме:

E a - енергия на активиране, k и k" - константи на скоростта на реакцията, T - температура в K (298).
Замествайки данните за проблема в последното уравнение и изразявайки енергията на активиране в джаули, изчисляваме увеличението на скоростта на реакцията:

Отговор: 5 пъти.

С повишаването на температурата скоростта на химичния процес обикновено се увеличава. През 1879 г. холандският учен J. van't Hoff формулира емпирично правило: при повишаване на температурата с 10 K скоростта на повечето химични реакции се увеличава 2-4 пъти.

Математическа нотация на правилото J. van't Hoff:

γ 10 = (k t+10)/k t, където k t е константата на скоростта на реакцията при температура Т; k t+10 - константа на скоростта на реакцията при температура Т+10; γ 10 - Температурен коефициент на Van't Hoff. Стойността му варира от 2 до 4. За биохимичните процеси γ 10 варира от 7 до 10.

Всички биологични процеси протичат в определен температурен диапазон: 45-50°C. Оптималната температура е 36-40°C. В тялото на топлокръвните животни тази температура се поддържа постоянна благодарение на терморегулацията на съответната биосистема. При изследване на биологични системи се използват температурни коефициенти γ 2, γ 3, γ 5. За сравнение те са намалени до γ ​​10.

Зависимостта на скоростта на реакцията от температурата, в съответствие с правилото на Вант Хоф, може да бъде представена чрез уравнението:

V 2 /V 1 = γ ((T 2 -T 1)/10)

Активираща енергия.Значително увеличение на скоростта на реакцията с повишаване на температурата не може да се обясни само с увеличаване на броя на сблъсъците между частиците на реагиращите вещества, тъй като в съответствие с кинетичната теория на газовете с повишаване на температурата броят на сблъсъците нараства до незначително степен. Увеличаването на скоростта на реакцията с повишаване на температурата се обяснява с факта, че химическа реакция не възниква при сблъсък на частици от реагиращи вещества, а само при среща на активни частици, които имат необходимата излишна енергия в момента на сблъсък.

Енергията, необходима за превръщането на неактивните частици в активни, се нарича енергия на активиране (Ea). Енергията на активиране е излишната енергия спрямо средната стойност, необходима на реагиращите вещества да влязат в реакция при сблъсък. Енергията на активиране се измерва в килоджаули на мол (kJ/mol). Обикновено E е между 40 и 200 kJ/mol.

Енергийната диаграма на екзотермична и ендотермична реакция е показана на фиг. 2.3. За всеки химичен процес могат да се разграничат начално, междинно и крайно състояние. В горната част на енергийната бариера реагентите са в междинно състояние, наречено активиран комплекс или преходно състояние. Разликата между енергията на активирания комплекс и първоначалната енергия на реагентите е Ea, а разликата между енергията на реакционните продукти и изходните вещества (реагенти) е ΔH, топлинният ефект на реакцията. Енергията на активиране, за разлика от ΔH, винаги е положителна стойност. За екзотермична реакция (фиг. 2.3, а) продуктите са разположени на по-ниско енергийно ниво от реагентите (Ea< ΔН).

Ориз. 2.3. Енергийни диаграми на реакциите: А – екзотермични Б – ендотермични

А Б

Ea е основният фактор, определящ скоростта на реакцията: ако Ea > 120 kJ/mol (по-висока енергийна бариера, по-малко активни частици в системата), реакцията протича бавно; и обратно, ако Ea< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.

За реакции, включващи сложни биомолекули, трябва да се вземе предвид фактът, че в активиран комплекс, образуван по време на сблъсък на частици, молекулите трябва да бъдат ориентирани в пространството по определен начин, тъй като само реагиращата област на молекулата, която е малка в спрямо размера си претърпява трансформация.

Ако константите на скоростта k 1 и k 2 при температури T 1 и T 2 са известни, стойността на Ea може да бъде изчислена.

При биохимичните процеси енергията на активиране е 2-3 пъти по-малка, отколкото при неорганичните. В същото време Ea на реакции с участието на чужди вещества, ксенобиотици, значително надвишава Ea на конвенционалните биохимични процеси. Този факт е естествена биозащита на системата от влиянието на чужди вещества, т.е. естествените за тялото реакции протичат при благоприятни условия с ниско Еа, а за чуждите реакции Еа е високо. Това е генна бариера, която характеризира една от основните характеристики на биохимичните процеси.

От качествени съображения е ясно, че скоростта на реакциите трябва да се увеличи с повишаване на температурата, т.к в същото време енергията на сблъскващите се частици се увеличава и вероятността да настъпи химическа трансформация по време на сблъсък се увеличава. За количествено описание на температурните ефекти в химическата кинетика се използват две основни зависимости - правилото на Вант Хоф и уравнението на Арениус.

Правилото на Вант Хофе, че при нагряване с 10 o C скоростта на повечето химични реакции се увеличава от 2 до 4 пъти. Математически това означава, че скоростта на реакцията зависи от температурата по степенен начин:

, (4.1)

където е температурният коефициент на скоростта ( = 24). Правилото на Вант Хоф е много грубо и е приложимо само в много ограничен температурен диапазон.

Много по-точно е Уравнение на Арениус, описваща температурната зависимост на константата на скоростта:

, (4.2)

Където Р- универсална газова константа; А- предекспоненциален фактор, който не зависи от температурата, а се определя само от вида на реакцията; Е А - активираща енергия, което може да се характеризира като определена прагова енергия: грубо казано, ако енергията на сблъскващи се частици е по-малка Е А, тогава по време на сблъсък реакцията няма да настъпи, ако енергията надвишава Е А, реакцията ще настъпи. Енергията на активиране не зависи от температурата.

Графична зависимост к(T) както следва:

При ниски температури химическите реакции почти не протичат: к(T) 0. При много високи температури константата на скоростта клони към граничната стойност: к(T)А. Това съответства на факта, че всички молекули са химически активни и всеки сблъсък води до реакция.

Енергията на активиране може да се определи чрез измерване на константата на скоростта при две температури. От уравнение (4.2) следва:

. (4.3)

По-точно, енергията на активиране се определя от стойностите на константата на скоростта при няколко температури. За да направите това, уравнението на Арениус (4.2) е написано в логаритмична форма

и запишете експериментални данни в ln координати к - 1/T. Тангенсът на ъгъла на наклона на получената права линия е равен на - Е А / Р.

За някои реакции предекспоненциалният фактор зависи слабо от температурата. В този случай т.нар опитна енергия на активиране:

. (4.4)

Ако предекспоненциалният фактор е постоянен, тогава експерименталната енергия на активиране е равна на енергията на активиране на Арениус: д op = Е А.

Пример 4-1. Използвайки уравнението на Арениус, преценете при какви температури и енергии на активиране е валидно правилото на Вант Хоф.

Решение. Нека си представим правилото на Van't Hoff (4.1) като степенна зависимост на скоростната константа:

,

Където б- постоянна стойност. Нека сравним този израз с уравнението на Арениус (4.2), като вземем стойността ~ за температурния коефициент на скоростта д = 2.718:

.

Нека вземем натурален логаритъм от двете страни на това приблизително равенство:

.

След като диференцираме получената връзка по отношение на температурата, намираме желаната връзка между енергията на активиране и температурата:

Ако енергията на активиране и температурата приблизително удовлетворяват тази връзка, тогава правилото на van’t Hoff може да се използва за оценка на ефекта на температурата върху скоростта на реакцията.

Пример 4-2. Реакцията от първи ред при температура 70 o C е 40% завършена за 60 минути. При каква температура реакцията ще завърши 80% за 120 минути, ако енергията на активиране е 60 kJ/mol?

Решение. За реакция от първи ред константата на скоростта се изразява по отношение на степента на превръщане, както следва:

,

където a = х/а- степен на трансформация. Нека напишем това уравнение при две температури, като вземем предвид уравнението на Арениус:

Където Е А= 60 kJ/mol, T 1 = 343 K, T 1 = 60 минути, a 1 = 0,4, T 2 = 120 минути, а 2 = 0,8. Нека разделим едно уравнение на друго и да вземем логаритъм:

Замествайки горните стойности в този израз, намираме T 2 = 333 K = 60 o C.

Пример 4-3. Скоростта на бактериална хидролиза на рибните мускули се удвоява при преминаване от температура от -1,1 o C до температура от +2,2 o C. Оценете енергията на активиране на тази реакция.

Решение. Увеличаването на скоростта на хидролиза с 2 пъти се дължи на увеличаване на константата на скоростта: к 2 = 2к 1 . Енергията на активиране по отношение на константите на скоростта при две температури може да се определи от уравнение (4.3) с T 1 = T 1 + 273.15 = 272.05 K, T 2 = T 2 + 273,15 = 275,35 K:

130800 J/mol = 130,8 kJ/mol.

4-1. По правилото на Вант Хоф изчислете при каква температура реакцията ще завърши за 15 минути, ако при 20 o C са необходими 2 часа.Температурният коефициент на скорост е 3. (отговор)

4-2. Времето на полуразпад на веществото при 323 K е 100 минути, а при 353 K е 15 минути. Определете температурния коефициент на скоростта. (отговор)

4-3. Каква трябва да бъде енергията на активиране, за да се увеличи скоростта на реакцията 3 пъти при повишаване на температурата с 10 0 C а) при 300 K; б) при 1000 K? (отговор)

4-4. Реакцията от първи ред има енергия на активиране от 25 kcal/mol и предекспоненциален фактор 5. 10 13 сек -1 . При каква температура ще бъде времето на полуразпад за тази реакция: а) 1 min; б) 30 дни? (отговор)

4-5. В кой от двата случая константата на скоростта на реакцията нараства повече пъти: при нагряване от 0 o C до 10 o C или при нагряване от 10 o C до 20 o C? Обосновете отговора си с уравнението на Арениус. (отговор)

4-6. Енергията на активиране на една реакция е 1,5 пъти по-голяма от енергията на активиране на друга реакция. При нагряване от T 1 към T 2 константата на скоростта на втората реакция се увеличава с аведнъж. Колко пъти се увеличава константата на скоростта на първата реакция при нагряване от T 1 към T 2 ?(отговор)

4-7. Скоростната константа на сложна реакция се изразява по отношение на скоростните константи на елементарните етапи, както следва:

Изразете енергията на активиране и предекспоненциалния фактор на сложната реакция по отношение на съответните количества, свързани с елементарните етапи. (отговор)

4-8. При необратима реакция от 1-ви ред за 20 минути при 125 o C степента на превръщане на изходното вещество е 60%, а при 145 o C същата степен на превръщане се постига за 5,5 минути. Намерете константите на скоростта и енергията на активиране за тази реакция. (отговор)

4-9. Реакцията от 1-ви ред при температура 25 o C завършва с 30% за 30 минути. При каква температура реакцията ще завърши 60% за 40 минути, ако енергията на активиране е 30 kJ/mol? (отговор)

4-10. Реакцията от 1-ви ред при температура 25 o C е 70% завършена за 15 минути. При каква температура реакцията ще завърши 50% за 15 минути, ако енергията на активиране е 50 kJ/mol? (отговор)

4-11. Константата на скоростта на реакция от първи ред е 4,02. 10 -4 s -1 при 393 К и 1,98 . 10 -3 s -1 при 413 К. Изчислете предекспоненциалния фактор за тази реакция (отговор)

4-12. За реакцията H 2 + I 2 2HI константата на скоростта при температура 683 K е равна на 0,0659 l/(mol. min), а при температура 716 K - 0,375 l/(mol. min). Намерете енергията на активиране на тази реакция и константата на скоростта при температура 700 K. (отговор)

4-13. За реакцията 2N 2 O 2N 2 + O 2 константата на скоростта при температура 986 K е 6,72 l/(mol. min), а при температура 1165 K - 977,0 l/(mol. min). Намерете енергията на активиране на тази реакция и константата на скоростта при температура 1053,0 K. (отговор)

4-14. Трихлороацетатният йон в йонизиращи разтворители, съдържащи Н +, се разлага съгласно уравнението

H + + CCl 3 COO - CO 2 + CHCl 3

Етапът, който определя скоростта на реакцията, е мономолекулното разцепване на С-С връзката в трихлороацетатния йон. Реакцията протича в първи ред, а константите на скоростта имат следните стойности: к= 3,11. 10 -4 s -1 при 90 o C, к= 7,62. 10 -5 s -1 при 80 o C. Изчислете а) енергия на активиране, б) константа на скоростта при 60 o C. (отговор)

4-15. За реакцията CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH константата на скоростта при температура 282,6 K е равна на 2,307 l/(mol. min), а при температура 318,1 K - 21,65 l /(mol min). Намерете енергията на активиране на тази реакция и константата на скоростта при температура 343 K. (отговор)

4-16. За реакцията C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 константата на скоростта при температура 298,2 K е равна на 0,765 l/(mol. min), а при температура от 328.2 K - 35.5 l/(mol min). Намерете енергията на активиране на тази реакция и константата на скоростта при температура 313,2 K. (отговор)

4-17. Веществото се разлага по два успоредни пътя с константи на скоростта к 1 и к 2. Каква е разликата в енергиите на активиране на тези две реакции, ако при 10 o C к 1 /к 2 = 10, а при 40 o C к 1 /к 2 = 0,1? (отговор)

4-18. При две реакции от един и същи ред разликата в енергиите на активиране е д 2 - д 1 = 40 kJ/mol. При температура 293 K съотношението на скоростните константи е к 1 /к 2 = 2. При каква температура константите на скоростта стават равни? ​​(отговор)

4-19. Разлагането на ацетон дикарбоксилна киселина във воден разтвор е реакция от първи ред. Скоростните константи на тази реакция са измерени при различни температури:

Изчислете енергията на активиране и предекспоненциалния фактор. Какъв е времето на полуразпад при 25 o C?