Изчислете как ще се промени температурният коефициент на реакцията. Температурна зависимост на скоростта на реакцията

Скоростта на химичните реакции се увеличава с повишаване на температурата. Увеличаването на скоростта на реакцията с температурата може да се оцени с помощта на правилото на van't Hoff. Според правилото повишаването на температурата с 10 градуса увеличава константата на скоростта на реакцията 2-4 пъти:

Това правило не се изпълнява 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 разлагане на лекарството. Това съкращава времето за определяне на срока на годност на лекарството.

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

Като се има предвид, че масата на разграденото лекарство е една и съща за стандартни и реални условия на съхранение, скоростите на разлагане могат да бъдат изразени с уравненията:

Ако приемем, че T=298+10n, където n = 1,2,3…,

Получете крайния израз за срока на годност на лекарството при стандартни условия 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 е необходим сблъсък между молекулите на изходните вещества, като броят на сблъсъците се определя от интензивността на топлинното движение на молекулите, т.е. зависим от температурата. Но не всеки сблъсък на молекули води до химическа трансформация: само активният сблъсък води до това.

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 предадена 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-голям е Ea, толкова по-ниска е константата на скоростта и толкова по-значително се отразява промяната в температурата.

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

k=Ae–Ea/RT, където A е предекспоненциалният фактор; Ea е енергията на активиране, R е универсалната газова константа, равна на 8,31 j/mol; Т е абсолютната температура;

e е основата на естествените логаритми.

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

(минус преди цяла дроб)

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 тангенс на наклона на логаритмичната зависимост на скоростта на реакцията от реципрочната температура, тогава се прави същото с уравнението , получаваме:

Характеристики на хетерогенните реакции. Скоростта на хетерогенните реакции и факторите, които я определят. Кинетични и дифузионни области на хетерогенни процеси. Примери за хетерогенни реакции от интерес за фармацията.

ХЕТЕРОГЕННИ РЕАКЦИИ, хим. реакции, включващи вещества в разг. фази и съставляващи заедно хетерогенна система. Типични хетерогенни реакции: термични. разлагане на соли до образуване на газообразни и твърди продукти (напр. CaCO3 -> CaO + CO2), редукция на метални оксиди с водород или въглерод (напр. PbO + C -> Pb + CO), разтваряне на метали в киселини (напр. Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), взаимодействие. твърди реактиви (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). В специален клас се разграничават хетерогенни каталитични реакции, протичащи на повърхността на катализатора; в този случай реагентите и продуктите може да не са в различни фази. Посока, в реакцията N2 + + 3H2 -> 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 реагентите на интерфейса. Кинетиката на всяка хетерогенна реакция се определя като скоростта на самия химикал. трансформации и процеси на пренос (дифузия), необходими за попълване на потреблението на реагенти 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 името на специфичната скорост на реакцията, изчислена за единица повърхност (или обем) на реакцията. зони, не се променя във времето; за прости (едноетапни) реакции може да бъде определени въз основа на действащите маси на закона. Този закон не е изпълнен, ако дифузията на веществата протича по-бавно от химическата. област; в този случай наблюдаваната скорост на хетерогенната реакция се описва от уравненията на кинетиката на дифузията.

Скоростта на хетерогенна реакция е количеството вещество, което влиза в реакция или се образува по време на реакция за единица време на единица площ от фазовата повърхност.

Фактори, влияещи върху скоростта на химичната реакция:

Естеството на реагентите

Концентрацията на реагентите,

температура,

Наличието на катализатор.

Vheterog = Δp(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 част от реакцията завършва за 16 минути. Приемайки температурния коефициент на скоростта на реакцията равен на 2,5, изчислете колко време ще завърши тази реакция, ако се проведе: а) при 20 0 °С; б) при 80°C.
Решение:
Според правилото на Вант Хоф зависимостта на скоростта от температурата се изразява с уравнението:

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

а) Като се има предвид, че скоростта на химична реакция при дадена температура е обратно пропорционална на продължителността на протичането й, ние заместваме данните, дадени в условието 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 правопропорционална на продължителността на протичането й, ние заместваме данните, дадени в условието на проблема, във формула, която изразява количествено правило на ван'т Хоф, получаваме:

Отговор: а) при 200 0 С t2 = 9,8 s; б) при 80 0 С 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) кога се променят концентрациите на реагентите?
Решение:
Константата на скоростта на реакцията е стойност, която зависи от природата на реагентите, от температурата и от наличието на катализатори и не зависи от концентрацията на реагентите. Тя може да бъде равна на скоростта на реакцията, когато концентрациите на реагентите са равни на единица (1 mol/l).

а) Когато един катализатор се замени с друг, скоростта на дадена химична реакция ще се промени или ще се увеличи. Ако се използва катализатор, скоростта на химическата реакция ще се увеличи, тогава съответно стойността на константата на скоростта на реакцията също ще се увеличи. Промяна в стойността на константата на скоростта на реакцията също ще настъпи, когато един катализатор се замени с друг, което ще увеличи или намали скоростта на тази реакция спрямо оригиналния катализатор.

б) Когато концентрацията на реагентите се промени, стойностите на скоростта на реакцията ще се променят и 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 се променя чрез повишаване или понижаване на температурата, съответно понижаване или повишаване. Катализаторите намаляват енергията на активиране, докато инхибиторите я понижават.

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

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 в 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 протича с отделяне на топлина?
Решение:
Разликата между енергиите на активиране на директните и обратните реакции е равна на топлинния ефект: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Тази реакция протича с отделяне 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, а 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 е енергията на активиране, k и k" са константите на скоростта на реакцията, T е температурата в K (298).
Замествайки данните от 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 част от реакцията завършва за 16 минути. Приемайки температурния коефициент на скоростта на реакцията равен на 2,5, изчислете колко време ще завърши тази реакция, ако се проведе: а) при 20 0 °С; б) при 80°C.
Решение:
Според правилото на Вант Хоф зависимостта на скоростта от температурата се изразява с уравнението:

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

а) Като се има предвид, че скоростта на химична реакция при дадена температура е обратно пропорционална на продължителността на протичането й, ние заместваме данните, дадени в условието 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 правопропорционална на продължителността на протичането й, ние заместваме данните, дадени в условието на проблема, във формула, която изразява количествено правило на ван'т Хоф, получаваме:

Отговор: а) при 200 0 С t2 = 9,8 s; б) при 80 0 С 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) кога се променят концентрациите на реагентите?
Решение:
Константата на скоростта на реакцията е стойност, която зависи от природата на реагентите, от температурата и от наличието на катализатори и не зависи от концентрацията на реагентите. Тя може да бъде равна на скоростта на реакцията, когато концентрациите на реагентите са равни на единица (1 mol/l).

а) Когато един катализатор се замени с друг, скоростта на дадена химична реакция ще се промени или ще се увеличи. Ако се използва катализатор, скоростта на химическата реакция ще се увеличи, тогава съответно стойността на константата на скоростта на реакцията също ще се увеличи. Промяна в стойността на константата на скоростта на реакцията също ще настъпи, когато един катализатор се замени с друг, което ще увеличи или намали скоростта на тази реакция спрямо оригиналния катализатор.

б) Когато концентрацията на реагентите се промени, стойностите на скоростта на реакцията ще се променят и 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 се променя чрез повишаване или понижаване на температурата, съответно понижаване или повишаване. Катализаторите намаляват енергията на активиране, докато инхибиторите я понижават.

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

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 в 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 протича с отделяне на топлина?
Решение:
Разликата между енергиите на активиране на директните и обратните реакции е равна на топлинния ефект: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Тази реакция протича с отделяне 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, а 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 е енергията на активиране, k и k" са константите на скоростта на реакцията, T е температурата в K (298).
Замествайки данните от 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: с повишаване на температурата с 10 K скоростта на повечето химични реакции се увеличава 2-4 пъти.

Математическа нотация на правилото И. ван'т Хоф:

γ 10 \u003d (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 биосистемите се използват температурни коефициенти γ 2 , γ 3 , γ 5 . За сравнение те се довеждат до γ ​​10.

Зависимостта на скоростта на реакцията от температурата, в съответствие с правилото на van't Hoff, може да бъде представена чрез уравнението:

V 2 /V 1 \u003d 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 броят на сблъсъците леко се увеличава с повишаване на температурата. 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). Енергия на активиране - излишък, в сравнение със средната стойност, енергията, необходима за влизане на реагиращи вещества в реакция, когато се сблъскат. Енергията на активиране се измерва в килоджаули на мол (kJ/mol). Обикновено E е от 40 до 200 kJ/mol.

Енергийната диаграма на екзотермичните и ендотермичните реакции е показана на фиг. 2.3. За всеки химичен процес е възможно да се разграничат началното, междинното и крайното 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 материали (реагенти) е ΔН, топлината 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 – екзотермична Б – ендотермична

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 е бавна; 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 претърпява трансформация, което е малък спрямо размера си.

Ако константите на скоростта k 1 и k 2 са известни при температури T 1 и T 2 , 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 естествената биозащита на системата от влиянието на чужди вещества, т.е. реакциите, естествени за тялото, 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 хода на биохимичните процеси.

От качествени съображения е ясно, че скоростта на реакциите трябва да нараства с повишаване на температурата, тъй като в този случай енергията на сблъскващите се частици се увеличава и вероятността да настъпи химическа трансформация по време на сблъсъка 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 Хофсе крие във факта, че при нагряване с 10 ° C скоростта на повечето химични реакции се увеличава 2-4 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 Арениусописващ 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 някаква прагова енергия: грубо казано, ако енергията на сблъскващи се частици е по-малка от Е А, тогава реакцията няма да настъпи по време на сблъсъка, ако енергията надвишава Е А, реакцията ще настъпи. Енергията на активиране не зависи от температурата.

Графична зависимост к(T) както следва:

При ниски температури химичните 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. Уравнение (4.2) предполага:

. (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 експерименталните данни в координати ln к - 1/T. Тангенса на наклона на получената права линия е - Е А / Р.

За някои реакции предекспоненциалният фактор зависи слабо от температурата. В този случай т.нар експериментална 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 van't Hoff.

Решение. Нека представим правилото на van't Hoff (4.1) като степенна зависимост на константата на скоростта:

,

Където б- постоянна стойност. Нека сравним този израз с уравнението на Арениус (4.2), приемайки стойност ~ д = 2.718:

.

Нека вземем натуралния логаритъм на двете части на това приблизително равенство:

.

Диференцирайки 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 70°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 като степен на преобразуване, както следва:

,

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

Където Е А= 60 kJ/mol, T 1 = 343K, T 1 = 60 минути, a 1 = 0,4, T 2 = 120 минути, а 2 = 0,8. Разделете едното уравнение на другото и вземете логаритъм:

Замествайки горните количества в този израз, намираме T 2 \u003d 333 K \u003d 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 увеличаването 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 = 272,05K T 2 = T 2 + 273.15 = 275.35K:

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

4-1. Използвайки правилото на van't Hoff, изчислете при каква температура реакцията ще завърши след 15 минути, ако при 20 ° C са необходими 2 часа.Температурният коефициент на скоростта 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 С а) при 300 К; б) при 1000 K? (отговор)

4-4. Реакцията от първи ред има енергия на активиране от 25 kcal/mol и предекспоненциален фактор от 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 помощта на 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 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. В необратима реакция от 1-ви ред за 20 минути при 125°C степента на превръщане на изходния материал е 60%, а при 145°C същата степен на превръщане се постига за 5,5 min. Намерете константите на скоростта и енергията на активиране на тази реакция. (Отговор)

4-9. Реакцията от 1-ви ред при температура 25 ° 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 ° C завършва със 70% за 15 минути. При каква температура реакцията ще завърши 50% за 15 минути, ако енергията на активиране е 50 kJ/mol? (Отговор)

4-11. Скоростната константа на реакцията от първи ред е 4,02. 10 -4 s -1 при 393 К и 1,98 . 10 -3 s -1 при 413 K. Изчислете предекспоненциалния фактор за тази реакция. (Отговор)

4-12. За реакцията H 2 + I 2 2HI константата на скоростта при температура 683 K е 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

Стъпката, определяща скоростта, 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 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 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 между 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 \u003d 2. При каква температура константите на скоростта ще станат 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 полуживотът при 25°C?