Τύπος συντελεστή θερμοκρασίας αντίδρασης. Συντελεστής θερμοκρασίας του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης (κανόνας van't Hoff)

Πρόβλημα 336.
Στους 150°C, κάποια αντίδραση ολοκληρώνεται σε 16 λεπτά. Λαμβάνοντας το συντελεστή θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης ίσο με 2,5, υπολογίστε μετά από ποιο χρονικό διάστημα θα τελειώσει αυτή η αντίδραση εάν πραγματοποιηθεί: α) στους 20 0 °C; β) στους 80°C.
Διάλυμα:
Σύμφωνα με τον κανόνα του van't Hoff, η εξάρτηση της ταχύτητας από τη θερμοκρασία εκφράζεται με την εξίσωση:

v t και k t - σταθερά ταχύτητας και ταχύτητας της αντίδρασης σε θερμοκρασία t°C. v (t + 10) και k (t + 10) είναι οι ίδιες τιμές σε θερμοκρασία (t + 10 0 C). - συντελεστής θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης, η τιμή του οποίου για τις περισσότερες αντιδράσεις κυμαίνεται από 2 – 4.

α) Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης σε μια δεδομένη θερμοκρασία είναι αντιστρόφως ανάλογος με τη διάρκεια της εμφάνισής της, αντικαθιστούμε τα δεδομένα που δίνονται στη δήλωση προβλήματος με έναν τύπο που εκφράζει ποσοτικά τον κανόνα του Van’t Hoff, λαμβάνουμε:

β) Επειδή αυτή η αντίδραση προχωρά με μείωση της θερμοκρασίας, τότε σε μια δεδομένη θερμοκρασία ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογος με τη διάρκεια της εμφάνισής της, αντικαθιστούμε τα δεδομένα που δίνονται στη δήλωση προβλήματος με τον τύπο που εκφράζει ποσοτικά το φορτηγό Κανόνας t Hoff, παίρνουμε:

Απάντηση: α) στους 200 0 C t2 = 9,8 s; β) στους 80 0 C t3 = 162 h 1 min 16 s.

Πρόβλημα 337.
Θα αλλάξει η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης: α) κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο; β) όταν αλλάζουν οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων ουσιών;
Διάλυμα:
Η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης είναι μια τιμή που εξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων ουσιών, τη θερμοκρασία και την παρουσία καταλυτών και δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ουσιών. Μπορεί να είναι ίσος με τον ρυθμό αντίδρασης στην περίπτωση που οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων είναι ίσες με μονάδα (1 mol/l).

α) Κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο, ο ρυθμός μιας δεδομένης χημικής αντίδρασης θα αλλάξει ή θα αυξηθεί. Εάν χρησιμοποιηθεί ένας καταλύτης, ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης θα αυξηθεί και η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης θα αυξηθεί αντίστοιχα. Μια αλλαγή στην τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης θα συμβεί επίσης κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο, η οποία θα αυξήσει ή θα μειώσει τον ρυθμό αυτής της αντίδρασης σε σχέση με τον αρχικό καταλύτη.

β) Όταν η συγκέντρωση των αντιδρώντων μεταβάλλεται, οι τιμές του ρυθμού αντίδρασης θα αλλάξουν, αλλά η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης δεν θα αλλάξει.

Πρόβλημα 338.
Η θερμική επίδραση μιας αντίδρασης εξαρτάται από την ενέργεια ενεργοποίησής της; Να αιτιολογήσετε την απάντηση.
Διάλυμα:
Το θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης εξαρτάται μόνο από τις αρχικές και τελικές καταστάσεις του συστήματος και δεν εξαρτάται από τα ενδιάμεσα στάδια της διαδικασίας. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η περίσσεια ενέργειας που πρέπει να έχουν τα μόρια των ουσιών προκειμένου η σύγκρουσή τους να οδηγήσει στο σχηματισμό μιας νέας ουσίας. Η ενέργεια ενεργοποίησης μπορεί να αλλάξει αυξάνοντας ή μειώνοντας τη θερμοκρασία, μειώνοντας ή αυξάνοντάς την ανάλογα. Οι καταλύτες μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης και οι αναστολείς τη μειώνουν.

Έτσι, μια αλλαγή στην ενέργεια ενεργοποίησης οδηγεί σε αλλαγή στον ρυθμό αντίδρασης, αλλά όχι σε αλλαγή στη θερμική επίδραση της αντίδρασης. Η θερμική επίδραση μιας αντίδρασης είναι μια σταθερή τιμή και δεν εξαρτάται από αλλαγές στην ενέργεια ενεργοποίησης για μια δεδομένη αντίδραση. Για παράδειγμα, η αντίδραση για το σχηματισμό αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο έχει τη μορφή:

Αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη, > 0). Η αντίδραση προχωρά με μείωση του αριθμού των μορίων των σωματιδίων που αντιδρούν και του αριθμού των γραμμομορίων αερίων ουσιών, γεγονός που οδηγεί το σύστημα από μια λιγότερο σταθερή κατάσταση σε μια πιο σταθερή, η εντροπία μειώνεται,< 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:

Πρόβλημα 339.
Για ποια αντίδραση, άμεση ή αντίστροφη, η ενέργεια ενεργοποίησης είναι μεγαλύτερη εάν η άμεση αντίδραση απελευθερώνει θερμότητα;
Διάλυμα:
Η διαφορά μεταξύ των ενεργειών ενεργοποίησης της μπροστινής και της αντίστροφης αντίδρασης είναι ίση με το θερμικό αποτέλεσμα: H = E a(αναθ.) - E a(αναθ.) . Αυτή η αντίδραση συμβαίνει με την απελευθέρωση θερμότητας, δηλ. είναι εξώθερμος,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
Ε α(π.χ.)< Е а(обр.) .

Απάντηση:Ε α(π.χ.)< Е а(обр.) .

Πρόβλημα 340.
Πόσες φορές θα αυξηθεί ο ρυθμός μιας αντίδρασης που συμβαίνει στα 298 K εάν η ενέργεια ενεργοποίησής της μειωθεί κατά 4 kJ/mol;
Διάλυμα:
Ας υποδηλώσουμε τη μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης με Ea και τις σταθερές του ρυθμού αντίδρασης πριν και μετά τη μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης κατά k και k, αντίστοιχα." Χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius, λαμβάνουμε:

Ea - ενέργεια ενεργοποίησης, k και k" - σταθερές ταχύτητας αντίδρασης, T - θερμοκρασία σε K (298).
Αντικαθιστώντας τα δεδομένα του προβλήματος στην τελευταία εξίσωση και εκφράζοντας την ενέργεια ενεργοποίησης σε τζάουλ, υπολογίζουμε την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης:

Απάντηση: 5 φορές.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση

Στο ανθρώπινο σώμα, χιλιάδες ενζυματικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε ένα ζωντανό κύτταρο. Ωστόσο, σε μια αλυσίδα πολλαπλών σταδίων διεργασιών, η διαφορά μεταξύ των ρυθμών των μεμονωμένων αντιδράσεων είναι αρκετά μεγάλη. Έτσι, της σύνθεσης των μορίων πρωτεΐνης σε ένα κύτταρο προηγούνται τουλάχιστον δύο ακόμη στάδια: η σύνθεση του RNA μεταφοράς και η σύνθεση των ριβοσωμάτων. Αλλά ο χρόνος κατά τον οποίο η συγκέντρωση των μορίων t-RNA διπλασιάζεται είναι 1,7 λεπτά, των μορίων πρωτεΐνης - 17 λεπτά και των ριβοσωμάτων - 170 λεπτά. Ο ρυθμός της συνολικής διαδικασίας του αργού (περιοριστικού) σταδίου, στο παράδειγμά μας - ο ρυθμός σύνθεσης ριβοσώματος. Η παρουσία μιας περιοριστικής αντίδρασης παρέχει υψηλή αξιοπιστία και ευελιξία στον έλεγχο χιλιάδων αντιδράσεων που συμβαίνουν στο κύτταρο. Αρκεί να παρακολουθείτε και να ρυθμίζετε μόνο τα πιο αργά από αυτά. Αυτή η μέθοδος ρύθμισης του ρυθμού σύνθεσης πολλαπλών σταδίων ονομάζεται ελάχιστη αρχή. Σας επιτρέπει να απλοποιήσετε σημαντικά και να κάνετε το σύστημα αυτόματης ρύθμισης στο κλουβί πιο αξιόπιστο.

Ταξινομήσεις αντιδράσεων που χρησιμοποιούνται στην κινητική: αντιδράσεις, ομοιογενείς, ετερογενείς και μικροετερογενείς. Οι αντιδράσεις είναι απλές και σύνθετες (παράλληλες, διαδοχικές, συζυγείς, αλυσιδωτές). Μοριακή δράση στοιχειώδους αντίδρασης. Κινητικές εξισώσεις. Σειρά αντίδρασης. Χρόνος ημιζωής

Μικροετερογενείς αντιδράσεις –

Η μοριακή ικανότητα μιας αντίδρασης καθορίζεται από τον αριθμό των μορίων που εισέρχονται σε μια χημική αλληλεπίδραση σε μια στοιχειώδη αντίδραση. Σε αυτή τη βάση, οι αντιδράσεις χωρίζονται σε μονομοριακές, διμοριακές και τριμοριακές.

Τότε οι αντιδράσεις τύπου Α -> Β θα είναι μονομοριακές, για παράδειγμα:

α) C16H34 (t°C) -> Cg H18 + C8H16 - αντίδραση πυρόλυσης υδρογονάνθρακα.

β) CaC0 3 (t°C) -> CaO + C0 2 - θερμική αποσύνθεση ανθρακικού ασβεστίου.
Οι αντιδράσεις τύπου A + B -> C ή 2A -> C - είναι διμοριακές, για παράδειγμα:
α) C + 0 2 -> C0 2; β) 2H 2 0 2 -> 2H 2 0 + 0 2, κ.λπ.

Οι τριμοριακές αντιδράσεις περιγράφονται με γενικές εξισώσεις όπως:

α) A + B + C D; β) 2A + B D; γ) 3Α Δ.

Για παράδειγμα: α) 2Η 2 + 0 2 2Η 2 0; β) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0.

Ο ρυθμός των αντιδράσεων ανάλογα με τη μοριακότητα θα εκφραστεί με τις εξισώσεις: α) V = έως CA - για μια μονομοριακή αντίδραση. β) V = σε C A C σε ή γ) V = σε C 2 A - για μια διμοριακή αντίδραση. δ) V = k C C σε C e ε) V = k C 2 A C in ή στ) V = k C 3 A - για τριμοριακή αντίδραση.

Μοριακότητα είναι ο αριθμός των μορίων που αντιδρούν σε μια στοιχειώδη χημική δράση.

Συχνά η μοριακότητα μιας αντίδρασης είναι δύσκολο να καθοριστεί, επομένως χρησιμοποιείται ένα πιο επίσημο σημάδι - η σειρά της χημικής αντίδρασης.

Η σειρά της αντίδρασης είναι ίση με το άθροισμα των εκθετών των δυνάμεων συγκέντρωσης στην εξίσωση που εκφράζει την εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων (κινητική εξίσωση).

Η σειρά της αντίδρασης τις περισσότερες φορές δεν συμπίπτει με τη μοριακότητα λόγω του γεγονότος ότι ο μηχανισμός αντίδρασης, δηλαδή η «στοιχειώδης πράξη» της αντίδρασης (δείτε τον ορισμό του σημείου μοριακής μοριακής ικανότητας), είναι δύσκολο να καθοριστεί.

Ας εξετάσουμε ορισμένα παραδείγματα που επεξηγούν αυτή τη θέση.

1. Ο ρυθμός διάλυσης των κρυστάλλων περιγράφεται με κινητικές εξισώσεις μηδενικής τάξης, παρά τη μονομοριακή φύση της αντίδρασης: AgCl (TB) ->Ag + + CI", V = k C(AgCl (TB p= k"C (AgCl (ra)) - p - πυκνότητα και είναι σταθερή τιμή, δηλαδή ο ρυθμός διάλυσης δεν εξαρτάται από την ποσότητα (συγκέντρωση) της διαλυμένης ουσίας.

2. Η αντίδραση υδρόλυσης της σακχαρόζης: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (γλυκόζη) + C 6 H 12 0 6 (φρουκτόζη) είναι μια διμοριακή αντίδραση, αλλά η κινητική της περιγράφεται από την κινητική πρώτης τάξης εξίσωση: V = k*C cax, αφού υπό πειραματικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένου του σώματος, η συγκέντρωση του νερού είναι σταθερή τιμή C(H 2 0) - const.

3.
Η αντίδραση αποσύνθεσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου, η οποία συμβαίνει με τη συμμετοχή καταλυτών, τόσο ανόργανων ιόντων Fe 3+, Cu 2+ μεταλλικής πλατίνας όσο και βιολογικών ενζύμων, για παράδειγμα καταλάσης, έχει τη γενική μορφή:

2H 2 0 2 -> 2H 2 0 + O δηλ. είναι διμοριακό.

Εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη συγκέντρωση. Κινητικές εξισώσεις αντιδράσεων πρώτης, δεύτερης και μηδενικής τάξης. Πειραματικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό του ρυθμού και της σταθεράς ταχύτητας των αντιδράσεων.

Εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη θερμοκρασία. Κανόνας Van't Hoff. Θερμοκρασιακός συντελεστής ταχύτητας αντίδρασης και χαρακτηριστικά του για βιοχημικές διεργασίες.

γ-συντελεστής θερμοκρασίας της ταχύτητας αντίδρασης.

Η φυσική έννοια της τιμής γ είναι ότι δείχνει πόσες φορές αλλάζει ο ρυθμός αντίδρασης με μια αλλαγή στη θερμοκρασία για κάθε 10 μοίρες.

15. Η έννοια της θεωρίας των ενεργών συγκρούσεων. Ενεργειακό προφίλ της αντίδρασης. ενέργεια ενεργοποίησης? Εξίσωση Arrhenius. Ο ρόλος του στερικού παράγοντα. Η έννοια της θεωρίας της μεταβατικής κατάστασης.

Η σχέση μεταξύ της σταθεράς ρυθμού, της ενέργειας ενεργοποίησης και της θερμοκρασίας περιγράφεται από την εξίσωση Arrhenius: k T = k 0 *Ae~ E / RT, όπου k t και k 0 είναι οι σταθερές ρυθμού στη θερμοκρασία T και T e είναι η βάση του φυσικός λογάριθμος, το Α είναι ο στερικός παράγοντας.

Ο στερικός παράγοντας Α καθορίζει την πιθανότητα σύγκρουσης δύο σωματιδίων που αντιδρούν στο ενεργό κέντρο του μορίου. Αυτός ο παράγοντας είναι ιδιαίτερα σημαντικός για βιοχημικές αντιδράσεις με βιοπολυμερή. Στις αντιδράσεις οξέος-βάσης, το ιόν Η+ πρέπει να αντιδράσει με την τερματική καρβοξυλική ομάδα - COO." Ωστόσο, δεν θα οδηγήσει σε αυτή την αντίδραση κάθε σύγκρουση του ιόντος Η + με ένα μόριο πρωτεΐνης. Μόνο εκείνες οι συγκρούσεις που συμβαίνουν απευθείας σε ορισμένα σημεία των μακρομορίων θα είναι αποτελεσματικά, που ονομάζονται ενεργά κέντρα.

Από την εξίσωση Arrhenius προκύπτει ότι όσο χαμηλότερη είναι η ενέργεια ενεργοποίησης Ε και όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία Τ της διεργασίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η σταθερά του ρυθμού.

Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Μπορείτε να υπολογίσετε την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης με τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας τον κανόνα του Van't Hoff. Σύμφωνα με τον κανόνα, η αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 μοίρες αυξάνει τη σταθερά του ρυθμού αντίδρασης κατά 2-4 φορές:

Αυτός ο κανόνας δεν ισχύει σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν η σταθερά του ρυθμού σχεδόν δεν αλλάζει με τη θερμοκρασία.

Ο κανόνας του Van't Hoff σάς επιτρέπει να προσδιορίζετε γρήγορα τη διάρκεια ζωής ενός φαρμάκου. Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει τον ρυθμό αποσύνθεσης του φαρμάκου. Αυτό μειώνει το χρόνο που χρειάζεται για να καθοριστεί η διάρκεια ζωής του φαρμάκου.

Η μέθοδος είναι ότι το φάρμακο διατηρείται σε υψηλή θερμοκρασία Τ για ορισμένο χρόνο tT, η ποσότητα του αποσυντεθειμένου φαρμάκου m βρίσκεται και υπολογίζεται εκ νέου σε μια τυπική θερμοκρασία αποθήκευσης 298Κ. Θεωρώντας τη διαδικασία της αποσύνθεσης του φαρμάκου ως αντίδραση πρώτης τάξης, ο ρυθμός στην επιλεγμένη θερμοκρασία T και T = 298 K εκφράζεται:

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μάζα του αποσυντεθειμένου φαρμάκου είναι ίδια για τις τυπικές και πραγματικές συνθήκες αποθήκευσης, ο ρυθμός αποσύνθεσης μπορεί να εκφραστεί ως:

Λαμβάνοντας T=298+10n, όπου n = 1,2,3…,

Η τελική έκφραση για τη διάρκεια ζωής του φαρμάκου υπό τυπικές συνθήκες 298Κ λαμβάνεται:

Θεωρία ενεργών συγκρούσεων. Ενέργεια ενεργοποίησης. Εξίσωση Arrhenius. Σχέση ταχύτητας αντίδρασης και ενέργειας ενεργοποίησης.

Η θεωρία των ενεργών συγκρούσεων διατυπώθηκε από τον S. Arrhenius το 1889. Αυτή η θεωρία βασίζεται στην ιδέα ότι για να συμβεί μια χημική αντίδραση, είναι απαραίτητες οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων των αρχικών ουσιών και ο αριθμός των συγκρούσεων καθορίζεται από την ένταση της θερμικής κίνησης των μορίων, δηλ. εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Αλλά δεν οδηγεί κάθε σύγκρουση μορίων σε χημικό μετασχηματισμό: μόνο μια ενεργή σύγκρουση οδηγεί σε αυτόν.

Οι ενεργές συγκρούσεις είναι συγκρούσεις που συμβαίνουν, για παράδειγμα, μεταξύ των μορίων Α και Β με μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που πρέπει να έχουν τα μόρια των αρχικών ουσιών για να είναι ενεργή η σύγκρουσή τους ονομάζεται ενεργειακός φραγμός της αντίδρασης.

Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η περίσσεια ενέργειας που μπορεί να μεταδοθεί ή να μεταφερθεί σε ένα mole μιας ουσίας.

Η ενέργεια ενεργοποίησης επηρεάζει σημαντικά την τιμή της σταθεράς του ρυθμού αντίδρασης και την εξάρτησή της από τη θερμοκρασία: όσο μεγαλύτερη είναι η Ea, τόσο μικρότερη είναι η σταθερά ταχύτητας και τόσο πιο σημαντικά την επηρεάζει η αλλαγή θερμοκρασίας.

Η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης σχετίζεται με την ενέργεια ενεργοποίησης με μια σύνθετη σχέση που περιγράφεται από την εξίσωση Arrhenius:

k=Aе–Ea/RT, όπου Α είναι ο προεκθετικός παράγοντας. Ea είναι η ενέργεια ενεργοποίησης, R είναι η καθολική σταθερά αερίου ίση με 8,31 J/mol. T – απόλυτη θερμοκρασία.

e-βάση φυσικών λογαρίθμων.

Ωστόσο, οι παρατηρούμενες σταθερές ταχύτητας αντίδρασης είναι συνήθως πολύ μικρότερες από αυτές που υπολογίζονται από την εξίσωση Arrhenius. Επομένως, η εξίσωση για τη σταθερά του ρυθμού αντίδρασης τροποποιείται ως εξής:

(μείον πριν από όλα τα κλάσματα)

Ο πολλαπλασιαστής προκαλεί την εξάρτηση από τη θερμοκρασία της σταθεράς ρυθμού να διαφέρει από την εξίσωση Arrhenius. Εφόσον η ενέργεια ενεργοποίησης Arrhenius υπολογίζεται ως η κλίση της λογαριθμικής εξάρτησης του ρυθμού αντίδρασης από την αντίστροφη θερμοκρασία, τότε κάνουμε το ίδιο με την εξίσωση , παίρνουμε:

Χαρακτηριστικά ετερογενών αντιδράσεων. Ο ρυθμός των ετερογενών αντιδράσεων και οι καθοριστικοί του παράγοντες. Περιοχές κινητικής και διάχυσης ετερογενών διεργασιών. Παραδείγματα ετερογενών αντιδράσεων που ενδιαφέρουν τη φαρμακευτική.

ΕΤΕΡΟΓΕΝΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ, χημ. αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ουσίες σε αποσύνθεση. φάσεις και συνθέτουν συλλογικά ένα ετερογενές σύστημα. Τυπικές ετερογενείς αντιδράσεις: θερμικές. αποσύνθεση αλάτων με σχηματισμό αέριων και στερεών προϊόντων (για παράδειγμα, CaCO3 -> CaO + CO2), αναγωγή οξειδίων μετάλλων με υδρογόνο ή άνθρακα (για παράδειγμα, PbO + C -> Pb + CO), διάλυση μετάλλων σε οξέα (για παράδειγμα, Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), αλληλεπίδραση. στερεά αντιδραστήρια (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Μια ειδική κατηγορία περιλαμβάνει ετερογενείς καταλυτικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην επιφάνεια του καταλύτη. Επιπλέον, τα αντιδρώντα και τα προϊόντα μπορεί να μην βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Κατεύθυνση, κατά τη διάρκεια της αντίδρασης N2 + + ZH2 -> 2NH3 που εμφανίζεται στην επιφάνεια ενός καταλύτη σιδήρου, τα αντιδρώντα και το προϊόν της αντίδρασης βρίσκονται στην αέρια φάση και σχηματίζουν ένα ομοιογενές σύστημα.

Τα χαρακτηριστικά των ετερογενών αντιδράσεων οφείλονται στη συμμετοχή συμπυκνωμένων φάσεων σε αυτές. Αυτό καθιστά δύσκολη την ανάμειξη και τη μεταφορά αντιδραστηρίων και προϊόντων. είναι δυνατή η ενεργοποίηση των μορίων του αντιδραστηρίου στη διεπιφάνεια. Η κινητική κάθε ετερογενούς αντίδρασης καθορίζεται από την ταχύτητα της ίδιας της χημικής ουσίας. μετασχηματισμούς, καθώς και με διαδικασίες μεταφοράς (διάχυση) που είναι απαραίτητες για την αναπλήρωση της κατανάλωσης των αντιδρώντων ουσιών και την απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης από τη ζώνη αντίδρασης. Απουσία εμποδίων διάχυσης, ο ρυθμός μιας ετερογενούς αντίδρασης είναι ανάλογος με το μέγεθος της ζώνης αντίδρασης. αυτός είναι ο ειδικός ρυθμός αντίδρασης που υπολογίζεται ανά μονάδα επιφάνειας (ή όγκου) της αντίδρασης. ζώνες, δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. για απλές (ενός σταδίου) αντιδράσεις μπορεί να είναι καθορίζεται με βάση τον ισχύοντα μαζικό νόμο. Αυτός ο νόμος δεν ικανοποιείται εάν η διάχυση των ουσιών εξελίσσεται πιο αργά από τη χημική. περιοχή; Στην περίπτωση αυτή, ο παρατηρούμενος ρυθμός μιας ετερογενούς αντίδρασης περιγράφεται από τις εξισώσεις της κινητικής διάχυσης.

Ο ρυθμός μιας ετερογενούς αντίδρασης είναι η ποσότητα της ουσίας που αντιδρά ή σχηματίζεται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα επιφάνειας της φάσης.

Παράγοντες που επηρεάζουν τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης:

Η φύση των αντιδρώντων

συγκέντρωση αντιδραστηρίου,

Θερμοκρασία,

Παρουσία καταλύτη.

Vheterogen = Δπ(S Δt), όπου Vheterog είναι ο ρυθμός αντίδρασης σε ένα ετερογενές σύστημα. n είναι ο αριθμός των mol οποιασδήποτε από τις ουσίες που προκύπτουν από την αντίδραση. V είναι ο όγκος του συστήματος. t - χρόνος; S είναι η επιφάνεια της φάσης στην οποία συμβαίνει η αντίδραση. Δ - πρόσημο αύξησης (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Εργασία Αρ. 1. Η αλληλεπίδραση με το ελεύθερο οξυγόνο οδηγεί στο σχηματισμό υψηλά τοξικού διοξειδίου του αζώτου //, αν και αυτή η αντίδραση εξελίσσεται αργά υπό φυσιολογικές συνθήκες και σε χαμηλές συγκεντρώσεις δεν παίζει σημαντικό ρόλο στην τοξική βλάβη στα κύτταρα, ωστόσο, οι παθογόνες επιδράσεις αυξάνονται απότομα με υπερπαραγωγή. Προσδιορίστε πόσες φορές αυξάνεται ο ρυθμός αλληλεπίδρασης του οξειδίου του αζώτου (II) με το οξυγόνο όταν η πίεση στο μείγμα των αρχικών αερίων διπλασιαστεί, εάν ο ρυθμός αντίδρασης περιγράφεται από την εξίσωση ?

Διάλυμα.

1. Ο διπλασιασμός της πίεσης ισοδυναμεί με διπλασιασμό της συγκέντρωσης ( Με) Και . Επομένως, οι ρυθμοί αλληλεπίδρασης που αντιστοιχούν και θα λάβουν, σύμφωνα με το νόμο της μαζικής δράσης, τις εκφράσεις: Και

Απάντηση. Η ταχύτητα αντίδρασης θα αυξηθεί 8 φορές.

Εργασία Αρ. 2. Πιστεύεται ότι η συγκέντρωση χλωρίου (πρασινωπό αέριο με έντονη οσμή) στον αέρα πάνω από 25 ppm είναι επικίνδυνη για τη ζωή και την υγεία, αλλά υπάρχουν ενδείξεις ότι εάν ο ασθενής έχει αναρρώσει από οξεία σοβαρή δηλητηρίαση με αυτό το αέριο, τότε δεν παρατηρούνται υπολειμματικές επιδράσεις. Προσδιορίστε πώς θα αλλάξει ο ρυθμός της αντίδρασης που συμβαίνει στην αέρια φάση εάν αυξήσετε κατά 3 φορές: συγκέντρωση, συγκέντρωση, 3) πίεση / /;

Διάλυμα.

1. Αν συμβολίσουμε τις συγκεντρώσεις και αντίστοιχα με και , τότε η έκφραση για τον ρυθμό αντίδρασης θα έχει τη μορφή: .

2. Αφού αυξηθούν οι συγκεντρώσεις κατά 3 φορές, θα είναι ίσες για και για . Επομένως, η έκφραση για τον ρυθμό αντίδρασης θα έχει τη μορφή: 1) 2)

3. Επομένως, μια αύξηση της πίεσης αυξάνει τη συγκέντρωση των αερίων αντιδραστηρίων κατά την ίδια ποσότητα

4. Η αύξηση του ρυθμού αντίδρασης σε σχέση με την αρχική καθορίζεται από την αναλογία, αντίστοιχα: 1) , 2) , 3) .

Απάντηση. Ο ρυθμός αντίδρασης θα αυξηθεί κατά: 1), 2), 3) φορές.

Πρόβλημα Νο. 3. Πώς αλλάζει ο ρυθμός αλληλεπίδρασης των αρχικών ουσιών όταν η θερμοκρασία αλλάζει από σε εάν ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίδρασης είναι 2,5;

Διάλυμα.

1. Ο συντελεστής θερμοκρασίας δείχνει πώς αλλάζει ο ρυθμός αντίδρασης με κάθε μεταβολή της θερμοκρασίας (κανόνας van't Hoff): .

2. Εάν η μεταβολή της θερμοκρασίας είναι: , τότε λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι , παίρνουμε: . Από εδώ,.

3. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα των αντιλογαρίθμων βρίσκουμε: .

Απάντηση. Όταν η θερμοκρασία αλλάζει (δηλ. αυξάνεται), η ταχύτητα θα αυξηθεί κατά 67,7 φορές.

Πρόβλημα Νο 4. Υπολογίστε τον συντελεστή θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης, γνωρίζοντας ότι ο ρυθμός αυξάνεται κατά 128 καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.

Διάλυμα.

1. Η εξάρτηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης από τη θερμοκρασία εκφράζεται από τον εμπειρικό κανόνα van’t Hoff:

.Λύνοντας την εξίσωση για , βρίσκουμε: , . Επομένως =2

Απάντηση. =2.

Πρόβλημα Νο 5. Για μία από τις αντιδράσεις, προσδιορίστηκαν δύο σταθερές ταχύτητας: στο 0,00670 και στο 0,06857. Προσδιορίστε τη σταθερά ταχύτητας για την ίδια αντίδραση στο .

Διάλυμα.

1. Με βάση δύο τιμές των σταθερών ρυθμού αντίδρασης, χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius, προσδιορίζουμε την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης: . Για αυτήν την περίπτωση: Ως εκ τούτου: J/mol.

2. Υπολογίστε τη σταθερά ταχύτητας αντίδρασης στο , χρησιμοποιώντας τη σταθερά ταχύτητας στο και την εξίσωση Arrhenius στους υπολογισμούς: . Για την περίπτωση αυτή: και λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι: , παίρνουμε: . Οθεν,

Απάντηση.

Υπολογισμός της σταθεράς χημικής ισορροπίας και προσδιορισμός της κατεύθυνσης της μετατόπισης ισορροπίας χρησιμοποιώντας την αρχή του Le Chatelier .

Εργασία Νο. 6.Το διοξείδιο του άνθρακα // σε αντίθεση με το μονοξείδιο του άνθρακα // δεν παραβιάζει τις φυσιολογικές λειτουργίες και την ανατομική ακεραιότητα ενός ζωντανού οργανισμού και η ασφυκτική τους δράση οφείλεται μόνο στην παρουσία σε υψηλές συγκεντρώσεις και στη μείωση του ποσοστού οξυγόνου στον εισπνεόμενο αέρα. Με τι ισούται σταθερά ισορροπίας αντίδρασης / /: σε θερμοκρασία, που εκφράζεται μέσω: α) μερικών πιέσεων των αντιδρώντων ουσιών. β) τις μοριακές συγκεντρώσεις τους, γνωρίζοντας ότι η σύνθεση του μείγματος ισορροπίας εκφράζεται με κλάσματα όγκου: , και , και η συνολική πίεση στο σύστημα είναι Pa;

Διάλυμα.

1. Η μερική πίεση ενός αερίου είναι ίση με τη συνολική πίεση πολλαπλασιαζόμενη με το κλάσμα όγκου του αερίου στο μείγμα, επομένως:

2. Αντικαθιστώντας αυτές τις τιμές στην έκφραση της σταθεράς ισορροπίας, λαμβάνουμε:

3. Η σχέση μεταξύ και καθορίζεται με βάση την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron για τα ιδανικά αέρια και εκφράζεται με την ισότητα: , πού είναι η διαφορά μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων αέριων προϊόντων αντίδρασης και των αέριων αρχικών ουσιών. Για αυτή την αντίδραση: . Τότε: .

Απάντηση. Pa. .

Εργασία Νο. 7.Προς ποια κατεύθυνση θα μετατοπιστεί η ισορροπία στις ακόλουθες αντιδράσεις:

3. ;

α) με την αύξηση της θερμοκρασίας, β) με τη μείωση της πίεσης, γ) με την αύξηση της συγκέντρωσης του υδρογόνου;

Διάλυμα.

1. Η χημική ισορροπία στο σύστημα επιτυγχάνεται σε σταθερές εξωτερικές παραμέτρους (κ.λπ.). Αν αλλάξουν αυτές οι παράμετροι, τότε το σύστημα φεύγει από την κατάσταση ισορροπίας και αρχίζει να κυριαρχεί η άμεση (στα δεξιά) ή η αντίστροφη αντίδραση (στα αριστερά). Η επίδραση διαφόρων παραγόντων στη μετατόπιση της ισορροπίας αντανακλάται στην αρχή του Le Chatelier.

2. Ας εξετάσουμε την επίδραση στις παραπάνω αντιδράσεις και των 3 παραγόντων που επηρεάζουν τη χημική ισορροπία.

α) Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, η ισορροπία μετατοπίζεται προς την ενδόθερμη αντίδραση, δηλ. αντίδραση που συμβαίνει με την απορρόφηση θερμότητας. Η 1η και η 3η αντίδραση είναι εξώθερμες //, επομένως, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την αντίστροφη αντίδραση και στη 2η αντίδραση // - προς την προς τα εμπρός αντίδραση.

β) Καθώς η πίεση μειώνεται, η ισορροπία μετατοπίζεται προς αύξηση του αριθμού των γραμμομορίων αερίων, δηλ. προς μεγαλύτερη πίεση. Στην 1η και 3η αντίδραση, η αριστερή και η δεξιά πλευρά της εξίσωσης θα έχουν τον ίδιο αριθμό γραμμομορίων αερίων (2-2 και 1-1, αντίστοιχα). Επομένως, η αλλαγή της πίεσης δεν θα προκαλέσειαλλαγές στην ισορροπία στο σύστημα. Στη 2η αντίδραση, υπάρχουν 4 mol αερίων στην αριστερή πλευρά και 2 moles στη δεξιά πλευρά, επομένως, καθώς η πίεση μειώνεται, η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς την αντίστροφη αντίδραση.

V) Καθώς η συγκέντρωση των συστατικών της αντίδρασης αυξάνεται, η ισορροπία μετατοπίζεται προς την κατανάλωσή τους.Στην πρώτη αντίδραση, το υδρογόνο υπάρχει στα προϊόντα και η αύξηση της συγκέντρωσής του θα ενισχύσει την αντίστροφη αντίδραση, κατά την οποία καταναλώνεται. Στη 2η και 3η αντίδραση, το υδρογόνο είναι μεταξύ των αρχικών ουσιών, επομένως η αύξηση της συγκέντρωσής του μετατοπίζει την ισορροπία προς την αντίδραση που συμβαίνει με την κατανάλωση υδρογόνου.

Απάντηση.

α) Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ισορροπία στις αντιδράσεις 1 και 3 θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά και στην αντίδραση 2 - προς τα δεξιά.

β) Οι αντιδράσεις 1 και 3 δεν θα επηρεαστούν από μείωση της πίεσης, αλλά στην αντίδραση 2 η ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά.

γ) Μια αύξηση της θερμοκρασίας στις αντιδράσεις 2 και 3 θα συνεπάγεται μια μετατόπιση της ισορροπίας προς τα δεξιά και στην αντίδραση 1 - προς τα αριστερά.

1.2. Εργασίες κατάστασης Νο. 7 έως 21για την εμπέδωση της ύλης (γίνεται σε τετράδιο πρωτοκόλλου).

Εργασία Νο. 8.Πώς θα αλλάξει ο ρυθμός οξείδωσης της γλυκόζης στο σώμα όταν η θερμοκρασία μειωθεί από σε εάν ο συντελεστής θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης είναι 4;

Πρόβλημα Νο. 9.Χρησιμοποιώντας τον κατά προσέγγιση κανόνα Van't Hoff, υπολογίστε πόσο πρέπει να αυξηθεί η θερμοκρασία για να αυξηθεί ο ρυθμός αντίδρασης 80 φορές; Πάρτε τον συντελεστή ταχύτητας θερμοκρασίας ίσο με 3.

Εργασία Νο 10.Για να σταματήσει πρακτικά η αντίδραση, χρησιμοποιείται ταχεία ψύξη του μείγματος της αντίδρασης («παγοποίηση αντίδρασης»). Προσδιορίστε πόσες φορές θα αλλάξει ο ρυθμός αντίδρασης όταν το μείγμα της αντίδρασης ψύχεται από 40 σε , εάν ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίδρασης είναι 2,7.

Εργασία Νο. 11.Το ισότοπο που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ορισμένων όγκων έχει χρόνο ημιζωής 8,1 ημέρες. Μετά από ποιο χρονικό διάστημα η περιεκτικότητα σε ραδιενεργό ιώδιο στο σώμα του ασθενούς θα μειωθεί κατά 5 φορές;

Εργασία Νο. 12.Η υδρόλυση κάποιας συνθετικής ορμόνης (φαρμακευτική) είναι αντίδραση πρώτης τάξης με σταθερά ταχύτητας 0,25 (). Πώς θα αλλάξει η συγκέντρωση αυτής της ορμόνης μετά από 2 μήνες;

Εργασία Νο. 13.Ο χρόνος ημιζωής της ραδιενέργειας είναι 5600 χρόνια. Σε έναν ζωντανό οργανισμό, μια σταθερή ποσότητα διατηρείται λόγω του μεταβολισμού. Στα απομεινάρια του μαμούθ, το περιεχόμενο ήταν ίδιο με το πρωτότυπο. Προσδιορίστε πότε έζησε το μαμούθ;

Πρόβλημα Νο. 14.Ο χρόνος ημιζωής ενός εντομοκτόνου (εντομοκτόνου που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των εντόμων) είναι 6 μήνες. Ορισμένη ποσότητα εισήλθε στη δεξαμενή, όπου διαπιστώθηκε η συγκέντρωση mol/l. Πόσος χρόνος θα χρειαστεί για να πέσει η συγκέντρωση του εντομοκτόνου στο επίπεδο mol/l;

Εργασία Νο. 15.Τα λίπη και οι υδατάνθρακες οξειδώνονται με αξιοσημείωτο ρυθμό σε θερμοκρασία 450 - 500 °, και στους ζωντανούς οργανισμούς - σε θερμοκρασία 36 - 40 °. Ποιος είναι ο λόγος για την απότομη μείωση της θερμοκρασίας που απαιτείται για την οξείδωση;

Πρόβλημα Νο. 16.Το υπεροξείδιο του υδρογόνου διασπάται σε υδατικά διαλύματα σε οξυγόνο και νερό. Η αντίδραση επιταχύνεται τόσο από έναν ανόργανο καταλύτη (ιόν) όσο και από έναν βιοοργανικό καταλύτη (ένζυμο καταλάση). Η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης απουσία καταλύτη είναι 75,4 kJ/mol. Το ιόν το μειώνει στα 42 kJ/mol και το ένζυμο καταλάση στα 2 kJ/mol. Υπολογίστε την αναλογία των ρυθμών αντίδρασης απουσία καταλύτη στις περιπτώσεις παρουσίας καταλάσης. Τι συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί για τη δραστηριότητα του ενζύμου; Η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 27 °C.

Πρόβλημα Νο. 17Σταθερή ταχύτητα διάσπασης πενικιλίνης για φορητό ραδιοτηλέφωνο J/mol.

1.3. Ερωτήσεις ασφαλείας

1. Εξηγήστε τι σημαίνουν οι όροι: ταχύτητα αντίδρασης, σταθερά ταχύτητας;

2. Πώς εκφράζονται οι μέσες και πραγματικές ταχύτητες των χημικών αντιδράσεων;

3. Γιατί έχει νόημα να μιλάμε για το ρυθμό των χημικών αντιδράσεων μόνο για μια δεδομένη χρονική στιγμή;

4. Διατυπώστε τον ορισμό των αναστρέψιμων και μη αναστρέψιμων αντιδράσεων.

5. Ορίστε το νόμο της μαζικής δράσης. Στις ισότητες που εκφράζουν αυτόν τον νόμο, αντανακλάται η εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη φύση των αντιδρώντων;

6. Πώς εξαρτάται ο ρυθμός της αντίδρασης από τη θερμοκρασία; Τι ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης; Τι είναι τα ενεργά μόρια;

7. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται ο ρυθμός των ομογενών και ετερογενών αντιδράσεων; Δώστε παραδείγματα.

8. Ποια είναι η σειρά και η μοριακότητα των χημικών αντιδράσεων; Σε ποιες περιπτώσεις δεν ταιριάζουν;

9. Ποιες ουσίες ονομάζονται καταλύτες; Ποιος είναι ο μηχανισμός της επιταχυντικής δράσης του καταλύτη;

10. Ποια είναι η έννοια της «δηλητηρίασης από καταλύτη»; Ποιες ουσίες ονομάζονται αναστολείς;

11. Τι ονομάζεται χημική ισορροπία; Γιατί λέγεται δυναμική; Ποιες συγκεντρώσεις αντιδρώντων ονομάζονται ισορροπία;

12. Τι ονομάζεται σταθερά χημικής ισορροπίας; Εξαρτάται από τη φύση των ουσιών που αντιδρούν, τη συγκέντρωσή τους, τη θερμοκρασία, την πίεση; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της μαθηματικής σημειογραφίας για τη σταθερά ισορροπίας σε ετερογενή συστήματα;

13. Ποια είναι η φαρμακοκινητική των φαρμάκων;

14. Οι διεργασίες που συμβαίνουν με ένα φάρμακο στον οργανισμό χαρακτηρίζονται ποσοτικά από έναν αριθμό φαρμακοκινητικών παραμέτρων. Δώστε τα κύρια.

Πρόβλημα 336.
Στους 150°C, κάποια αντίδραση ολοκληρώνεται σε 16 λεπτά. Λαμβάνοντας το συντελεστή θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης ίσο με 2,5, υπολογίστε μετά από ποιο χρονικό διάστημα θα τελειώσει αυτή η αντίδραση εάν πραγματοποιηθεί: α) στους 20 0 °C; β) στους 80°C.
Διάλυμα:
Σύμφωνα με τον κανόνα του van't Hoff, η εξάρτηση της ταχύτητας από τη θερμοκρασία εκφράζεται με την εξίσωση:

v t και k t - σταθερά ταχύτητας και ταχύτητας της αντίδρασης σε θερμοκρασία t°C. v (t + 10) και k (t + 10) είναι οι ίδιες τιμές σε θερμοκρασία (t + 10 0 C). - συντελεστής θερμοκρασίας του ρυθμού αντίδρασης, η τιμή του οποίου για τις περισσότερες αντιδράσεις κυμαίνεται από 2 – 4.

α) Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης σε μια δεδομένη θερμοκρασία είναι αντιστρόφως ανάλογος με τη διάρκεια της εμφάνισής της, αντικαθιστούμε τα δεδομένα που δίνονται στη δήλωση προβλήματος με έναν τύπο που εκφράζει ποσοτικά τον κανόνα του Van’t Hoff, λαμβάνουμε:

β) Επειδή αυτή η αντίδραση προχωρά με μείωση της θερμοκρασίας, τότε σε μια δεδομένη θερμοκρασία ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογος με τη διάρκεια της εμφάνισής της, αντικαθιστούμε τα δεδομένα που δίνονται στη δήλωση προβλήματος με τον τύπο που εκφράζει ποσοτικά το φορτηγό Κανόνας t Hoff, παίρνουμε:

Απάντηση: α) στους 200 0 C t2 = 9,8 s; β) στους 80 0 C t3 = 162 h 1 min 16 s.

Πρόβλημα 337.
Θα αλλάξει η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης: α) κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο; β) όταν αλλάζουν οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων ουσιών;
Διάλυμα:
Η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης είναι μια τιμή που εξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων ουσιών, τη θερμοκρασία και την παρουσία καταλυτών και δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ουσιών. Μπορεί να είναι ίσος με τον ρυθμό αντίδρασης στην περίπτωση που οι συγκεντρώσεις των αντιδρώντων είναι ίσες με μονάδα (1 mol/l).

α) Κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο, ο ρυθμός μιας δεδομένης χημικής αντίδρασης θα αλλάξει ή θα αυξηθεί. Εάν χρησιμοποιηθεί ένας καταλύτης, ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης θα αυξηθεί και η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης θα αυξηθεί αντίστοιχα. Μια αλλαγή στην τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης θα συμβεί επίσης κατά την αντικατάσταση ενός καταλύτη με έναν άλλο, η οποία θα αυξήσει ή θα μειώσει τον ρυθμό αυτής της αντίδρασης σε σχέση με τον αρχικό καταλύτη.

β) Όταν η συγκέντρωση των αντιδρώντων μεταβάλλεται, οι τιμές του ρυθμού αντίδρασης θα αλλάξουν, αλλά η τιμή της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης δεν θα αλλάξει.

Πρόβλημα 338.
Η θερμική επίδραση μιας αντίδρασης εξαρτάται από την ενέργεια ενεργοποίησής της; Να αιτιολογήσετε την απάντηση.
Διάλυμα:
Το θερμικό αποτέλεσμα της αντίδρασης εξαρτάται μόνο από τις αρχικές και τελικές καταστάσεις του συστήματος και δεν εξαρτάται από τα ενδιάμεσα στάδια της διαδικασίας. Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η περίσσεια ενέργειας που πρέπει να έχουν τα μόρια των ουσιών προκειμένου η σύγκρουσή τους να οδηγήσει στο σχηματισμό μιας νέας ουσίας. Η ενέργεια ενεργοποίησης μπορεί να αλλάξει αυξάνοντας ή μειώνοντας τη θερμοκρασία, μειώνοντας ή αυξάνοντάς την ανάλογα. Οι καταλύτες μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης και οι αναστολείς τη μειώνουν.

Έτσι, μια αλλαγή στην ενέργεια ενεργοποίησης οδηγεί σε αλλαγή στον ρυθμό αντίδρασης, αλλά όχι σε αλλαγή στη θερμική επίδραση της αντίδρασης. Η θερμική επίδραση μιας αντίδρασης είναι μια σταθερή τιμή και δεν εξαρτάται από αλλαγές στην ενέργεια ενεργοποίησης για μια δεδομένη αντίδραση. Για παράδειγμα, η αντίδραση για το σχηματισμό αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο έχει τη μορφή:

Αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη, > 0). Η αντίδραση προχωρά με μείωση του αριθμού των μορίων των σωματιδίων που αντιδρούν και του αριθμού των γραμμομορίων αερίων ουσιών, γεγονός που οδηγεί το σύστημα από μια λιγότερο σταθερή κατάσταση σε μια πιο σταθερή, η εντροπία μειώνεται,< 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:

Πρόβλημα 339.
Για ποια αντίδραση, άμεση ή αντίστροφη, η ενέργεια ενεργοποίησης είναι μεγαλύτερη εάν η άμεση αντίδραση απελευθερώνει θερμότητα;
Διάλυμα:
Η διαφορά μεταξύ των ενεργειών ενεργοποίησης της μπροστινής και της αντίστροφης αντίδρασης είναι ίση με το θερμικό αποτέλεσμα: H = E a(αναθ.) - E a(αναθ.) . Αυτή η αντίδραση συμβαίνει με την απελευθέρωση θερμότητας, δηλ. είναι εξώθερμος,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
Ε α(π.χ.)< Е а(обр.) .

Απάντηση:Ε α(π.χ.)< Е а(обр.) .

Πρόβλημα 340.
Πόσες φορές θα αυξηθεί ο ρυθμός μιας αντίδρασης που συμβαίνει στα 298 K εάν η ενέργεια ενεργοποίησής της μειωθεί κατά 4 kJ/mol;
Διάλυμα:
Ας υποδηλώσουμε τη μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης με Ea και τις σταθερές του ρυθμού αντίδρασης πριν και μετά τη μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης κατά k και k, αντίστοιχα." Χρησιμοποιώντας την εξίσωση Arrhenius, λαμβάνουμε:

Ea - ενέργεια ενεργοποίησης, k και k" - σταθερές ταχύτητας αντίδρασης, T - θερμοκρασία σε K (298).
Αντικαθιστώντας τα δεδομένα του προβλήματος στην τελευταία εξίσωση και εκφράζοντας την ενέργεια ενεργοποίησης σε τζάουλ, υπολογίζουμε την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης:

Απάντηση: 5 φορές.