Formula za temperaturni koeficijent reakcije. Temperaturni koeficijent brzine kemijske reakcije (van't Hoffovo pravilo)

Problem 336.
Na 150°C neka reakcija je gotova za 16 minuta. Uzimajući temperaturni koeficijent brzine reakcije jednak 2,5, izračunajte koliko dugo će ova reakcija završiti ako se provodi: a) pri 20 0 °S; b) na 80°C.
Riješenje:
Prema van't Hoffovom pravilu, ovisnost brzine o temperaturi izražava se jednadžbom:

v t i k t - brzina i konstanta brzine reakcije na temperaturi od t°C; v (t + 10) i k (t + 10) iste vrijednosti na temperaturi (t + 10 0 C); - temperaturni koeficijent brzine reakcije, čija vrijednost za većinu reakcija leži u rasponu od 2 - 4.

a) S obzirom da je brzina kemijske reakcije pri određenoj temperaturi obrnuto proporcionalna trajanju njezina tijeka, podatke navedene u uvjetu zadatka zamijenimo formulom koja kvantitativno izražava van't Hoffovo pravilo, dobivamo :

b) Budući da se ova reakcija odvija uz smanjenje temperature, tada je pri danoj temperaturi brzina ove reakcije izravno proporcionalna trajanju njezina tijeka, podatke navedene u uvjetu zadatka zamijenimo formulom koja kvantitativno izražava van't Hoffovo pravilo, dobivamo:

Odgovor: a) pri 200 0 S t2 = 9,8 s; b) pri 80 0 S t3 = 162 h 1 min 16 s.

Problem 337.
Hoće li se promijeniti vrijednost konstante brzine reakcije: a) pri zamjeni jednog katalizatora drugim; b) kada se mijenjaju koncentracije reaktanata?
Riješenje:
Konstanta brzine reakcije je vrijednost koja ovisi o prirodi reaktanata, temperaturi i prisutnosti katalizatora, a ne ovisi o koncentraciji reaktanata. Ona može biti jednaka brzini reakcije u slučaju kada su koncentracije reaktanata jednake jedinici (1 mol/l).

a) Kada se jedan katalizator zamijeni drugim, brzina određene kemijske reakcije će se promijeniti ili povećati. Ako se koristi katalizator, povećat će se brzina kemijske reakcije, a time će se povećati i vrijednost konstante brzine reakcije. Promjena vrijednosti konstante brzine reakcije također će se dogoditi kada se jedan katalizator zamijeni drugim, što će povećati ili smanjiti brzinu ove reakcije u odnosu na originalni katalizator.

b) Kada se promijeni koncentracija reaktanata, promijenit će se vrijednosti brzine reakcije, a vrijednost konstante brzine reakcije neće se promijeniti.

Problem 338.
Ovisi li toplinski učinak reakcije o njezinoj energiji aktivacije? Obrazloži odgovor.
Riješenje:
Toplinski učinak reakcije ovisi samo o početnom i konačnom stanju sustava i ne ovisi o međufazama procesa. Aktivacijska energija je višak energije koji moraju imati molekule tvari da bi njihovim sudarom došlo do stvaranja nove tvari. Energija aktivacije može se mijenjati podizanjem ili snižavanjem temperature, odnosno snižavanjem ili povećanjem. Katalizatori smanjuju aktivacijsku energiju, a inhibitori je smanjuju.

Dakle, promjena aktivacijske energije dovodi do promjene brzine reakcije, ali ne i do promjene topline reakcije. Toplinski učinak reakcije je stalna vrijednost i ne ovisi o promjeni aktivacijske energije za određenu reakciju. Na primjer, reakcija stvaranja amonijaka iz dušika i vodika je:

Ova reakcija je egzotermna, > 0). Reakcija se odvija uz smanjenje broja molova reagirajućih čestica i broja molova plinovitih tvari, čime se sustav dovodi iz manje stabilnog stanja u stabilnije, entropija se smanjuje,< 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:

Problem 339.
Za koju je reakciju, izravnu ili obrnutu, energija aktivacije veća ako izravna reakcija teče uz oslobađanje topline?
Riješenje:
Razlika između energija aktivacije izravne i obrnute reakcije jednaka je toplinskom učinku: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Ova reakcija se odvija uz oslobađanje topline, tj. je egzotermna,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (npr.)< Е а(обр.) .

Odgovor: E a (npr.)< Е а(обр.) .

Problem 340.
Koliko će se puta povećati brzina reakcije koja se odvija na 298 K ako se njena aktivacijska energija smanji za 4 kJ/mol?
Riješenje:
Označimo smanjenje aktivacijske energije s Ea, a konstante brzine reakcije prije i poslije smanjenja aktivacijske energije s k odnosno k. Koristeći Arrheniusovu jednadžbu dobivamo:

E a je energija aktivacije, k i k" su konstante brzine reakcije, T je temperatura u K (298).
Zamjenom podataka problema u posljednju jednadžbu i izražavanjem energije aktivacije u džulima izračunavamo povećanje brzine reakcije:

Odgovor: 5 puta.

Čimbenici koji utječu na tijek reakcije

U ljudskom tijelu odvijaju se tisuće enzimskih reakcija u živoj stanici. Međutim, u višestupanjskom lancu procesa razlika u brzinama pojedinih reakcija je prilično velika. Dakle, sintezi proteinskih molekula u stanici prethode još najmanje dvije faze: sinteza prijenosne RNK i sinteza ribosoma. Ali vrijeme tijekom kojeg se koncentracija molekula tRNA udvostruči je 1,7 minuta, molekula proteina - 17 minuta, a ribosoma - 170 minuta. Brzina ukupnog procesa spore (ograničavajuće) faze, u našem primjeru, brzina sinteze ribosoma. Prisutnost ograničavajuće reakcije osigurava visoku pouzdanost i fleksibilnost u kontroli tisuća reakcija koje se odvijaju u stanici. Dovoljno je držati pod nadzorom i regulirati samo najsporije od njih. Ova metoda kontrole brzine višestupanjske sinteze naziva se minimalnim principom. Omogućuje značajno pojednostavljenje i pouzdanost sustava autoregulacije u stanici.

Klasifikacije reakcija koje se koriste u kinetici: reakcije, homogene, heterogene i mikroheterogene; jednostavne i složene reakcije (paralelne, sekvencijalne, konjugirane, lančane). Molekularnost elementarnog čina reakcije. Kinetičke jednadžbe. Redoslijed reakcije. Pola zivota

Mikroheterogene reakcije -

Molekularnost reakcije određena je brojem molekula koje stupaju u kemijsku interakciju u elementarnom činu reakcije. Na temelju toga reakcije se dijele na monomolekularne, bimolekulske i trimolekulske.

Tada će reakcije tipa A -> B biti monomolekularne, na primjer:

a) C 16 H 34 (t ° C) -> C g H 18 + C 8 H 16 - reakcija krekiranja ugljikovodika;

b) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - toplinska razgradnja kalcijevog karbonata.
Reakcije poput A + B -> C ili 2A -> C - su bimolekularne, na primjer:
a) C + 0 2 -> C0 2; b) 2N 2 0 2 -> 2N 2 0 + 0 2 itd.

Trimolekulske reakcije opisuju se općim jednadžbama tipa:

a) A + B + C D; b) 2A + B D; c) 3A D.

Na primjer: a) 2N 2 + 0 2 2N 2 0; b) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0.

Brzinu reakcije ovisno o molekularnosti izrazit ćemo jednadžbama: a) V = k C A - za monomolekulsku reakciju; b) V \u003d do C A C u ili c) V = do C 2 A - za bimolekularnu reakciju; d) V \u003d k C C u C e) V \u003d k C 2 A C u ili e) V = k C 3 A - za trimolekulsku reakciju.

Molekularnost je broj molekula koje reagiraju u jednom elementarnom kemijskom činu.

Često je teško utvrditi molekularnost reakcije, pa se koristi formalniji znak – redoslijed kemijske reakcije.

Redoslijed reakcije jednak je zbroju eksponenata koncentracija u jednadžbi koja izražava ovisnost brzine reakcije o koncentraciji reaktanata (kinetička jednadžba).

Redoslijed reakcije najčešće se ne poklapa s molekularnošću zbog činjenice da je mehanizam reakcije, tj. "elementarni čin" reakcije (vidi definiciju predznaka molekularnosti) teško ustanoviti.

Razmotrimo niz primjera koji ilustriraju ovu poziciju.

1. Brzina otapanja kristala opisana je jednadžbama kinetike nultog reda, unatoč monomolekularnoj prirodi reakcije: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k " C (AgCl (ra)) - p - gustoća i konstantna je vrijednost, tj. brzina otapanja ne ovisi o količini (koncentraciji) otopljene tvari.

2. Reakcija hidrolize saharoze: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (glukoza) + C 6 H 12 0 6 (fruktoza) je bimolekularna reakcija, ali je njena kinetika opisana kinetikom prvog reda jednadžba: V \u003d k * C cax , budući da je u eksperimentalnim uvjetima, uključujući u tijelu, koncentracija vode konstantna vrijednost S(N 2 0) - konst.

3.
Reakcija razgradnje vodikovog peroksida, koja se odvija uz sudjelovanje katalizatora, anorganskih iona Fe 3+, Cu 2+ metalne platine i bioloških enzima, poput katalaze, ima opći oblik:

2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, tj. je bimolekularan.

Ovisnost brzine reakcije o koncentraciji. Kinetičke jednadžbe reakcija prvog, drugog i nultog reda. Eksperimentalne metode za određivanje brzine i konstante brzine reakcija.

Ovisnost brzine reakcije o temperaturi. Van't Hoffovo pravilo. Temperaturni koeficijent brzine reakcije i njegove značajke za biokemijske procese.

γ je temperaturni koeficijent brzine reakcije.

Fizičko značenje vrijednosti γ je da pokazuje koliko se puta brzina reakcije mijenja s promjenom temperature za svakih 10 stupnjeva.

15. Pojam teorije aktivnih sudara. Energetski profil reakcije; energija aktivacije; Arrheniusova jednadžba. Uloga prostornog faktora. Pojam teorije prijelaznog stanja.

Odnos konstante brzine, energije aktivacije i temperature opisan je Arrheniusovom jednadžbom: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, gdje su k t i k 0 konstante brzine na temperaturi T, a T e e je baza prirodni logaritam, A je prostorni faktor.

Sterički faktor A određuje vjerojatnost sudara dviju čestica koje reagiraju u aktivnom središtu molekule. Ovaj faktor je posebno važan za biokemijske reakcije s biopolimerima. U kiselinsko-baznim reakcijama, H + ion mora reagirati s terminalnom karboksilnom skupinom - COO. Međutim, neće svaki sudar H + iona s proteinskom molekulom dovesti do ove reakcije. Samo oni sudari koji se izravno izvode na određenim točke makromolekula bit će učinkovite nazvane aktivni centri.

Iz Arrheniusove jednadžbe proizlazi da što je veća konstanta brzine, to je niža vrijednost aktivacijske energije E i viša temperatura T procesa.

Brzina kemijskih reakcija raste s porastom temperature. Povećanje brzine reakcije s temperaturom može se procijeniti pomoću van't Hoffova pravila. Prema pravilu, povećanje temperature za 10 stupnjeva povećava konstantu brzine reakcije za 2-4 puta:

Ovo pravilo nije ispunjeno na visokim temperaturama, kada se konstanta brzine gotovo ne mijenja s temperaturom.

Van't Hoffovo pravilo omogućuje brzo određivanje datuma isteka lijeka. Povećanje temperature povećava brzinu razgradnje lijeka. Time se skraćuje vrijeme utvrđivanja roka valjanosti lijeka.

Metoda se sastoji u tome da se lijek drži na povišenoj temperaturi T određeno vrijeme tT, pronađe se količina razgrađenog lijeka m i preračuna na standardnu ​​temperaturu skladištenja od 298K. Uzimajući u obzir proces razgradnje lijeka kao reakciju prvog reda, brzina se izražava pri odabranoj temperaturi T i T = 298K:

Uzimajući u obzir da je masa razgrađenog lijeka ista za standardne i stvarne uvjete skladištenja, brzine razgradnje mogu se izraziti jednadžbama:

Pretpostavljajući da je T=298+10n, gdje je n = 1,2,3…,

Dobijte konačni izraz za rok trajanja lijeka u standardnim uvjetima 298K:

Teorija aktivnih sudara. Energija aktivacije. Arrheniusova jednadžba. Odnos između brzine reakcije i aktivacijske energije.

Teoriju aktivnih sudara formulirao je S. Arrhenius 1889. godine. Ova teorija temelji se na ideji da je za odvijanje kemijske reakcije neophodan sudar između molekula početnih tvari, a broj sudara određen je intenzitetom toplinskog gibanja molekula, tj. ovisno o temperaturi. Ali ne dovodi svaki sudar molekula do kemijske transformacije: samo aktivni sudar dovodi do nje.

Aktivni sudari su sudari koji se događaju npr. između molekula A i B s velikom količinom energije. Minimalna količina energije koju moraju imati molekule polaznih tvari da bi njihov sraz bio aktivan naziva se energetska barijera reakcije.

Aktivacijska energija je višak energije koji se može priopćiti ili prenijeti na jedan mol tvari.

Energija aktivacije značajno utječe na vrijednost konstante brzine reakcije i njezinu ovisnost o temperaturi: što je veći Ea, to je konstanta brzine niža i promjena temperature značajnije utječe na nju.

Konstanta brzine reakcije povezana je s aktivacijskom energijom složenim odnosom opisanim Arrheniusovom jednadžbom:

k=Ae–Ea/RT, gdje je A predeksponencijalni faktor; Ea je energija aktivacije, R je univerzalna plinska konstanta jednaka 8,31 j/mol; T je apsolutna temperatura;

e je baza prirodnih logaritama.

Međutim, opažene konstante brzine reakcije općenito su puno manje od onih izračunatih pomoću Arrheniusove jednadžbe. Stoga se jednadžba za konstantu brzine reakcije modificira kako slijedi:

(minus ispred cijelog razlomka)

Množitelj uzrokuje da se temperaturna ovisnost konstante brzine razlikuje od Arrheniusove jednadžbe. Budući da se Arrheniusova energija aktivacije izračunava kao nagib logaritamske ovisnosti brzine reakcije o recipročnoj temperaturi, tada se isto radi s jednadžbom , dobivamo:

Značajke heterogenih reakcija. Brzina heterogenih reakcija i faktori koji je određuju. Kinetička i difuzijska područja heterogenih procesa. Primjeri heterogenih reakcija od interesa za farmaciju.

HETEROGENE REAKCIJE, kem. reakcije koje uključuju tvari u razgrad. faze i zajedno čine heterogeni sustav. Tipične heterogene reakcije: toplinska. razgradnja soli do stvaranja plinovitih i krutih proizvoda (npr. CaCO3 -> CaO + CO2), redukcija metalnih oksida s vodikom ili ugljikom (npr. PbO + C -> Pb + CO), otapanje metala u kiselinama (npr. Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), interakcija. čvrsti reagensi (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). U posebnu klasu izdvajaju se heterogene katalitičke reakcije koje se odvijaju na površini katalizatora; u ovom slučaju, reaktanti i produkti ne moraju biti u različitim fazama. Smjer, u reakciji N2 + + 3H2 -> 2NH3 koja se odvija na površini željeznog katalizatora, reaktanti i produkt reakcije su u plinovitoj fazi i tvore homogeni sustav.

Značajke heterogenih reakcija posljedica su sudjelovanja kondenziranih faza u njima. To otežava miješanje i transport reaktanata i proizvoda; moguća je aktivacija molekula reagensa na međupovršini. Kinetika bilo koje heterogene reakcije definirana je kao brzina same kemikalije. transformacije i procesi prijenosa (difuzija) potrebni za nadoknadu potrošnje reaktanata i uklanjanje produkata reakcije iz reakcijske zone. U nedostatku difuzijskih prepreka, brzina heterogene reakcije proporcionalna je veličini reakcijske zone; ovo je naziv specifične brzine reakcije izračunate po jedinici površine (ili volumena) reakcije. zone, ne mijenja se u vremenu; za jednostavne (jednostupanjske) reakcije može biti utvrđuje na temelju djelujućih masa zakona. Ovaj zakon nije zadovoljen ako se difuzija tvari odvija sporije od kemijske. okrug; u ovom slučaju, opažena brzina heterogene reakcije opisana je jednadžbama kinetike difuzije.

Brzina heterogene reakcije je količina tvari koja ulazi u reakciju ili se formira tijekom reakcije po jedinici vremena po jedinici površine fazne površine.

Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije:

Priroda reaktanata

Koncentracija reagensa,

Temperatura,

Prisutnost katalizatora.

Vheterog = Δp(S Δt), gdje je Vheterog brzina reakcije u heterogenom sustavu; n je broj molova bilo koje tvari nastale reakcijom; V je volumen sustava; t - vrijeme; S je površina faze na kojoj se odvija reakcija; Δ - znak povećanja (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Zadatak # 1. Interakcija sa slobodnim kisikom dovodi do stvaranja visoko toksičnog dušikovog dioksida / /, iako se ova reakcija odvija sporo u fiziološkim uvjetima i pri niskim koncentracijama ne igra značajnu ulogu u toksičnom oštećenju stanica, ali se, međutim, patogeni učinci naglo povećavaju s njegovu hiperprodukciju. Odredite koliko se puta poveća brzina interakcije dušikovog oksida (II) s kisikom kada se tlak u smjesi početnih plinova udvostruči, ako je brzina reakcije opisuje se jednadžbom ?

Riješenje.

1. Udvostručenje tlaka je jednako udvostručavanju koncentracije ( S) i . Stoga, stope međudjelovanja odgovaraju i uzimat će, u skladu sa zakonom djelovanja mase, izraze: i

Odgovor. Brzina reakcije će se povećati za 8 puta.

Zadatak # 2. Smatra se da je koncentracija klora (zelenkasti plin oštrog mirisa) u zraku iznad 25 ppm opasna po život i zdravlje, ali postoje dokazi da ako se pacijent oporavio od akutnog teškog trovanja ovim plinom, tada se ne opažaju zaostali učinci. Odredite kako će se promijeniti brzina reakcije: , koja se odvija u plinovitoj fazi, ako se poveća za faktor 3: koncentracija , koncentracija , 3) ​​​​pritisak / /?

Riješenje.

1. Ako koncentracije i označimo kroz i , tada će izraz za brzinu reakcije imati oblik: .

2. Nakon povećanja koncentracija za faktor 3, one će biti jednake za i za . Stoga će izraz za brzinu reakcije imati oblik: 1) 2)

3. Povećanje tlaka povećava koncentraciju plinovitih reaktanata za isti iznos, dakle

4. Povećanje brzine reakcije u odnosu na početnu određeno je omjerom, odnosno: 1) , 2) , 3) .

Odgovor. Brzina reakcije će se povećati: 1), 2), 3) puta.

Zadatak #3. Kako se mijenja brzina međudjelovanja polaznih tvari s promjenom temperature od do ako je temperaturni koeficijent reakcije 2,5?

Riješenje.

1. Temperaturni koeficijent pokazuje kako se brzina reakcije mijenja s promjenom temperature za svaki (van't Hoffovo pravilo):.

2. Ako je promjena temperature: , tada uzimajući u obzir činjenicu da , dobivamo: . Stoga, .

3. Prema tablici antilogaritama nalazimo: .

Odgovor. S promjenom temperature (tj. s povećanjem), brzina će se povećati za 67,7 puta.

Zadatak #4. Izračunajte temperaturni koeficijent brzine reakcije, znajući da kako temperatura raste, brzina se povećava za faktor 128.

Riješenje.

1. Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi izražena je van't Hoffovim pravilom:

.Rješavajući jednadžbu za , nalazimo: , . Prema tome, =2

Odgovor. =2.

Zadatak broj 5. Za jednu od reakcija određene su dvije konstante brzine: na 0,00670 i na 0,06857. Odredite konstantu brzine iste reakcije pri .

Riješenje.

1. Na temelju dvije vrijednosti konstanti brzine reakcije, koristeći Arrheniusovu jednadžbu, određujemo energiju aktivacije reakcije: . Za ovaj slučaj: Dakle: J/mol.

2. Izračunajte konstantu brzine reakcije pri , koristeći konstantu brzine pri i Arrheniusovu jednadžbu u izračunima: . Za ovaj slučaj: i s obzirom da: , dobivamo: . Posljedično,

Odgovor.

Izračun konstante kemijske ravnoteže i određivanje smjera pomaka ravnoteže prema Le Chatelierovom principu .

Zadatak broj 6. Ugljični dioksid / / za razliku od ugljičnog monoksida / / ne narušava fiziološke funkcije i anatomsku cjelovitost živog organizma i njihov zagušujući učinak posljedica je samo prisutnosti u visokoj koncentraciji i smanjenja postotka kisika u udahnutom zraku. Što je jednako konstanta ravnoteže reakcije / /: na temperaturi izraženoj kao: a) parcijalni tlakovi reaktanata; b) njihove molarne koncentracije , znajući da se sastav ravnotežne smjese izražava u volumnim udjelima: , i , a ukupni tlak u sustavu Pa?

Riješenje.

1. Parcijalni tlak plina jednak je ukupnom tlaku pomnoženom s volumnim udjelom plina u smjesi, dakle:

2. Zamjenom ovih vrijednosti u izraz za konstantu ravnoteže, dobivamo:

3. Odnos između i utvrđuje se na temelju Mendeleev Clapeyronove jednadžbe za idealne plinove i izražava se jednakošću: , gdje je razlika između broja molova plinovitih produkata reakcije i plinovitih početnih tvari. Za ovu reakciju: Zatim: .

Odgovor. Godišnje. .

Zadatak broj 7. U kojem smjeru će se pomaknuti ravnoteža u sljedećim reakcijama:

3. ;

a) s porastom temperature, b) s padom tlaka, c) s porastom koncentracije vodika?

Riješenje.

1. Kemijska ravnoteža u sustavu uspostavlja se uz stalnost vanjskih parametara (itd.). Ako se ti parametri promijene, tada sustav izlazi iz stanja ravnoteže i počinje prevladavati izravna (desno) ili obrnuta reakcija (lijevo). Utjecaj različitih faktora na pomak ravnoteže ogleda se u Le Chatelierovom principu.

2. Razmotrite učinak sva 3 čimbenika koji utječu na kemijsku ravnotežu na gore navedene reakcije.

a) S porastom temperature ravnoteža se pomiče prema endotermnoj reakciji, tj. reakcija koja se odvija uz apsorpciju topline. 1. i 3. reakcija su egzotermne / /, stoga će se s porastom temperature ravnoteža pomaknuti prema obrnutoj reakciji, au 2. reakciji / / - prema izravnoj reakciji.

b) Kada se tlak smanji, ravnoteža se pomiče prema povećanju broja molova plinova, tj. prema većem pritisku. U 1. i 3. reakciji, lijeva i desna strana jednadžbe će imati isti broj molova plinova (2-2 odnosno 1-1). Dakle, promjena tlaka neće uzrokovati pomaci ravnoteže u sustavu. U 2. reakciji na lijevoj strani su 4 mola plinova, a na desnoj 2 mola, pa će se, kako se tlak smanjuje, ravnoteža pomaknuti prema obrnutoj reakciji.

u) S povećanjem koncentracije reakcijskih komponenti, ravnoteža se pomiče prema njihovoj potrošnji. U 1. reakciji vodik je u produktima, a povećanje njegove koncentracije pospješit će obrnutu reakciju tijekom koje se troši. U 2. i 3. reakciji vodik je jedna od početnih tvari, stoga povećanje njegove koncentracije pomiče ravnotežu prema reakciji koja se odvija uz potrošnju vodika.

Odgovor.

a) S porastom temperature u reakcijama 1 i 3, ravnoteža će se pomaknuti ulijevo, au reakciji 2 - udesno.

b) Na reakcije 1 i 3 neće utjecati smanjenje tlaka, au reakciji 2 ravnoteža će biti pomaknuta ulijevo.

c) Povećanje temperature u reakcijama 2 i 3 povlači za sobom pomak ravnoteže udesno, au reakciji 1 ulijevo.

1.2. Situacijski zadaci №№ od 7 do 21 učvrstiti gradivo (izvesti u bilježnici protokola).

Zadatak broj 8. Kako će se promijeniti brzina oksidacije glukoze u tijelu s padom temperature od do ako je temperaturni koeficijent brzine reakcije 4?

Zadatak broj 9.Približnim van't Hoffovim pravilom izračunajte koliko je potrebno povisiti temperaturu da se brzina reakcije poveća 80 puta? Uzmite temperaturni koeficijent brzine jednak 3.

Zadatak broj 10. Da bi se reakcija praktično zaustavila, koristi se brzo hlađenje reakcijske smjese ("zamrzavanje reakcije"). Odredite koliko će se puta promijeniti brzina reakcije kada se reakcijska smjesa ohladi s 40 na , ako je temperaturni koeficijent reakcije 2,7.

Zadatak broj 11. Izotop koji se koristi za liječenje određenih tumora ima poluživot od 8,1 dana. Nakon koliko vremena će se sadržaj radioaktivnog joda u tijelu bolesnika smanjiti za 5 puta?

Zadatak broj 12. Hidroliza nekog sintetskog hormona (farmaceutski) je reakcija prvog reda s konstantom brzine od 0,25 (). Kako će se promijeniti koncentracija ovog hormona nakon 2 mjeseca?

Zadatak broj 13. Vrijeme poluraspada radioaktivnog je 5600 godina. U živom se organizmu konstantna količina održava zahvaljujući metabolizmu. U ostacima mamuta sadržaj je bio iz originala. Kada je živio mamut?

Zadatak broj 14. Poluživot insekticida (pesticid koji se koristi za suzbijanje insekata) je 6 mjeseci. Određena količina dospjela je u rezervoar, gdje je utvrđena koncentracija mol/l. Koliko je vremena potrebno da koncentracija insekticida padne na razinu mol/L?

Zadatak broj 15. Masti i ugljikohidrati oksidiraju se značajnom brzinom na temperaturi od 450 - 500 °, au živim organizmima - na temperaturi od 36 - 40 °. Koji je razlog naglog pada temperature potrebne za oksidaciju?

Zadatak broj 16. Vodikov peroksid se u vodenim otopinama razlaže na kisik i vodu. Reakciju ubrzavaju i anorganski katalizator (ion) i bioorganski (enzim katalaza). Aktivacijska energija reakcije u odsutnosti katalizatora je 75,4 kJ/mol. Ion je smanjuje na 42 kJ/mol, a enzim katalaza na 2 kJ/mol. Izračunajte omjer brzina reakcije u odsutnosti katalizatora u slučajevima prisutnosti i katalaze. Što se može zaključiti o aktivnosti enzima? Reakcija se odvija na temperaturi od 27 °C.

Zadatak broj 17 Konstanta brzine dezintegracije penicilina na voki-tokiju J/mol.

1.3. ispitna pitanja

1. Objasnite što znače pojmovi: brzina reakcije, konstanta brzine?

2. Kako se izražava prosječna i prava brzina kemijskih reakcija?

3. Zašto ima smisla govoriti o brzini kemijskih reakcija samo za određeni trenutak?

4. Formulirajte definiciju reverzibilnih i ireverzibilnih reakcija.

5. Definirajte zakon djelovanja masa. Odražava li jednadžba koja izražava ovaj zakon ovisnost brzine reakcije o prirodi reaktanata?

6. Kako brzina reakcije ovisi o temperaturi? Što je energija aktivacije? Što su aktivne molekule?

7. Koji čimbenici određuju brzinu homogene i heterogene reakcije? Navedite primjere.

8. Koji je redoslijed i molekularnost kemijskih reakcija? U kojim se slučajevima ne poklapaju?

9. Koje se tvari nazivaju katalizatorima? Koji je mehanizam ubrzanja djelovanja katalizatora?

10. Što je pojam "otrovanja katalizatorom"? Koje se tvari nazivaju inhibitorima?

11. Što se naziva kemijska ravnoteža? Zašto se zove dinamičan? Koje se koncentracije reaktanata nazivaju ravnotežnim?

12. Što se naziva konstantom kemijske ravnoteže? Ovisi li to o prirodi tvari koje reagiraju, njihovoj koncentraciji, temperaturi, tlaku? Koje su značajke matematičkog zapisa za konstantu ravnoteže u heterogenim sustavima?

13. Što je farmakokinetika lijekova?

14. Procesi koji se odvijaju s lijekom u tijelu kvantitativno su karakterizirani nizom farmakokinetičkih parametara. Navedite one glavne.

Problem 336.
Na 150°C neka reakcija je gotova za 16 minuta. Uzimajući temperaturni koeficijent brzine reakcije jednak 2,5, izračunajte koliko dugo će ova reakcija završiti ako se provodi: a) pri 20 0 °S; b) na 80°C.
Riješenje:
Prema van't Hoffovom pravilu, ovisnost brzine o temperaturi izražava se jednadžbom:

v t i k t - brzina i konstanta brzine reakcije na temperaturi od t°C; v (t + 10) i k (t + 10) iste vrijednosti na temperaturi (t + 10 0 C); - temperaturni koeficijent brzine reakcije, čija vrijednost za većinu reakcija leži u rasponu od 2 - 4.

a) S obzirom da je brzina kemijske reakcije pri određenoj temperaturi obrnuto proporcionalna trajanju njezina tijeka, podatke navedene u uvjetu zadatka zamijenimo formulom koja kvantitativno izražava van't Hoffovo pravilo, dobivamo :

b) Budući da se ova reakcija odvija uz smanjenje temperature, tada je pri danoj temperaturi brzina ove reakcije izravno proporcionalna trajanju njezina tijeka, podatke navedene u uvjetu zadatka zamijenimo formulom koja kvantitativno izražava van't Hoffovo pravilo, dobivamo:

Odgovor: a) pri 200 0 S t2 = 9,8 s; b) pri 80 0 S t3 = 162 h 1 min 16 s.

Problem 337.
Hoće li se promijeniti vrijednost konstante brzine reakcije: a) pri zamjeni jednog katalizatora drugim; b) kada se mijenjaju koncentracije reaktanata?
Riješenje:
Konstanta brzine reakcije je vrijednost koja ovisi o prirodi reaktanata, temperaturi i prisutnosti katalizatora, a ne ovisi o koncentraciji reaktanata. Ona može biti jednaka brzini reakcije u slučaju kada su koncentracije reaktanata jednake jedinici (1 mol/l).

a) Kada se jedan katalizator zamijeni drugim, brzina određene kemijske reakcije će se promijeniti ili povećati. Ako se koristi katalizator, povećat će se brzina kemijske reakcije, a time će se povećati i vrijednost konstante brzine reakcije. Promjena vrijednosti konstante brzine reakcije također će se dogoditi kada se jedan katalizator zamijeni drugim, što će povećati ili smanjiti brzinu ove reakcije u odnosu na originalni katalizator.

b) Kada se promijeni koncentracija reaktanata, promijenit će se vrijednosti brzine reakcije, a vrijednost konstante brzine reakcije neće se promijeniti.

Problem 338.
Ovisi li toplinski učinak reakcije o njezinoj energiji aktivacije? Obrazloži odgovor.
Riješenje:
Toplinski učinak reakcije ovisi samo o početnom i konačnom stanju sustava i ne ovisi o međufazama procesa. Aktivacijska energija je višak energije koji moraju imati molekule tvari da bi njihovim sudarom došlo do stvaranja nove tvari. Energija aktivacije može se mijenjati podizanjem ili snižavanjem temperature, odnosno snižavanjem ili povećanjem. Katalizatori smanjuju aktivacijsku energiju, a inhibitori je smanjuju.

Dakle, promjena aktivacijske energije dovodi do promjene brzine reakcije, ali ne i do promjene topline reakcije. Toplinski učinak reakcije je stalna vrijednost i ne ovisi o promjeni aktivacijske energije za određenu reakciju. Na primjer, reakcija stvaranja amonijaka iz dušika i vodika je:

Ova reakcija je egzotermna, > 0). Reakcija se odvija uz smanjenje broja molova reagirajućih čestica i broja molova plinovitih tvari, čime se sustav dovodi iz manje stabilnog stanja u stabilnije, entropija se smanjuje,< 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:

Problem 339.
Za koju je reakciju, izravnu ili obrnutu, energija aktivacije veća ako izravna reakcija teče uz oslobađanje topline?
Riješenje:
Razlika između energija aktivacije izravne i obrnute reakcije jednaka je toplinskom učinku: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Ova reakcija se odvija uz oslobađanje topline, tj. je egzotermna,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (npr.)< Е а(обр.) .

Odgovor: E a (npr.)< Е а(обр.) .

Problem 340.
Koliko će se puta povećati brzina reakcije koja se odvija na 298 K ako se njena aktivacijska energija smanji za 4 kJ/mol?
Riješenje:
Označimo smanjenje aktivacijske energije s Ea, a konstante brzine reakcije prije i poslije smanjenja aktivacijske energije s k odnosno k. Koristeći Arrheniusovu jednadžbu dobivamo:

E a je energija aktivacije, k i k" su konstante brzine reakcije, T je temperatura u K (298).
Zamjenom podataka problema u posljednju jednadžbu i izražavanjem energije aktivacije u džulima izračunavamo povećanje brzine reakcije:

Odgovor: 5 puta.