Formula për koeficientin e temperaturës së reaksionit. Koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së një reaksioni kimik (rregulli van't Hoff)

Problemi 336.
Në 150°C, njëfarë reagimi përfundon në 16 minuta. Duke marrë koeficientin e temperaturës së shpejtësisë së reaksionit të barabartë me 2,5, llogaritni se sa do të përfundojë ky reaksion nëse kryhet: a) në 20 0 ° С; b) në 80°C.
Zgjidhja:
Sipas rregullit van't Hoff, varësia e shpejtësisë nga temperatura shprehet me ekuacionin:

v t dhe k t - shpejtësia dhe konstanta e shpejtësisë së reaksionit në një temperaturë prej t°C; v (t + 10) dhe k (t + 10) të njëjtat vlera në temperaturë (t + 10 0 C); - koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reagimit, vlera e të cilit për shumicën e reaksioneve qëndron në intervalin 2 - 4.

a) Duke qenë se shpejtësia e një reaksioni kimik në një temperaturë të caktuar është në përpjesëtim të zhdrejtë me kohëzgjatjen e rrjedhës së tij, ne i zëvendësojmë të dhënat e dhëna në gjendjen e problemit në një formulë që shpreh në mënyrë sasiore rregullin van't Hoff, marrim :

b) Meqenëse ky reaksion vazhdon me një ulje të temperaturës, atëherë në një temperaturë të caktuar shpejtësia e këtij reaksioni është drejtpërdrejt proporcionale me kohëzgjatjen e rrjedhës së tij, ne i zëvendësojmë të dhënat e dhëna në gjendjen e problemit në një formulë që shpreh në mënyrë sasiore Rregulli van't Hoff, marrim:

Përgjigju: a) në 200 0 С t2 = 9,8 s; b) në 80 0 С t3 = 162 h 1 min 16 s.

Problemi 337.
A do të ndryshojë vlera e konstantës së shpejtësisë së reaksionit: a) kur zëvendësohet një katalizator me një tjetër; b) kur ndryshojnë përqendrimet e reaktantëve?
Zgjidhja:
Konstanta e shpejtësisë së reaksionit është një vlerë që varet nga natyra e reaktantëve, nga temperatura dhe nga prania e katalizatorëve dhe nuk varet nga përqendrimi i reaktantëve. Mund të jetë e barabartë me shpejtësinë e reaksionit në rastin kur përqendrimet e reaktantëve janë të barabartë me njësinë (1 mol/l).

a) Kur një katalizator zëvendësohet nga një tjetër, shpejtësia e një reaksioni kimik të caktuar do të ndryshojë ose do të rritet. Nëse përdoret një katalizator, shpejtësia e një reaksioni kimik do të rritet dhe vlera e konstantës së shpejtësisë së reaksionit do të rritet në përputhje me rrethanat. Një ndryshim në vlerën e konstantës së shpejtësisë së reaksionit do të ndodhë gjithashtu kur një katalizator zëvendësohet nga një tjetër, i cili do të rrisë ose zvogëlojë shpejtësinë e këtij reaksioni në krahasim me katalizatorin origjinal.

b) Kur përqendrimi i reaktantëve ndryshon, vlerat e shpejtësisë së reagimit do të ndryshojnë, dhe vlera e konstantës së shpejtësisë së reagimit nuk do të ndryshojë.

Problemi 338.
A varet efekti termik i një reaksioni nga energjia e aktivizimit të tij? Arsyetoni përgjigjen.
Zgjidhja:
Efekti termik i reaksionit varet vetëm nga gjendja fillestare dhe përfundimtare e sistemit dhe nuk varet nga fazat e ndërmjetme të procesit. Energjia e aktivizimit është energjia e tepërt që duhet të kenë molekulat e substancave në mënyrë që përplasja e tyre të çojë në formimin e një substance të re. Energjia e aktivizimit mund të ndryshohet duke ngritur ose ulur temperaturën, përkatësisht duke e ulur ose rritur atë. Katalizatorët ulin energjinë e aktivizimit, ndërsa frenuesit e ulin atë.

Kështu, një ndryshim në energjinë e aktivizimit çon në një ndryshim në shpejtësinë e reagimit, por jo në një ndryshim në nxehtësinë e reaksionit. Efekti termik i një reaksioni është një vlerë konstante dhe nuk varet nga një ndryshim në energjinë e aktivizimit për një reaksion të caktuar. Për shembull, reagimi për formimin e amoniakut nga azoti dhe hidrogjeni është:

Ky reagim është ekzotermik, > 0). Reaksioni vazhdon me një ulje të numrit të moleve të grimcave që reagojnë dhe numrit të moleve të substancave të gazta, gjë që e sjell sistemin nga një gjendje më pak e qëndrueshme në një gjendje më të qëndrueshme, entropia zvogëlohet,< 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:

Problemi 339.
Për cilin reaksion, të drejtpërdrejtë apo të kundërt, energjia e aktivizimit është më e madhe nëse reaksioni i drejtpërdrejtë vazhdon me çlirimin e nxehtësisë?
Zgjidhja:
Dallimi midis energjive të aktivizimit të reaksioneve të drejtpërdrejta dhe të kundërta është i barabartë me efektin termik: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Ky reaksion vazhdon me çlirimin e nxehtësisë, d.m.th. është ekzotermik,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (p.sh.)< Е а(обр.) .

Përgjigje: E a (p.sh.)< Е а(обр.) .

Problemi 340.
Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni që vazhdon në 298 K nëse energjia e aktivizimit të tij reduktohet me 4 kJ/mol?
Zgjidhja:
Le të shënojmë uljen e energjisë së aktivizimit me Ea dhe konstantet e shpejtësisë së reaksionit para dhe pas zvogëlimit të energjisë së aktivizimit, përkatësisht, me k dhe k. Duke përdorur ekuacionin Arrhenius, marrim:

E a është energjia e aktivizimit, k dhe k" janë konstante të shpejtësisë së reaksionit, T është temperatura në K (298).
Duke zëvendësuar të dhënat e problemit në ekuacionin e fundit dhe, duke shprehur energjinë e aktivizimit në xhaul, ne llogarisim rritjen e shpejtësisë së reagimit:

Përgjigju: 5 herë.

Faktorët që ndikojnë në rrjedhën e reaksionit

Në trupin e njeriut, mijëra reaksione enzimatike ndodhin në një qelizë të gjallë. Sidoqoftë, në një zinxhir shumëfazor procesesh, ndryshimi midis shkallëve të reagimeve individuale është mjaft i madh. Kështu, sinteza e molekulave të proteinave në një qelizë paraprihet nga të paktën dy faza të tjera: sinteza e ARN-së transferuese dhe sinteza e ribozomeve. Por koha gjatë së cilës përqendrimi i molekulave të tRNA dyfishohet është 1.7 minuta, molekulat e proteinave - 17 minuta dhe ribozomet - 170 minuta. Shkalla e procesit të përgjithshëm të fazës së ngadaltë (kufizuese), në shembullin tonë, shkalla e sintezës së ribozomeve. Prania e një reaksioni kufizues siguron besueshmëri dhe fleksibilitet të lartë në kontrollin e mijëra reaksioneve që ndodhin në qelizë. Mjafton të mbash nën vëzhgim dhe të rregullosh vetëm më të ngadaltë prej tyre. Kjo metodë e kontrollit të shkallës së sintezës me shumë faza quhet parimi minimal. Kjo ju lejon të thjeshtoni ndjeshëm dhe ta bëni më të besueshëm sistemin e autorregullimit në qelizë.

Klasifikimet e reaksioneve të përdorura në kinetikë: reaksione, homogjene, heterogjene dhe mikroheterogjene; reaksione të thjeshta dhe komplekse (paralele, sekuenciale, të konjuguara, zinxhir). Molekulariteti i aktit elementar të reaksionit. Ekuacionet kinetike. Rendi i reagimit. Gjysem jete

Reaksionet mikroerogjene -

Molekulariteti i reaksionit përcaktohet nga numri i molekulave që hyjnë në bashkëveprim kimik në aktin elementar të reaksionit. Mbi këtë bazë reaksionet ndahen në monomolekulare, bimolekulare dhe trimolekulare.

Atëherë reaksionet e tipit A -> B do të jenë monomolekulare, për shembull:

a) C16H34 (t°C) -> Cg H18 + C8H16 - reaksioni i çarjes së hidrokarbureve;

b) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - zbërthimi termik i karbonatit të kalciumit.
Reaksionet si A + B -> C ose 2A -> C - janë bimolekulare, për shembull:
a) C + 0 2 -> C0 2; b) 2Н 2 0 2 -> 2Н 2 0 + 0 2 etj.

Reaksionet trimolekulare përshkruhen nga ekuacionet e përgjithshme të tipit:

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

Për shembull: a) 2Н 2 + 0 2 2Н 2 0; b) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0.

Shpejtësia e reaksionit në varësi të molekularitetit do të shprehet me ekuacionet: a) V = k C A - për një reaksion monomolekular; b) V \u003d në C A C në ose c) V \u003d në C 2 A - për një reaksion bimolekular; d) V \u003d k C C në C e) V \u003d k C 2 A C në ose e) V \u003d k C 3 A - për një reaksion trimolekular.

Molekulariteti është numri i molekulave që reagojnë në një akt kimik elementar.

Shpesh është e vështirë të përcaktohet molekulariteti i një reaksioni, kështu që përdoret një shenjë më formale - rendi i një reaksioni kimik.

Rendi i reaksionit është i barabartë me shumën e eksponentëve të përqendrimeve në ekuacionin që shpreh varësinë e shpejtësisë së reaksionit nga përqendrimi i reaktantëve (ekuacioni kinetik).

Rendi i reaksionit më shpesh nuk përkon me molekularitetin për faktin se mekanizmi i reaksionit, d.m.th., "akti elementar" i reaksionit (shiko përkufizimin e shenjës së molekularitetit), është i vështirë për t'u vendosur.

Le të shqyrtojmë një sërë shembujsh që ilustrojnë këtë pozicion.

1. Shpejtësia e tretjes së kristaleve përshkruhet nga ekuacionet e kinetikës së rendit zero, pavarësisht natyrës monomolekulare të reaksionit: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k " C (AgCl (ra)) - p - dendësia dhe është një vlerë konstante, d.m.th., shkalla e shpërbërjes nuk varet nga sasia (përqendrimi) e substancës së tretur.

2. Reaksioni i hidrolizës së saharozës: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (glukozë) + C 6 H 12 0 6 (fruktoza) është një reaksion bimolekular, por kinetika e tij përshkruhet nga një kinetikë e rendit të parë. ekuacioni: V \u003d k * C cax , pasi në kushte eksperimentale, përfshirë në trup, përqendrimi i ujit është një vlerë konstante С(Н 2 0) - konst.

3.
Reaksioni i dekompozimit të peroksidit të hidrogjenit, i cili zhvillohet me pjesëmarrjen e katalizatorëve, si joneve inorganike Fe 3+, Cu 2+ të platinit metalik dhe enzimave biologjike, si katalaza, ka formën e përgjithshme:

2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, d.m.th., është bimolekular.

Varësia e shpejtësisë së reaksionit nga përqendrimi. Ekuacionet kinetike të reaksioneve të rendit të parë, të dytë dhe zero. Metodat eksperimentale për përcaktimin e shpejtësisë dhe konstantës së shpejtësisë së reaksioneve.

Varësia e shpejtësisë së reaksionit nga temperatura. Rregulli i Van't Hofit. Koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit dhe tiparet e tij për proceset biokimike.

γ është koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit.

Kuptimi fizik i vlerës së γ është se tregon se sa herë ndryshon shpejtësia e reagimit me një ndryshim të temperaturës prej çdo 10 gradë.

15. Koncepti i teorisë së përplasjeve aktive. Profili energjetik i reaksionit; energjia e aktivizimit; Ekuacioni Arrhenius. Roli i faktorit sterik. Koncepti i teorisë së gjendjes së tranzicionit.

Marrëdhënia e konstantës së shpejtësisë, energjisë së aktivizimit dhe temperaturës përshkruhet nga ekuacioni Arrhenius: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, ku k t dhe k 0 janë konstantet e shpejtësisë në temperaturën T dhe T e e është baza e logaritmi natyror, A është faktori sterik.

Faktori sterik A përcakton probabilitetin e përplasjes së dy grimcave reaguese në qendrën aktive të molekulës. Ky faktor është veçanërisht i rëndësishëm për reaksionet biokimike me biopolimere. Në reaksionet acid-bazë, joni H+ duhet të reagojë me grupin karboksil terminal - COO. Megjithatë, jo çdo përplasje e jonit H + me një molekulë proteine ​​do të çojë në këtë reaksion. Vetëm ato përplasje që kryhen drejtpërdrejt në disa pikat e makromolekulave do të jenë efektive të quajtura qendra aktive.

Nga ekuacioni Arrhenius rezulton se sa më e lartë të jetë konstanta e shpejtësisë, aq më e ulët është energjia e aktivizimit E dhe aq më e lartë është temperatura T e procesit.

Shpejtësia e reaksioneve kimike rritet me rritjen e temperaturës. Rritja e shpejtësisë së reagimit me temperaturën mund të vlerësohet duke përdorur rregullin van't Hoff. Sipas rregullit, një rritje e temperaturës me 10 gradë rrit konstantën e shpejtësisë së reagimit me 2-4 herë:

Ky rregull nuk përmbushet në temperatura të larta, kur konstanta e shpejtësisë vështirë se ndryshon me temperaturën.

Rregulli i Van't Hoff ju lejon të përcaktoni shpejt datën e skadencës së një ilaçi. Një rritje e temperaturës rrit shkallën e dekompozimit të ilaçit. Kjo shkurton kohën për të përcaktuar datën e skadencës së barit.

Metoda konsiston në faktin se ilaçi mbahet në temperaturë të ngritur T për një kohë të caktuar tT, sasia e ilaçit të dekompozuar m gjendet dhe rillogaritet në një temperaturë standarde të ruajtjes prej 298 K. Duke e konsideruar procesin e dekompozimit të ilaçit si një reagim i rendit të parë, shpejtësia shprehet në temperaturën e zgjedhur T dhe T = 298K:

Duke marrë parasysh që masa e barit të dekompozuar të jetë e njëjtë për kushtet standarde dhe reale të ruajtjes, shkalla e dekompozimit mund të shprehet me ekuacionet:

Duke supozuar T=298+10n, ku n = 1,2,3…,

Merrni shprehjen përfundimtare për jetëgjatësinë e ilaçit në kushte standarde 298K:

Teoria e përplasjeve aktive. Energjia e aktivizimit. Ekuacioni Arrhenius. Marrëdhënia ndërmjet shpejtësisë së reaksionit dhe energjisë së aktivizimit.

Teoria e përplasjeve aktive u formulua nga S. Arrhenius në 1889. Kjo teori bazohet në idenë se për të ndodhur një reaksion kimik, është e nevojshme një përplasje midis molekulave të substancave fillestare dhe numri i përplasjeve përcaktohet nga intensiteti i lëvizjes termike të molekulave, d.m.th. varur nga temperatura. Por jo çdo përplasje e molekulave çon në një transformim kimik: vetëm përplasja aktive çon në të.

Përplasjet aktive janë përplasjet që ndodhin, për shembull, midis molekulave A dhe B me një sasi të madhe energjie. Sasia minimale e energjisë që duhet të kenë molekulat e substancave fillestare në mënyrë që përplasja e tyre të jetë aktive quhet pengesë energjetike e reaksionit.

Energjia e aktivizimit është energjia e tepërt që mund të komunikohet ose transferohet në një mol të një substance.

Energjia e aktivizimit ndikon ndjeshëm në vlerën e konstantës së shpejtësisë së reaksionit dhe varësinë e saj nga temperatura: sa më e madhe Ea, aq më e ulët është konstanta e shpejtësisë dhe aq më domethënës ndryshimi i temperaturës ndikon në të.

Konstanta e shpejtësisë së reagimit lidhet me energjinë e aktivizimit nga një marrëdhënie komplekse e përshkruar nga ekuacioni Arrhenius:

k=Ae–Ea/RT, ku A është faktori paraeksponencial; Ea është energjia e aktivizimit, R është konstanta universale e gazit e barabartë me 8,31 j/mol; T është temperatura absolute;

e është baza e logaritmeve natyrore.

Megjithatë, konstantet e vëzhguara të shpejtësisë së reagimit janë përgjithësisht shumë më të vogla se ato të llogaritura duke përdorur ekuacionin Arrhenius. Prandaj, ekuacioni për konstantën e shpejtësisë së reagimit modifikohet si më poshtë:

(minus para thyesës së plotë)

Shumëzuesi bën që varësia nga temperatura e konstantës së shpejtësisë të ndryshojë nga ekuacioni Arrhenius. Meqenëse energjia e aktivizimit të Arrhenius-it llogaritet si tangjente e pjerrësisë së varësisë logaritmike të shpejtësisë së reaksionit nga temperatura reciproke, atëherë bëhet e njëjta gjë me ekuacionin , marrim:

Veçoritë e reaksioneve heterogjene. Shkalla e reaksioneve heterogjene dhe faktorët që e përcaktojnë atë. Rajonet kinetike dhe të difuzionit të proceseve heterogjene. Shembuj të reaksioneve heterogjene me interes për farmacinë.

REAKSIONET HETEROGJENE, kim. reaksionet që përfshijnë substanca në zbërthim. fazat dhe që përbëjnë së bashku një sistem heterogjen. Reaksionet tipike heterogjene: termike. zbërthimi i kripërave me formimin e produkteve të gazta dhe të ngurta (p.sh., CaCO3 -> CaO + CO2), reduktimi i oksideve të metaleve me hidrogjen ose karbon (p.sh., PbO + C -> Pb + CO), shpërbërja e metaleve në acide (p.sh. , Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), bashkëveprim. reagentët e ngurtë (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Në një klasë të veçantë, dallohen reaksionet katalitike heterogjene që ndodhin në sipërfaqen e katalizatorit; në këtë rast, reaktantët dhe produktet mund të mos jenë në faza të ndryshme. Drejtimi, në reaksionin N2 + + 3H2 -> 2NH3 që ndodh në sipërfaqen e një katalizatori hekuri, reaktantët dhe produkti i reaksionit janë në fazën e gazit dhe formojnë një sistem homogjen.

Veçoritë e reaksioneve heterogjene janë për shkak të pjesëmarrjes së fazave të kondensuar në to. Kjo e bën të vështirë përzierjen dhe transportin e reaktantëve dhe produkteve; aktivizimi i molekulave të reagentit në ndërfaqe është i mundur. Kinetika e çdo reaksioni heterogjen përkufizohet si shpejtësia e vetë kimikatit. transformimet dhe proceset e transferimit (difuzioni) të nevojshme për të rimbushur konsumin e reaktantëve dhe për të hequr produktet e reaksionit nga zona e reagimit. Në mungesë të pengesave të difuzionit, shpejtësia e një reaksioni heterogjen është proporcionale me madhësinë e zonës së reaksionit; ky është emri i shpejtësisë specifike të reaksionit të llogaritur për njësi sipërfaqe (ose vëllim) të reaksionit. zona, nuk ndryshon në kohë; për reaksione të thjeshta (me një hap), mund të jetë të përcaktuara në bazë të masave vepruese të ligjit. Ky ligj nuk plotësohet nëse shpërndarja e substancave ecën më ngadalë se kimike. rrethi; në këtë rast, shpejtësia e vëzhguar e reaksionit heterogjen përshkruhet nga ekuacionet e kinetikës së difuzionit.

Shpejtësia e një reaksioni heterogjen është sasia e një substance që hyn në një reaksion ose formohet gjatë një reaksioni për njësi të kohës për njësi sipërfaqe të sipërfaqes së fazës.

Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik:

Natyra e reaktantëve

Përqendrimi i reagentëve,

Temperatura,

Prania e një katalizatori.

Vheterog = Δp(S Δt), ku Vheterog është shpejtësia e reagimit në një sistem heterogjen; n është numri i moleve të ndonjë prej substancave që rezulton nga reaksioni; V është vëllimi i sistemit; t - koha; S është sipërfaqja e fazës në të cilën zhvillohet reagimi; Δ - shenja e rritjes (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Detyra # 1. Ndërveprimi me oksigjenin e lirë çon në formimin e dioksidit të azotit shumë toksik //, megjithëse ky reaksion vazhdon ngadalë në kushte fiziologjike dhe në përqendrime të ulëta nuk luan një rol të rëndësishëm në dëmtimin e qelizave toksike, por, megjithatë, efektet patogjene rriten ndjeshëm me hiperprodhimi i saj. Përcaktoni sa herë rritet shpejtësia e ndërveprimit të oksidit nitrik (II) me oksigjenin kur presioni në përzierjen e gazeve fillestare dyfishohet, nëse shpejtësia e reagimit përshkruhet nga ekuacioni ?

Zgjidhje.

1. Dyfishimi i presionit është i barabartë me dyfishimin e përqendrimit ( Me) dhe . Prandaj, normat e ndërveprimit që korrespondojnë dhe do të marrin, në përputhje me ligjin e veprimit masiv, shprehjet: dhe

Përgjigju. Shpejtësia e reagimit do të rritet me 8 herë.

Detyra # 2. Besohet se përqendrimi i klorit (një gaz i gjelbër me erë të fortë) në ajër mbi 25 ppm është i rrezikshëm për jetën dhe shëndetin, por ka dëshmi se nëse pacienti është shëruar nga helmimi akut i rëndë me këtë gaz, atëherë nuk vërehen efekte të mbetura. Përcaktoni se si do të ndryshojë shpejtësia e reagimit: , duke vazhduar në fazën e gazit, nëse rritet me një faktor 3: përqendrimi , përqendrimi , 3) ​​presioni / /?

Zgjidhje.

1. Nëse shënojmë përqendrimet dhe përkatësisht përmes dhe , atëherë shprehja për shpejtësinë e reaksionit do të marrë formën: .

2. Pas rritjes së përqendrimeve me një faktor 3, ato do të jenë të barabarta për dhe për . Prandaj, shprehja për shpejtësinë e reagimit do të marrë formën: 1) 2)

3. Rritja e presionit rrit përqendrimin e reaktantëve të gaztë me të njëjtën sasi, pra

4. Rritja e shpejtësisë së reaksionit në raport me atë fillestar përcaktohet nga raporti, përkatësisht: 1) , 2) , 3) .

Përgjigju. Shpejtësia e reagimit do të rritet: 1), 2), 3) herë.

Detyra numër 3. Si ndryshon shpejtësia e bashkëveprimit të substancave fillestare me ndryshimin e temperaturës nga në nëse koeficienti i temperaturës së reaksionit është 2,5?

Zgjidhje.

1. Koeficienti i temperaturës tregon se si ndryshon shpejtësia e reaksionit me një ndryshim të temperaturës për çdo (rregulli van't Hoff):.

2. Nëse ndryshimi i temperaturës është: , atëherë duke marrë parasysh faktin se , marrim: . Prandaj, .

3. Sipas tabelës së antilogaritmeve gjejmë: .

Përgjigju. Me një ndryshim të temperaturës (d.m.th. me një rritje), shpejtësia do të rritet me 67.7 herë.

Detyra numër 4. Llogaritni koeficientin e temperaturës së shpejtësisë së reaksionit, duke ditur se me rritjen e temperaturës, shpejtësia rritet me një faktor prej 128.

Zgjidhje.

1. Varësia e shpejtësisë së një reaksioni kimik nga temperatura shprehet me rregullin e parë van't Hoff:

.Duke zgjidhur ekuacionin për , gjejmë: , . Prandaj, = 2

Përgjigju. =2.

Detyra numër 5. Për një nga reaksionet, u përcaktuan dy konstante të shpejtësisë: në 0.00670 dhe në 0.06857. Përcaktoni konstantën e shpejtësisë së të njëjtit reaksion në .

Zgjidhje.

1. Në bazë të dy vlerave të konstantave të shpejtësisë së reaksionit, duke përdorur ekuacionin Arrhenius, përcaktojmë energjinë e aktivizimit të reaksionit: . Për këtë rast: Prandaj: J/mol.

2. Llogaritni konstantën e shpejtësisë së reaksionit në , duke përdorur konstantën e shpejtësisë në dhe ekuacionin Arrhenius në llogaritjet: . Për këtë rast: dhe duke pasur parasysh se: , marrim: . Rrjedhimisht,

Përgjigju.

Llogaritja e konstantës së ekuilibrit kimik dhe përcaktimi i drejtimit të zhvendosjes së ekuilibrit sipas parimit Le Chatelier .

Detyra numër 6. Dioksidi i karbonit // ndryshe nga monoksidi i karbonit // nuk cenon funksionet fiziologjike dhe integritetin anatomik të një organizmi të gjallë dhe efekti i tyre mbytës është vetëm për shkak të pranisë në një përqendrim të lartë dhe një ulje të përqindjes së oksigjenit në ajrin e thithur. Çfarë është e barabartë me konstante e ekuilibrit të reaksionit / /: në temperaturë të shprehur në terma të: a) presioneve të pjesshme të reaktantëve; b) përqendrimet e tyre molare, duke ditur se përbërja e përzierjes ekuilibër shprehet në fraksione vëllimore: , dhe , dhe presioni total në sistem është Pa?

Zgjidhje.

1. Presioni i pjesshëm i një gazi është i barabartë me presionin total herë fraksionin vëllimor të gazit në përzierje, pra:

2. Duke zëvendësuar këto vlera në shprehjen për konstantën e ekuilibrit, marrim:

3. Marrëdhënia ndërmjet dhe është vendosur në bazë të ekuacionit të Mendeleev Clapeyron për gazet ideale dhe shprehet me barazinë: , ku është ndryshimi midis numrit të moleve të produkteve të reaksionit të gaztë dhe substancave fillestare të gazta. Për këtë reagim: Pastaj: .

Përgjigju. Pa. .

Detyra numër 7. Në cilin drejtim do të zhvendoset ekuilibri në reaksionet e mëposhtme:

3. ;

a) me rritjen e temperaturës, b) me uljen e presionit, c) me rritjen e përqendrimit të hidrogjenit?

Zgjidhje.

1. Ekuilibri kimik në sistem vendoset me qëndrueshmërinë e parametrave të jashtëm (etj.). Nëse këto parametra ndryshojnë, atëherë sistemi largohet nga gjendja e ekuilibrit dhe reaksioni i drejtpërdrejtë (në të djathtë) ose i kundërt (në të majtë) fillon të mbizotërojë. Ndikimi i faktorëve të ndryshëm në zhvendosjen e ekuilibrit pasqyrohet në parimin e Le Chatelier.

2. Konsideroni efektin në reaksionet e mësipërme të të 3 faktorëve që ndikojnë në ekuilibrin kimik.

a) Me rritjen e temperaturës, ekuilibri zhvendoset drejt një reaksioni endotermik, d.m.th. reaksion që zhvillohet me thithjen e nxehtësisë. Reaksionet 1 dhe 3 janë ekzotermike / /, prandaj, me një rritje të temperaturës, ekuilibri do të zhvendoset drejt reagimit të kundërt, dhe në reagimin e dytë / / - drejt reagimit të drejtpërdrejtë.

b) Kur presioni ulet, ekuilibri zhvendoset drejt rritjes së numrit të moleve të gazeve, d.m.th. drejt presionit më të lartë. Në reaksionin e parë dhe të tretë, anët e majta dhe të djathta të ekuacionit do të kenë të njëjtin numër mol gazesh (përkatësisht 2-2 dhe 1-1). Pra ndryshimi i presionit nuk do të shkaktojë zhvendosja e ekuilibrit në sistem. Në reaksionin e dytë, ka 4 mol gaze në anën e majtë dhe 2 mol në të djathtë, prandaj, me uljen e presionit, ekuilibri do të zhvendoset drejt reaksionit të kundërt.

në) Me një rritje të përqendrimit të përbërësve të reaksionit, ekuilibri zhvendoset drejt konsumit të tyre. Në reaksionin e parë, hidrogjeni është në produkte dhe rritja e përqendrimit të tij do të përmirësojë reagimin e kundërt, gjatë të cilit konsumohet. Në reaksionin e dytë dhe të tretë, hidrogjeni është ndër substancat fillestare, prandaj, një rritje në përqendrimin e tij e zhvendos ekuilibrin drejt reaksionit që vazhdon me konsumimin e hidrogjenit.

Përgjigju.

a) Me një rritje të temperaturës në reaksionet 1 dhe 3, ekuilibri do të zhvendoset në të majtë, dhe në reagimin 2 - në të djathtë.

b) Reaksionet 1 dhe 3 nuk do të ndikohen nga një ulje e presionit, dhe në reaksionin 2, ekuilibri do të zhvendoset në të majtë.

c) Një rritje e temperaturës në reaksionet 2 dhe 3 do të sjellë një zhvendosje të ekuilibrit në të djathtë dhe në reaksionin 1 në të majtë.

1.2. Detyrat e situatës №№ nga 7 në 21 për të konsoliduar materialin (kryer në fletoren e protokollit).

Detyra numër 8. Si do të ndryshojë shpejtësia e oksidimit të glukozës në trup me një ulje të temperaturës nga në nëse koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reagimit është 4?

Detyra numër 9.Duke përdorur rregullin e përafërt van't Hoff, njehsoni sa duhet të rritet temperatura në mënyrë që shpejtësia e reagimit të rritet me 80 herë? Merrni koeficientin e temperaturës së shpejtësisë të barabartë me 3.

Detyra numër 10. Për të ndaluar praktikisht reaksionin, përdoret ftohja e shpejtë e përzierjes së reaksionit ("ngrirja e reaksionit"). Përcaktoni sa herë do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit kur përzierja e reaksionit ftohet nga 40 në , nëse koeficienti i temperaturës së reaksionit është 2,7.

Detyra numër 11. Një izotop i përdorur për trajtimin e tumoreve të caktuara ka një gjysmë jetë prej 8.1 ditësh. Pas çfarë kohe përmbajtja e jodit radioaktiv në trupin e pacientit do të ulet me 5 herë?

Detyra numër 12. Hidroliza e disa hormoneve sintetike (farmaceutike) është një reaksion i rendit të parë me një konstante shpejtësie prej 0,25 (). Si do të ndryshojë përqendrimi i këtij hormoni pas 2 muajsh?

Detyra numër 13. Gjysma e jetës së radioaktivëve është 5600 vjet. Në një organizëm të gjallë, një sasi konstante mbahet për shkak të metabolizmit. Në mbetjet e një vigani, përmbajtja ishte nga origjinali. Kur jetoi mamuthi?

Detyra numër 14. Gjysma e jetës së insekticidit (një pesticid që përdoret për të kontrolluar insektet) është 6 muaj. Një sasi e caktuar e tij hyri në rezervuar, ku u vendos përqendrimi mol / l. Sa kohë duhet që përqendrimi i insekticidit të bjerë në nivelin mol/l?

Detyra numër 15. Yndyrnat dhe karbohidratet oksidohen me një shpejtësi të dukshme në një temperaturë prej 450 - 500 °, dhe në organizmat e gjallë - në një temperaturë prej 36 - 40 °. Cila është arsyeja e uljes së mprehtë të temperaturës së nevojshme për oksidim?

Detyra numër 16. Peroksidi i hidrogjenit zbërthehet në tretësirat ujore në oksigjen dhe ujë. Reaksioni përshpejtohet si nga një katalizator inorganik (jon) ashtu edhe nga një bioorganik (enzima katalazë). Energjia e aktivizimit të reaksionit në mungesë të një katalizatori është 75,4 kJ/mol. Joni e redukton atë në 42 kJ/mol, dhe enzima katalaza e redukton atë në 2 kJ/mol. Llogaritni raportin e shpejtësive të reaksionit në mungesë të një katalizatori në rastet e pranisë së dhe katalazës. Çfarë përfundimi mund të nxirret për aktivitetin e enzimës? Reagimi vazhdon në një temperaturë prej 27 °C.

Detyra numër 17 Konstanta e shkallës së shpërbërjes së penicilinës në telekomandë J/mol.

1.3. pyetjet e testit

1. Shpjegoni se çfarë kuptimi kanë termat: shpejtësia e reagimit, konstanta e shpejtësisë?

2. Si shprehet shpejtësia mesatare dhe e vërtetë e reaksioneve kimike?

3. Pse ka kuptim të flasim për shpejtësinë e reaksioneve kimike vetëm për një moment të caktuar në kohë?

4. Formuloni përkufizimin e reaksioneve të kthyeshme dhe të pakthyeshme.

5. Përcaktoni ligjin e veprimit masiv. A pasqyron ekuacioni që shpreh këtë ligj varësinë e shpejtësisë së reaksionit nga natyra e reaktantëve?

6. Si varet shpejtësia e reaksionit nga temperatura? Cila është energjia e aktivizimit? Cilat janë molekulat aktive?

7. Cilët faktorë përcaktojnë shpejtësinë e një reaksioni homogjen dhe heterogjen? Jep shembuj.

8. Cili është rendi dhe molekulariteti i reaksioneve kimike? Në cilat raste nuk përputhen?

9. Cilat substanca quhen katalizatorë? Cili është mekanizmi i veprimit përshpejtues të një katalizatori?

10. Cili është koncepti i "helmimit me katalizator"? Cilat substanca quhen frenues?

11. Çfarë quhet ekuilibër kimik? Pse quhet dinamike? Cilat përqendrime të reaktantëve quhen ekuilibër?

12. Çfarë quhet konstanta e ekuilibrit kimik? A varet nga natyra e substancave që reagojnë, përqendrimi i tyre, temperatura, presioni? Cilat janë veçoritë e shënimit matematikor për konstantën e ekuilibrit në sistemet heterogjene?

13. Cila është farmakokinetika e barnave?

14. Proceset që ndodhin me barin në organizëm karakterizohen në mënyrë sasiore nga një sërë parametrash farmakokinetikë. Jepni ato kryesore.

Problemi 336.
Në 150°C, njëfarë reagimi përfundon në 16 minuta. Duke marrë koeficientin e temperaturës së shpejtësisë së reaksionit të barabartë me 2,5, llogaritni se sa do të përfundojë ky reaksion nëse kryhet: a) në 20 0 ° С; b) në 80°C.
Zgjidhja:
Sipas rregullit van't Hoff, varësia e shpejtësisë nga temperatura shprehet me ekuacionin:

v t dhe k t - shpejtësia dhe konstanta e shpejtësisë së reaksionit në një temperaturë prej t°C; v (t + 10) dhe k (t + 10) të njëjtat vlera në temperaturë (t + 10 0 C); - koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reagimit, vlera e të cilit për shumicën e reaksioneve qëndron në intervalin 2 - 4.

a) Duke qenë se shpejtësia e një reaksioni kimik në një temperaturë të caktuar është në përpjesëtim të zhdrejtë me kohëzgjatjen e rrjedhës së tij, ne i zëvendësojmë të dhënat e dhëna në gjendjen e problemit në një formulë që shpreh në mënyrë sasiore rregullin van't Hoff, marrim :

b) Meqenëse ky reaksion vazhdon me një ulje të temperaturës, atëherë në një temperaturë të caktuar shpejtësia e këtij reaksioni është drejtpërdrejt proporcionale me kohëzgjatjen e rrjedhës së tij, ne i zëvendësojmë të dhënat e dhëna në gjendjen e problemit në një formulë që shpreh në mënyrë sasiore Rregulli van't Hoff, marrim:

Përgjigju: a) në 200 0 С t2 = 9,8 s; b) në 80 0 С t3 = 162 h 1 min 16 s.

Problemi 337.
A do të ndryshojë vlera e konstantës së shpejtësisë së reaksionit: a) kur zëvendësohet një katalizator me një tjetër; b) kur ndryshojnë përqendrimet e reaktantëve?
Zgjidhja:
Konstanta e shpejtësisë së reaksionit është një vlerë që varet nga natyra e reaktantëve, nga temperatura dhe nga prania e katalizatorëve dhe nuk varet nga përqendrimi i reaktantëve. Mund të jetë e barabartë me shpejtësinë e reaksionit në rastin kur përqendrimet e reaktantëve janë të barabartë me njësinë (1 mol/l).

a) Kur një katalizator zëvendësohet nga një tjetër, shpejtësia e një reaksioni kimik të caktuar do të ndryshojë ose do të rritet. Nëse përdoret një katalizator, shpejtësia e një reaksioni kimik do të rritet dhe vlera e konstantës së shpejtësisë së reaksionit do të rritet në përputhje me rrethanat. Një ndryshim në vlerën e konstantës së shpejtësisë së reaksionit do të ndodhë gjithashtu kur një katalizator zëvendësohet nga një tjetër, i cili do të rrisë ose zvogëlojë shpejtësinë e këtij reaksioni në krahasim me katalizatorin origjinal.

b) Kur përqendrimi i reaktantëve ndryshon, vlerat e shpejtësisë së reagimit do të ndryshojnë, dhe vlera e konstantës së shpejtësisë së reagimit nuk do të ndryshojë.

Problemi 338.
A varet efekti termik i një reaksioni nga energjia e aktivizimit të tij? Arsyetoni përgjigjen.
Zgjidhja:
Efekti termik i reaksionit varet vetëm nga gjendja fillestare dhe përfundimtare e sistemit dhe nuk varet nga fazat e ndërmjetme të procesit. Energjia e aktivizimit është energjia e tepërt që duhet të kenë molekulat e substancave në mënyrë që përplasja e tyre të çojë në formimin e një substance të re. Energjia e aktivizimit mund të ndryshohet duke ngritur ose ulur temperaturën, përkatësisht duke e ulur ose rritur atë. Katalizatorët ulin energjinë e aktivizimit, ndërsa frenuesit e ulin atë.

Kështu, një ndryshim në energjinë e aktivizimit çon në një ndryshim në shpejtësinë e reagimit, por jo në një ndryshim në nxehtësinë e reaksionit. Efekti termik i një reaksioni është një vlerë konstante dhe nuk varet nga një ndryshim në energjinë e aktivizimit për një reaksion të caktuar. Për shembull, reagimi për formimin e amoniakut nga azoti dhe hidrogjeni është:

Ky reagim është ekzotermik, > 0). Reaksioni vazhdon me një ulje të numrit të moleve të grimcave që reagojnë dhe numrit të moleve të substancave të gazta, gjë që e sjell sistemin nga një gjendje më pak e qëndrueshme në një gjendje më të qëndrueshme, entropia zvogëlohet,< 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:

Problemi 339.
Për cilin reaksion, të drejtpërdrejtë apo të kundërt, energjia e aktivizimit është më e madhe nëse reaksioni i drejtpërdrejtë vazhdon me çlirimin e nxehtësisë?
Zgjidhja:
Dallimi midis energjive të aktivizimit të reaksioneve të drejtpërdrejta dhe të kundërta është i barabartë me efektin termik: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Ky reaksion vazhdon me çlirimin e nxehtësisë, d.m.th. është ekzotermik,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (p.sh.)< Е а(обр.) .

Përgjigje: E a (p.sh.)< Е а(обр.) .

Problemi 340.
Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni që vazhdon në 298 K nëse energjia e aktivizimit të tij reduktohet me 4 kJ/mol?
Zgjidhja:
Le të shënojmë uljen e energjisë së aktivizimit me Ea dhe konstantet e shpejtësisë së reaksionit para dhe pas zvogëlimit të energjisë së aktivizimit, përkatësisht, me k dhe k. Duke përdorur ekuacionin Arrhenius, marrim:

E a është energjia e aktivizimit, k dhe k" janë konstante të shpejtësisë së reaksionit, T është temperatura në K (298).
Duke zëvendësuar të dhënat e problemit në ekuacionin e fundit dhe, duke shprehur energjinë e aktivizimit në xhaul, ne llogarisim rritjen e shpejtësisë së reagimit:

Përgjigju: 5 herë.