Reaksiyonun sıcaklık katsayısı için formül. Kimyasal reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı (van't Hoff kuralı)

Sorun 336.
150°C'de bazı reaksiyonlar 16 dakikada tamamlanır. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını 2,5'e eşit alarak, bu reaksiyonun aşağıdaki durumlarda ne kadar süreceğini hesaplayın: a) 20'de 0 °С; b) 80°C'de.
Çözüm:
Van't Hoff kuralına göre, hızın sıcaklığa bağımlılığı şu denklemle ifade edilir:

v t ve k t - t°C sıcaklıkta reaksiyonun hızı ve hız sabiti; v (t + 10) ve k (t + 10) sıcaklıkta aynı değerler (t + 10 0 C); - çoğu reaksiyon için değeri 2 - 4 aralığında olan reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı.

a) Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızının, seyrinin süresiyle ters orantılı olduğu göz önüne alındığında, problemin koşulunda verilen verileri van't Hoff kuralını nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz, şunu elde ederiz: :

b) Bu reaksiyon sıcaklıkta bir azalma ile ilerlediğinden, o zaman belirli bir sıcaklıkta bu reaksiyonun hızı, seyrinin süresiyle doğru orantılıdır, problemin durumunda verilen verileri nicel olarak ifade eden bir formülde yerine koyarız. van't Hoff kuralı, şunu elde ederiz:

Cevap: a) 200 0 С t2 = 9.8 s'de; b) 80 0 С t3 = 162 sa 1 dak 16 s'de.

Sorun 337.
Reaksiyon hızı sabitinin değeri değişecek mi: a) bir katalizörü diğeriyle değiştirirken; b) reaktanların derişimleri ne zaman değişir?
Çözüm:
Reaksiyon hızı sabiti, reaktanların doğasına, sıcaklığa ve katalizörlerin varlığına bağlı olan ve reaktanların konsantrasyonuna bağlı olmayan bir değerdir. Reaktanların derişimlerinin bire (1 mol/l) eşit olması durumunda reaksiyon hızına eşit olabilir.

a) Bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde, belirli bir kimyasal reaksiyonun hızı değişecek veya artacaktır. Bir katalizör kullanılırsa, kimyasal reaksiyonun hızı artacak, buna bağlı olarak reaksiyon hızı sabitinin değeri de artacaktır. Reaksiyon hızı sabitinin değerinde bir değişiklik, bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde de meydana gelecek ve bu, orijinal katalizöre göre bu reaksiyonun hızını artıracak veya azaltacaktır.

b) Reaktanların derişimi değiştiğinde reaksiyon hızının değerleri değişecek, reaksiyon hızı sabitinin değeri değişmeyecektir.

Sorun 338.
Bir reaksiyonun termal etkisi, aktivasyon enerjisine mi bağlıdır? Cevabı gerekçelendirin.
Çözüm:
Reaksiyonun termal etkisi sadece sistemin ilk ve son durumuna bağlıdır ve işlemin ara aşamalarına bağlı değildir. Aktivasyon enerjisi, çarpışmalarının yeni bir maddenin oluşumuna yol açması için madde moleküllerinin sahip olması gereken fazla enerjidir. Aktivasyon enerjisi, sıcaklığı yükselterek veya düşürerek, sırasıyla düşürerek veya artırarak değiştirilebilir. Katalizörler aktivasyon enerjisini düşürürken inhibitörler düşürür.

Bu nedenle, aktivasyon enerjisindeki bir değişiklik, reaksiyon hızında bir değişikliğe yol açar, ancak reaksiyon ısısında bir değişikliğe yol açmaz. Bir reaksiyonun termal etkisi sabit bir değerdir ve belirli bir reaksiyon için aktivasyon enerjisindeki değişime bağlı değildir. Örneğin, nitrojen ve hidrojenden amonyak oluşumu için reaksiyon şöyledir:

Bu reaksiyon ekzotermiktir, > 0). Reaksiyon, reaksiyona giren parçacıkların mol sayısında ve sistemi daha az kararlı bir durumdan daha kararlı bir duruma getiren gaz halindeki maddelerin mol sayısında bir azalma ile ilerler, entropi azalır,< 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:

Sorun 339.
Doğrudan reaksiyon ısının salınmasıyla devam ederse, hangi reaksiyon için, doğrudan veya ters, aktivasyon enerjisi daha büyüktür?
Çözüm:
Doğrudan ve ters reaksiyonların aktivasyon enerjileri arasındaki fark, termal etkiye eşittir: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Bu reaksiyon, ısının serbest bırakılmasıyla devam eder, yani. ekzotermik,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E bir(ör.)< Е а(обр.) .

Cevap: E bir(ör.)< Е а(обр.) .

Sorun 340.
298 K'de devam eden bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azalırsa hızı kaç kat artar?
Çözüm:
Aktivasyon enerjisindeki azalmayı Ea ile ve aktivasyon enerjisindeki azalmadan önceki ve sonraki reaksiyonun hız sabitlerini sırasıyla k ve k ile gösterelim. Arrhenius denklemini kullanarak şunu elde ederiz:

E a, aktivasyon enerjisidir, k ve k" reaksiyon hızı sabitleridir, T, K'deki sıcaklıktır (298).
Problemin verilerini son denklemde yerine koyarak ve aktivasyon enerjisini joule cinsinden ifade ederek reaksiyon hızındaki artışı hesaplıyoruz:

Cevap: 5 kere.

Reaksiyonun seyrini etkileyen faktörler

İnsan vücudunda canlı bir hücrede binlerce enzimatik reaksiyon gerçekleşir. Bununla birlikte, çok aşamalı bir süreç zincirinde, bireysel reaksiyon oranları arasındaki fark oldukça büyüktür. Böylece, bir hücrede protein moleküllerinin sentezinden önce en az iki aşama daha gelir: transfer RNA'nın sentezi ve ribozomların sentezi. Ancak tRNA moleküllerinin konsantrasyonunun iki katına çıktığı süre 1.7 dakika, protein molekülleri - 17 dakika ve ribozomlar - 170 dakikadır. Yavaş (sınırlayıcı) aşamanın genel sürecinin hızı, bizim örneğimizde, ribozom sentezinin hızı. Sınırlayıcı bir reaksiyonun varlığı, hücrede meydana gelen binlerce reaksiyonun kontrolünde yüksek güvenilirlik ve esneklik sağlar. Gözlem altında tutmak ve sadece en yavaşlarını düzenlemek yeterlidir. Bu çok aşamalı sentez hızını kontrol etme yöntemine minimum ilke denir. Hücredeki otoregülasyon sistemini önemli ölçüde basitleştirmeye ve daha güvenilir hale getirmeye izin verir.

Kinetikte kullanılan reaksiyonların sınıflandırılması: reaksiyonlar, homojen, heterojen ve mikroheterojen; basit ve karmaşık reaksiyonlar (paralel, sıralı, eşlenik, zincir). Reaksiyonun temel eyleminin molekülerliği. Kinetik denklemler. Reaksiyon sırası. Yarım hayat

Mikroheterojen reaksiyonlar -

Reaksiyonun molekülerliği, reaksiyonun temel eyleminde kimyasal etkileşime giren moleküllerin sayısı ile belirlenir. Bu temelde, reaksiyonlar monomoleküler, bimoleküler ve trimoleküler olarak ayrılır.

O zaman A -> B tipi reaksiyonlar monomoleküler olacaktır, örneğin:

a) C16H34 (t °C) -> CgH18 + C8H16 - hidrokarbon parçalama reaksiyonu;

b) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - kalsiyum karbonatın termal ayrışması.
A + B -> C veya 2A -> C - gibi reaksiyonlar bimolekülerdir, örneğin:
a) C + 0 2 -> C0 2; b) 2Н 2 0 2 -> 2Н 2 0 + 0 2 vb.

Trimoleküler reaksiyonlar, aşağıdaki türdeki genel denklemlerle tanımlanır:

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

Örneğin: a) 2Н 2 + 0 2 2Н 2 0; b) 2NO + H2N20 + H20.

Molekülerliğe bağlı olarak reaksiyon hızı, aşağıdaki denklemlerle ifade edilecektir: a) V = k C A - monomoleküler bir reaksiyon için; b) V \u003d ila C A C in veya c) V \u003d ila C2 A - bimoleküler bir reaksiyon için; d) V \u003d k C C in C e) V \u003d k C2 AC in veya e) V \u003d k C3 A - trimoleküler reaksiyon için.

Molekülerlik, bir temel kimyasal eylemde reaksiyona giren moleküllerin sayısıdır.

Bir reaksiyonun molekülerliğini belirlemek genellikle zordur, bu nedenle daha resmi bir işaret kullanılır - kimyasal reaksiyonun sırası.

Reaksiyonun sırası, reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığını ifade eden denklemdeki (kinetik denklem) konsantrasyon üslerinin toplamına eşittir.

Reaksiyon mekanizmasının, yani reaksiyonun "temel eyleminin" (molekülerlik işaretinin tanımına bakınız) oluşturulmasının zor olması nedeniyle, reaksiyonun sırası çoğu zaman molekülerite ile örtüşmez.

Bu konumu gösteren birkaç örnek ele alalım.

1. Reaksiyonun monomoleküler doğasına rağmen, kristallerin çözünme hızı, sıfır dereceli kinetik denklemleriyle tanımlanır: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k) " C (AgCl (ra)) - p - yoğunluk ve sabit bir değerdir, yani çözünme hızı, çözünen maddenin miktarına (konsantrasyonuna) bağlı değildir.

2. Sükroz hidrolizinin reaksiyonu: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (glikoz) + C 6 H 12 0 6 (fruktoz) bimoleküler bir reaksiyondur, ancak kinetiği birinci dereceden bir kinetik ile tanımlanır denklem: V \u003d k * C cax , çünkü vücut dahil deneysel koşullar altında, su konsantrasyonu sabit bir değerdir С(Н 2 0) - sabit.

3.
Katalizörlerin, hem inorganik iyonlar Fe3+, Cu2+ metalik platinin hem de katalaz gibi biyolojik enzimlerin katılımıyla devam eden hidrojen peroksitin ayrışma reaksiyonu genel forma sahiptir:

2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, yani bimolekülerdir.

Reaksiyon hızının konsantrasyona bağlılığı. Birinci, ikinci ve sıfır dereceden reaksiyonların kinetik denklemleri. Reaksiyonların hızını ve hız sabitini belirlemek için deneysel yöntemler.

Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı. Van't Hoff kuralı. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı ve biyokimyasal süreçler için özellikleri.

γ, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır.

γ değerinin fiziksel anlamı, her 10 derecede bir sıcaklık değişimi ile reaksiyon hızının kaç kez değiştiğini göstermesidir.

15. Aktif çarpışma teorisi kavramı. Reaksiyonun enerji profili; aktivasyon enerjisi; Arrhenius denklemi. Sterik faktörün rolü. Geçiş durumu teorisi kavramı.

Hız sabiti, aktivasyon enerjisi ve sıcaklığın ilişkisi Arrhenius denklemi ile açıklanır: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, burada k t ve k 0, T sıcaklığındaki hız sabitleridir ve T e e tabanıdır doğal logaritma, A sterik faktördür.

Sterik faktör A, molekülün aktif merkezinde reaksiyona giren iki parçacığın çarpışma olasılığını belirler. Bu faktör özellikle biyopolimerlerle biyokimyasal reaksiyonlar için önemlidir. Asit-baz reaksiyonlarında, H + iyonu terminal karboksil grubu - COO ile reaksiyona girmelidir. Bununla birlikte, H + iyonunun bir protein molekülü ile her çarpışması bu reaksiyona yol açmaz. Sadece bazılarında doğrudan gerçekleşen çarpışmalar makromoleküllerin noktaları aktif merkezler olarak adlandırılır.

Arrhenius denkleminden, hız sabiti ne kadar yüksek olursa, aktivasyon enerjisi E o kadar düşük ve işlemin sıcaklığı T o kadar yüksek olur.

Kimyasal reaksiyonların hızı artan sıcaklıkla artar. Sıcaklıkla reaksiyon hızındaki artış, van't Hoff kuralı kullanılarak tahmin edilebilir. Kurala göre, sıcaklıktaki 10 derecelik bir artış, reaksiyonun hız sabitini 2-4 kat artırır:

Bu kural, hız sabitinin sıcaklıkla neredeyse hiç değişmediği yüksek sıcaklıklarda karşılanmaz.

Van't Hoff'un kuralı, bir ilacın son kullanma tarihini hızlı bir şekilde belirlemenizi sağlar. Sıcaklıktaki bir artış, ilacın ayrışma hızını artırır. Bu, ilacın son kullanma tarihini belirleme süresini kısaltır.

Yöntem, ilacın yüksek sıcaklıkta (T) belirli bir süre (tT) için tutulması, ayrışan ilaç m miktarının bulunması ve 298K'lık standart bir depolama sıcaklığına göre yeniden hesaplanmasından oluşur. İlacın ayrışma sürecini birinci dereceden bir reaksiyon olarak dikkate alarak, oran seçilen sıcaklıkta T ve T = 298K olarak ifade edilir:

Ayrıştırılan ilacın kütlesinin standart ve gerçek saklama koşulları için aynı olduğu düşünüldüğünde, ayrışma hızları aşağıdaki denklemlerle ifade edilebilir:

T=298+10n varsayılarak, burada n = 1,2,3…,

298K standart koşullar altında ilacın raf ömrü için son ifadeyi alın:

Aktif çarpışma teorisi. Aktivasyon enerjisi. Arrhenius denklemi. Reaksiyon hızı ve aktivasyon enerjisi arasındaki ilişki.

Aktif çarpışma teorisi, 1889'da S. Arrhenius tarafından formüle edildi. Bu teori, bir kimyasal reaksiyonun meydana gelmesi için ilk maddelerin molekülleri arasında bir çarpışmanın gerekli olduğu ve çarpışma sayısının moleküllerin ısıl hareketinin yoğunluğu tarafından belirlendiği fikrine dayanmaktadır. sıcaklığa bağlıdır. Ancak moleküllerin her çarpışması kimyasal bir dönüşüme yol açmaz: yalnızca aktif çarpışma buna yol açar.

Aktif çarpışmalar, örneğin büyük miktarda enerji içeren A ve B molekülleri arasında meydana gelen çarpışmalardır. Başlangıç ​​maddelerinin moleküllerinin çarpışmalarının aktif olabilmesi için sahip olması gereken minimum enerji miktarına reaksiyonun enerji bariyeri denir.

Aktivasyon enerjisi, bir maddenin bir molüne iletilebilen veya aktarılabilen fazla enerjidir.

Aktivasyon enerjisi, reaksiyon hızı sabitinin değerini ve sıcaklığa bağımlılığını önemli ölçüde etkiler: Ea ne kadar büyükse, hız sabiti o kadar düşük ve sıcaklıktaki değişiklik onu o kadar önemli etkiler.

Reaksiyon hızı sabiti, Arrhenius denklemi tarafından açıklanan karmaşık bir ilişki ile aktivasyon enerjisi ile ilişkilidir:

k=Ae–Ea/RT, burada A üstel faktördür; Ea, aktivasyon enerjisidir, R, 8.31 j/mol'e eşit evrensel gaz sabitidir; T mutlak sıcaklıktır;

e, doğal logaritmaların tabanıdır.

Bununla birlikte, gözlemlenen reaksiyon hızı sabitleri genellikle Arrhenius denklemi kullanılarak hesaplananlardan çok daha küçüktür. Bu nedenle, reaksiyon hızı sabiti için denklem aşağıdaki gibi değiştirilir:

(tüm kesirden önce eksi)

Çarpan, hız sabitinin sıcaklığa bağlılığının Arrhenius denkleminden farklı olmasına neden olur. Arrhenius aktivasyon enerjisi, reaksiyon hızının karşılıklı sıcaklığa logaritmik bağımlılığının eğiminin tanjantı olarak hesaplandığından, aynısını denklemle yapmak , şunu elde ederiz:

Heterojen reaksiyonların özellikleri. Heterojen reaksiyonların hızı ve bunu belirleyen faktörler. Heterojen süreçlerin kinetik ve difüzyon bölgeleri. Eczacılıkla ilgili heterojen reaksiyon örnekleri.

HETEROJEN REAKSİYONLAR, kimya. bozunan maddeleri içeren reaksiyonlar. fazlar ve birlikte heterojen bir sistem oluşturur. Tipik heterojen reaksiyonlar: termal. tuzların gaz ve katı ürünler oluşturmak için ayrışması (örn. CaCO3 -> CaO + CO2), metal oksitlerin hidrojen veya karbon ile indirgenmesi (örn. PbO + C -> Pb + CO), metallerin asitlerde çözünmesi (örn. Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), etkileşim. katı reaktifler (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Özel bir sınıfta, katalizör yüzeyinde meydana gelen heterojen katalitik reaksiyonlar ayırt edilir; bu durumda reaktanlar ve ürünler farklı fazlarda olmayabilir. Yönünde, bir demir katalizörün yüzeyinde meydana gelen N2 + + 3H2 -> 2NH3 reaksiyonunda, reaktanlar ve reaksiyon ürünü gaz fazındadır ve homojen bir sistem oluşturur.

Heterojen reaksiyonların özellikleri, bunlara yoğunlaştırılmış fazların katılımından kaynaklanmaktadır. Bu, reaktiflerin ve ürünlerin karıştırılmasını ve taşınmasını zorlaştırır; arayüzde reaktif moleküllerinin aktivasyonu mümkündür. Herhangi bir heterojen reaksiyonun kinetiği, kimyasalın kendisinin hızı olarak tanımlanır. reaktanların tüketimini yenilemek ve reaksiyon ürünlerini reaksiyon bölgesinden uzaklaştırmak için gerekli dönüşümler ve transfer süreçleri (difüzyon). Difüzyon engellerinin yokluğunda, heterojen bir reaksiyonun hızı, reaksiyon bölgesinin boyutuyla orantılıdır; bu, reaksiyonun birim yüzeyi (veya hacmi) başına hesaplanan spesifik reaksiyon hızının adıdır. bölgeler, zamanla değişmez; basit (tek adımlı) reaksiyonlar için, olabilir kanunun yürürlükteki kütleleri temelinde belirlenir. Maddelerin difüzyonu kimyasaldan daha yavaş ilerliyorsa bu yasa karşılanmaz. semt; bu durumda, heterojen reaksiyonun gözlemlenen hızı, difüzyon kinetiği denklemleri ile tanımlanır.

Heterojen bir reaksiyonun hızı, faz yüzeyinin birim alanı başına birim zamanda bir reaksiyona giren veya bir reaksiyon sırasında oluşan bir maddenin miktarıdır.

Kimyasal reaksiyon hızını etkileyen faktörler:

Reaktanların doğası

Reaktiflerin konsantrasyonu,

Sıcaklık,

Bir katalizörün varlığı.

Vheterog = Δp(S Δt), burada Vheterog, heterojen bir sistemdeki reaksiyon hızıdır; n, reaksiyondan kaynaklanan herhangi bir maddenin mol sayısıdır; V, sistemin hacmidir; t - zaman; S, reaksiyonun ilerlediği fazın yüzey alanıdır; Δ - artış işareti (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Görev # 1. Serbest oksijen ile etkileşim, oldukça toksik nitrojen dioksit / / oluşumuna yol açar, ancak bu reaksiyon fizyolojik koşullar altında yavaş ilerler ve düşük konsantrasyonlarda toksik hücre hasarında önemli bir rol oynamaz, ancak bununla birlikte patojenik etkiler ile keskin bir şekilde artar. hiper üretimi. İlk gazların karışımındaki basınç iki katına çıktığında nitrik oksidin (II) oksijen ile etkileşim oranının kaç kat arttığını belirleyin, eğer reaksiyon hızı ise denklem ile tanımlanır ?

Çözüm.

1. Basıncı iki katına çıkarmak, konsantrasyonu iki katına çıkarmakla eşdeğerdir ( İle birlikte) ve . Bu nedenle, kitle eylemi yasasına uygun olarak aşağıdaki ifadelere karşılık gelen ve alacak olan etkileşim oranları: ve

Cevap. Reaksiyon hızı 8 kat artacaktır.

Görev # 2. Havadaki klor konsantrasyonunun (keskin kokulu yeşilimsi bir gaz) 25 ppm'nin üzerinde olmasının yaşam ve sağlık için tehlikeli olduğuna inanılmaktadır, ancak hasta bu gazla akut şiddetli zehirlenmeyi atlatmışsa, daha sonra kalıntı etkiler gözlenmez. Reaksiyon hızının nasıl değişeceğini belirleyin: , 3 kat arttırılırsa gaz fazında ilerleyerek: konsantrasyon , konsantrasyon , 3) ​​​​basınç / /?

Çözüm.

1. Konsantrasyonları sırasıyla ve ile gösterirsek, reaksiyon hızı ifadesi şu şekilde olacaktır: .

2. Konsantrasyonları 3 kat artırdıktan sonra for ve for eşit olacaktır. Bu nedenle, reaksiyon hızı ifadesi şu şekilde olacaktır: 1) 2)

3. Basınçtaki bir artış, gaz halindeki reaktanların konsantrasyonunu aynı miktarda arttırır, bu nedenle

4. İlkine göre reaksiyon hızındaki artış, sırasıyla oranla belirlenir: 1) , 2) , 3) .

Cevap. Reaksiyon hızı artacaktır: 1) , 2) , 3) ​​​​kez.

Görev #3. Reaksiyonun sıcaklık katsayısı 2.5 ise, sıcaklıktaki bir değişiklikle başlangıç ​​maddelerinin etkileşim oranı nasıl değişir?

Çözüm.

1. Sıcaklık katsayısı, her biri için sıcaklıktaki bir değişiklikle reaksiyon hızının nasıl değiştiğini gösterir (van't Hoff kuralı):.

2. Sıcaklık değişimi ise: , o zaman gerçeği dikkate alarak şunu elde ederiz: . Buradan, .

3. Antilogaritmalar tablosuna göre şunu buluruz: .

Cevap. Sıcaklıktaki bir değişiklikle (yani bir artışla), hız 67,7 kat artacaktır.

Görev #4. Sıcaklık arttıkça hızın 128 kat arttığını bilerek, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını hesaplayın.

Çözüm.

1. Bir kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa bağlılığı, van't Hoff pratik kuralı ile ifade edilir:

. Denklemi çözerek şunu buluruz: , . Bu nedenle, =2

Cevap. =2.

görev numarası 5. Reaksiyonlardan biri için iki hız sabiti belirlendi: 0.00670'te ve 0.06857'de. Aynı reaksiyonun hız sabitini belirleyin.

Çözüm.

1. Reaksiyon hızı sabitlerinin iki değerine dayanarak, Arrhenius denklemini kullanarak reaksiyonun aktivasyon enerjisini belirleriz: . Bu durum için: Dolayısıyla: J/mol.

2. Hesaplamalarda hız sabitini ve Arrhenius denklemini kullanarak , reaksiyon hızı sabitini hesaplayın: . Bu durum için: ve verilen: , şunu elde ederiz: . Sonuç olarak,

Cevap.

Le Chatelier prensibine göre kimyasal denge sabitinin hesaplanması ve denge kayması yönünün belirlenmesi .

Görev numarası 6. Karbon dioksit / / karbon monoksitten farklı olarak / / canlı bir organizmanın fizyolojik fonksiyonlarını ve anatomik bütünlüğünü ihlal etmez ve bunların boğucu etkisi yalnızca yüksek konsantrasyonlarda bulunmasından ve solunan havadaki oksijen yüzdesindeki azalmadan kaynaklanır. neye eşittir reaksiyon denge sabiti / /: aşağıdaki terimlerle ifade edilen sıcaklıkta: a) reaktanların kısmi basınçları; b) denge karışımının bileşiminin hacim kesirlerinde ifade edildiğini bilerek molar konsantrasyonları: , ve , ve sistemdeki toplam basınç Pa?

Çözüm.

1. Bir gazın kısmi basıncı, toplam basınç ile karışımdaki gazın hacim fraksiyonunun çarpımına eşittir, yani:

2. Bu değerleri denge sabiti ifadesinde değiştirerek şunu elde ederiz:

3. ve arasındaki ilişki, ideal gazlar için Mendeleev Clapeyron denklemi temelinde kurulur ve eşitlikle ifade edilir: , gaz halindeki reaksiyon ürünlerinin mol sayısı ile gaz halindeki başlangıç ​​maddeleri arasındaki fark nerede. Bu reaksiyon için: O zamanlar: .

Cevap. baba .

Görev numarası 7. Aşağıdaki reaksiyonlarda denge hangi yöne kayar:

3. ;

a) sıcaklıkta bir artışla, b) basınçta bir düşüşle, c) hidrojen konsantrasyonunda bir artışla?

Çözüm.

1. Sistemdeki kimyasal denge, dış parametrelerin (vb.) sabitliği ile kurulur. Bu parametreler değişirse, sistem denge durumundan çıkar ve doğrudan (sağa) veya ters reaksiyon (sola) hakim olmaya başlar. Çeşitli faktörlerin dengenin kayması üzerindeki etkisi Le Chatelier ilkesine yansır.

2. Kimyasal dengeyi etkileyen 3 faktörün hepsinin yukarıdaki reaksiyonlar üzerindeki etkisini düşünün.

a) Sıcaklık artışı ile denge endotermik bir reaksiyona doğru kayar, yani ısının alınmasıyla gerçekleşen reaksiyondur. 1. ve 3. reaksiyonlar ekzotermiktir / /, bu nedenle sıcaklıktaki bir artışla denge ters reaksiyona ve 2. reaksiyonda / / - doğrudan reaksiyona doğru kayacaktır.

b) Basınç düştüğünde, denge gazların mol sayısında bir artışa doğru kayar, yani daha yüksek basınca doğru. 1. ve 3. reaksiyonlarda, denklemin sol ve sağ tarafları aynı sayıda gaza sahip olacaktır (sırasıyla 2-2 ve 1-1). Yani basınçtaki değişiklik neden olmaz sistemdeki denge kaymaları. 2. reaksiyonda sol tarafta 4 mol ve sağ tarafta 2 mol gaz vardır, bu nedenle basınç düştükçe denge ters reaksiyona doğru kayar.

içinde) Reaksiyon bileşenlerinin konsantrasyonundaki artışla denge, bunların tüketimine doğru kayar. 1. reaksiyonda, ürünlerde hidrojen bulunur ve konsantrasyonunun arttırılması, tüketildiği ters reaksiyonu artıracaktır. 2. ve 3. reaksiyonlarda hidrojen başlangıç ​​maddelerindendir, bu nedenle konsantrasyonunun artması dengeyi hidrojen tüketimi ile ilerleyen reaksiyona kaydırır.

Cevap.

a) 1. ve 3. reaksiyonlarda sıcaklık artışı ile denge sola ve 2. reaksiyonda - sağa kaydırılacaktır.

b) Reaksiyon 1 ve 3 basınç düşüşünden etkilenmeyecek ve reaksiyon 2'de denge sola kayacaktır.

c) Reaksiyon 2 ve 3'te sıcaklıktaki bir artış, dengenin sağa ve reaksiyon 1'de sola kaymasını gerektirecektir.

1.2. Durumsal görevler №№ 7'den 21'e materyali birleştirmek için (protokol not defterinde gerçekleştirin).

Görev numarası 8. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 4 ise, vücuttaki glikoz oksidasyon hızı, sıcaklıktan ile arasındaki düşüşle nasıl değişecektir?

görev numarası 9.Yaklaşık van't Hoff kuralını kullanarak, reaksiyon hızının 80 kat artması için sıcaklığın ne kadar yükseltilmesi gerektiğini hesaplayınız? Hızın sıcaklık katsayısını 3'e eşit alın.

Görev numarası 10. Reaksiyonu pratik olarak durdurmak için, reaksiyon karışımının hızlı soğutulması ("reaksiyonun dondurulması") kullanılır. Reaksiyonun sıcaklık katsayısı 2.7 ise, reaksiyon karışımı 40°C'den 0°C'ye soğutulduğunda reaksiyon hızının kaç kez değişeceğini belirleyin.

Görev numarası 11. Belirli tümörleri tedavi etmek için kullanılan bir izotopun yarı ömrü 8,1 gündür. Hastanın vücudundaki radyoaktif iyot içeriği ne zamandan sonra 5 kat azalır?

Görev numarası 12. Bazı sentetik hormonların (farmasötik) hidrolizi, 0.25 () hız sabiti ile birinci dereceden bir reaksiyondur. 2 ay sonra bu hormonun konsantrasyonu nasıl değişecek?

Görev numarası 13. Radyoaktifin yarı ömrü 5600 yıldır. Canlı bir organizmada, metabolizma nedeniyle sabit bir miktar korunur. Bir mamutun kalıntılarında, içerik orijinalindendi. Mamut ne zaman yaşadı?

Görev numarası 14. Böcek ilacının (böcekleri kontrol etmek için kullanılan bir böcek ilacı) yarı ömrü 6 aydır. Belirli bir miktarı, mol / l konsantrasyonunun belirlendiği rezervuara girdi. İnsektisit konsantrasyonunun mol/l düzeyine düşmesi ne kadar sürer?

Görev numarası 15. Yağlar ve karbonhidratlar, 450 - 500 ° sıcaklıkta ve canlı organizmalarda - 36 - 40 ° sıcaklıkta gözle görülür bir oranda oksitlenir. Oksidasyon için gerekli sıcaklıktaki keskin düşüşün nedeni nedir?

Görev numarası 16. Hidrojen peroksit sulu çözeltilerde oksijen ve suya ayrışır. Reaksiyon, hem inorganik bir katalizör (iyon) hem de biyoorganik bir katalizör (katalaz enzimi) tarafından hızlandırılır. Katalizör yokluğunda reaksiyonun aktivasyon enerjisi 75.4 kJ/mol'dür. İyon onu 42 kJ/mol'e düşürür ve katalaz enzimi onu 2 kJ/mol'e düşürür. Katalaz ve katalaz varlığında katalizör yokluğunda reaksiyon hızlarının oranını hesaplayınız. Enzimin etkinliği hakkında hangi sonuca varılabilir? Reaksiyon 27 °C sıcaklıkta ilerler.

Görev numarası 17 Telsizde penisilinin parçalanma hızı sabiti J/mol.

1.3. test soruları

1. Terimlerin ne anlama geldiğini açıklayın: reaksiyon hızı, hız sabiti?

2. Kimyasal reaksiyonların ortalama ve gerçek hızı nasıl ifade edilir?

3. Kimyasal reaksiyonların hızından yalnızca belirli bir an için bahsetmek neden mantıklı?

4. Tersinir ve tersinmez reaksiyonların tanımını formüle edin.

5. Kitle hareket yasasını tanımlar. Bu yasayı ifade eden denklem, reaksiyon hızının reaktanların doğasına bağımlılığını yansıtıyor mu?

6. Reaksiyon hızı sıcaklığa nasıl bağlıdır? Aktivasyon enerjisi nedir? Aktif moleküller nelerdir?

7. Homojen ve heterojen bir reaksiyonun hızını hangi faktörler belirler? Örnekler ver.

8. Kimyasal reaksiyonların sırası ve molekülerliği nedir? Hangi durumlarda eşleşmezler?

9. Hangi maddelere katalizör denir? Bir katalizörün hızlandırıcı etki mekanizması nedir?

10. "Katalizör zehirlenmesi" kavramı nedir? Hangi maddelere inhibitör denir?

11. Kimyasal denge nedir? Neden dinamik denir? Tepkenlerin hangi konsantrasyonlarına denge denir?

12. Kimyasal denge sabiti nedir? Reaksiyona giren maddelerin doğasına, konsantrasyonlarına, sıcaklıklarına, basınçlarına mı bağlı? Heterojen sistemlerde denge sabiti için matematiksel notasyonun özellikleri nelerdir?

13. İlaçların farmakokinetiği nedir?

14. Vücutta ilaçla meydana gelen süreçler, bir dizi farmakokinetik parametre ile kantitatif olarak karakterize edilir. Ana olanları ver.

Sorun 336.
150°C'de bazı reaksiyonlar 16 dakikada tamamlanır. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını 2,5'e eşit alarak, bu reaksiyonun aşağıdaki durumlarda ne kadar süreceğini hesaplayın: a) 20'de 0 °С; b) 80°C'de.
Çözüm:
Van't Hoff kuralına göre, hızın sıcaklığa bağımlılığı şu denklemle ifade edilir:

v t ve k t - t°C sıcaklıkta reaksiyonun hızı ve hız sabiti; v (t + 10) ve k (t + 10) sıcaklıkta aynı değerler (t + 10 0 C); - çoğu reaksiyon için değeri 2 - 4 aralığında olan reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı.

a) Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızının, seyrinin süresiyle ters orantılı olduğu göz önüne alındığında, problemin koşulunda verilen verileri van't Hoff kuralını nicel olarak ifade eden bir formülle değiştiririz, şunu elde ederiz: :

b) Bu reaksiyon sıcaklıkta bir azalma ile ilerlediğinden, o zaman belirli bir sıcaklıkta bu reaksiyonun hızı, seyrinin süresiyle doğru orantılıdır, problemin durumunda verilen verileri nicel olarak ifade eden bir formülde yerine koyarız. van't Hoff kuralı, şunu elde ederiz:

Cevap: a) 200 0 С t2 = 9.8 s'de; b) 80 0 С t3 = 162 sa 1 dak 16 s'de.

Sorun 337.
Reaksiyon hızı sabitinin değeri değişecek mi: a) bir katalizörü diğeriyle değiştirirken; b) reaktanların derişimleri ne zaman değişir?
Çözüm:
Reaksiyon hızı sabiti, reaktanların doğasına, sıcaklığa ve katalizörlerin varlığına bağlı olan ve reaktanların konsantrasyonuna bağlı olmayan bir değerdir. Reaktanların derişimlerinin bire (1 mol/l) eşit olması durumunda reaksiyon hızına eşit olabilir.

a) Bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde, belirli bir kimyasal reaksiyonun hızı değişecek veya artacaktır. Bir katalizör kullanılırsa, kimyasal reaksiyonun hızı artacak, buna bağlı olarak reaksiyon hızı sabitinin değeri de artacaktır. Reaksiyon hızı sabitinin değerinde bir değişiklik, bir katalizör diğeriyle değiştirildiğinde de meydana gelecek ve bu, orijinal katalizöre göre bu reaksiyonun hızını artıracak veya azaltacaktır.

b) Reaktanların derişimi değiştiğinde reaksiyon hızının değerleri değişecek, reaksiyon hızı sabitinin değeri değişmeyecektir.

Sorun 338.
Bir reaksiyonun termal etkisi, aktivasyon enerjisine mi bağlıdır? Cevabı gerekçelendirin.
Çözüm:
Reaksiyonun termal etkisi sadece sistemin ilk ve son durumuna bağlıdır ve işlemin ara aşamalarına bağlı değildir. Aktivasyon enerjisi, çarpışmalarının yeni bir maddenin oluşumuna yol açması için madde moleküllerinin sahip olması gereken fazla enerjidir. Aktivasyon enerjisi, sıcaklığı yükselterek veya düşürerek, sırasıyla düşürerek veya artırarak değiştirilebilir. Katalizörler aktivasyon enerjisini düşürürken inhibitörler düşürür.

Bu nedenle, aktivasyon enerjisindeki bir değişiklik, reaksiyon hızında bir değişikliğe yol açar, ancak reaksiyon ısısında bir değişikliğe yol açmaz. Bir reaksiyonun termal etkisi sabit bir değerdir ve belirli bir reaksiyon için aktivasyon enerjisindeki değişime bağlı değildir. Örneğin, nitrojen ve hidrojenden amonyak oluşumu için reaksiyon şöyledir:

Bu reaksiyon ekzotermiktir, > 0). Reaksiyon, reaksiyona giren parçacıkların mol sayısında ve sistemi daha az kararlı bir durumdan daha kararlı bir duruma getiren gaz halindeki maddelerin mol sayısında bir azalma ile ilerler, entropi azalır,< 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:

Sorun 339.
Doğrudan reaksiyon ısının salınmasıyla devam ederse, hangi reaksiyon için, doğrudan veya ters, aktivasyon enerjisi daha büyüktür?
Çözüm:
Doğrudan ve ters reaksiyonların aktivasyon enerjileri arasındaki fark, termal etkiye eşittir: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Bu reaksiyon, ısının serbest bırakılmasıyla devam eder, yani. ekzotermik,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E bir(ör.)< Е а(обр.) .

Cevap: E bir(ör.)< Е а(обр.) .

Sorun 340.
298 K'de devam eden bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azalırsa hızı kaç kat artar?
Çözüm:
Aktivasyon enerjisindeki azalmayı Ea ile ve aktivasyon enerjisindeki azalmadan önceki ve sonraki reaksiyonun hız sabitlerini sırasıyla k ve k ile gösterelim. Arrhenius denklemini kullanarak şunu elde ederiz:

E a, aktivasyon enerjisidir, k ve k" reaksiyon hızı sabitleridir, T, K'deki sıcaklıktır (298).
Problemin verilerini son denklemde yerine koyarak ve aktivasyon enerjisini joule cinsinden ifade ederek reaksiyon hızındaki artışı hesaplıyoruz:

Cevap: 5 kere.