Розрахуйте, як зміниться швидкість реакції температурний коефіцієнт. Залежність швидкості реакції від температури

Швидкість хімічної реакції зростає з підвищенням температури. Оцінити зростання швидкості реакції з температурою можна скориставшись правилом Вант-Гоффа. Відповідно до правила підвищення температури на 10 градусів збільшує константу швидкості реакції у 2-4 рази:

Це правило не виконується за високих температур, коли константа швидкості з температурою майже не змінюється.

Правило Вант-Гоффа дозволяє швидко визначити термін придатності ЛХ. Підвищення температури підвищує швидкість розкладання препарату. Це скорочує час встановлення терміну придатності ліків.

Метод полягає в тому, що ЛВ витримують при повішеній температурі Т певний час tТ, знаходять кількість препарату, що розклався, і перераховують на стандартну температуру зберігання 298К. Вважаючи процес розкладання ЛВ реакцією першого порядку, виражають швидкість при вибраній температурі Т і Т =298К:

Вважаючи масу препарату, що розклався, однаковою для стандартних і реальних умов зберігання, швидкості розкладання можна виразити рівностями:

Приймаючи T = 298 + 10n, де n = 1,2,3 ...,

Отримують остаточний вираз для терміну зберігання ЛВ за стандартних умов 298К:

Теорія активних зіткнень. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Зв'язок між швидкістю реакції та енергії активації.

Теорія активних зіткнень була сформульована С. Арреніусом у 1889 році. У основі цієї теорії лежить уявлення у тому, що з протікання хімічної реакції необхідно зіткнення між молекулами вихідних речовин, а число зіткнень визначається інтенсивністю теплового руху молекул, тобто. залежить від температури. Але не кожна зіткнення молекул призводить до хімічного перетворення: до нього призводить лише активна зіткнення.

Активні зіткнення – це зіткнення, які відбуваються, наприклад, між молекулами А і В з великим запасом енергії. Той мінімальний запас енергії, яким повинні мати молекули вихідних речовин для того, щоб їх зіткнення було активним, називається енергетичним бар'єром реакції.

Енергія активації - це надлишок енергії, яку можна повідомити чи передати одному молю речовини.

Енергія активації відчутно впливає значення константи швидкості реакції та її залежність від температури: що більше Еа, то менше константа швидкості і більше впливає її у зміна температури.

Константа швидкості реакції пов'язана з енергією активації складної залежності, описаної рівнянням Арреніуса:

k=Aе-Ea/RT, де А - передекспоненційний множник; Еа - енергія активації, R - універсальна постійна газова, рівна 8,31 дж/моль; Т – абсолютна температура;

е-основа натуральних логарифмів.

Однак константи швидкості реакції, що спостерігаються, як правило, набагато менше, обчислених за рівнянням Арреніуса. Тому рівняння для константи швидкості реакції видозмінюють так:

(мінус перед усім дробом)

Множник призводить до того, що температурна залежність константи швидкості відрізняється від рівняння Арреніуса. Оскільки енергія активації по Арреніусу розраховується як тангенс кута нахилу логарифмічної залежності швидкості реакції від зворотної температури, то зробивши те саме з рівнянням , Отримаємо:

Особливості гетерогенних реакцій. Швидкість гетерогенних реакцій та фактори її визначальні. Кінетична та дифузійна області гетерогенних процесів. Приклади гетерогенних реакцій, що становлять інтерес для фармації.

ГЕТЕРОГЕННІ РЕАКЦІЇ, хім. реакції з участю речовин, що у разл. фазах і складових у сукупності гетерогенну систему Типові гетерогенні реакції: терміч. розкладання солей з утворенням газоподібних та твердих продуктів (напр., СаСО3 -> СаО + СО2), відновлення оксидів металів воднем або вуглецем (напр., РЬО + С -> Рb + СО), розчинення металів у кислотах (напр., Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + Н2), взаємод. твердих реагентів (А12О3 + NiO -> NiAl2O4). У особливий клас виділяють гетерогенно-каталітичні реакції, що протікають на поверхні каталізатора; при цьому реагенти та продукти можуть і не перебувати у різних фазах. Напрямок, при реакції N2 + + ЗН2 -> 2NH3, що протікає на поверхні залізного каталізатора, реагенти та продукт реакції знаходяться у газовій фазі та утворюють гомогенну систему.

Особливості гетерогенних реакцій обумовлені участю них конденсованих фаз. Це ускладнює перемішування та транспорт реагентів та продуктів; можлива активація молекул реагентів поверхні розділу фаз. Кінетика будь-якої гетерогенної реакції визначається як швидкістю самого хімічного. перетворення, і процесами перенесення (дифузією), необхідними для заповнення витрати реагуючих речовин і видалення з реакційної зони продуктів реакції. За відсутності дифузійних труднощів швидкість гетерогенної реакції пропорційна розмірам реакційної зони; так називається питома швидкість реакції, розрахована на одиницю поверхні (або об'єму) реакції. зони, що не змінюється в часі; для найпростіших (одностадійних) реакцій вона м.б. визначено на основі чинних мас закону. Цей закон не виконується, якщо дифузія речовин протікає повільніше ніж хімічний. р-ція; у цьому випадку спостерігається швидкість гетерогенної реакції описується рівняннями дифузійної кінетики.

Швидкістю гетерогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію або утворюється при реакції за одиницю часу на одиниці площі поверхні фази.

Чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції:

Природа реагуючих речовин

Концентрація реагентів,

Температура,

Наявність каталізатора.

Vгетерог= Δп(S Δt), де Vгетерог - швидкість реакції в гетерогенній системі; п - число молей будь-якого з речовин, що виходять при реакції; V – обсяг системи; t – час; S - площа поверхні фази, де протікає реакція; Δ - знак збільшення (Δп = п2 - п1; Δt = t2 - t1).

Завдання 336.
При 150° деяка реакція закінчується за 16 хв. Приймаючи температурний коефіцієнт швидкості реакції рівним 2,5 розрахувати, через який час закінчиться ця реакція, якщо проводити її: а) при 20 0 °С; б) за 80°С.
Рішення:
Відповідно до правила Вант Гоффа залежність швидкості від температури виражається рівнянням:

v t і k t - швидкість та константа швидкості реакції при температурі t°С; v (t + 10) та k (t + 10) ті ж величини при температурі (t + 10 0 C); - температурний коефіцієнт швидкості реакції, значення для більшості реакцій лежить у межах 2 – 4.

а) Враховуючи, що швидкість хімічної реакції при даній температурі обернено пропорційна тривалості її перебігу, підставимо дані, наведені за умови завдання у формулу, яка кількісно виражає правило Вант-Гоффа, отримаємо:

б) Оскільки дана реакція протікає зі зниженням температури, то при даній температурі швидкість цієї реакції прямо пропорційна тривалості її протікання, підставимо дані, наведені за умови завдання у формулу, яка кількісно виражає правило Вант-Гоффа, отримаємо:

Відповідь: а) при 200 0 t2 = 9,8 c; б) при 80 0 С t3 = 162 год 1хв 16 c.

Завдання 337.
Чи зміниться значення константи швидкості реакції: а) при заміні одного каталізатора іншим; б) при зміні концентрацій реагуючих речовин?
Рішення:
Константа швидкості реакції - це величина, яка залежить від природи реагуючих речовин, від температури та від присутності каталізаторів, не залежить від концентрації речовин, що реагують. Вона може дорівнювати швидкості реакції у разі, коли концентрації реагуючих речовин дорівнюють одиниці (1 моль/л).

а) При заміні одного каталізатора іншим зміниться швидкість цієї хімічної реакції, вона або збільшиться. У разі застосування каталізатора збільшиться швидкість хімічної реакції, відповідно збільшиться і значення константи швидкості реакції. Зміна значення константи швидкості реакції відбудеться і при заміні одного каталізатора на інший, який збільшить або зменшить швидкість даної реакції по відношенню до вихідного каталізатора.

б) За зміни концентрації реагуючих речовин зміниться значення швидкості реакції, а значення константи швидкості реакції не зміниться.

Завдання 338.
Чи залежить тепловий ефект реакції від її активації? Відповідь обґрунтувати.
Рішення:
Тепловий ефект реакції залежить тільки від початкового та кінцевого стану системи та не залежить від проміжних стадій процесу. Енергія активації – це надмірна енергія, якою повинні мати молекули речовин, щоб їх зіткнення могло призвести до утворення нової речовини. Енергію активації можна змінити підвищенням чи зниженням температури, відповідно знижуючи чи збільшуючи її. Каталізатори знижують енергію активації, а інгібітори – знижують.

Таким чином, зміна енергії активації призводить до зміни швидкості реакції, але не зміни теплового ефекту реакції. Тепловий ефект реакції – величина постійна і залежить від зміни енергії активації цієї реакції. Наприклад, реакція утворення аміаку з азоту та водню має вигляд:

Дана екзотермічна реакція, > 0). Реакція протікає зі зменшенням числа молей реагуючих частинок і числа молей газоподібних речовин, що наводить систему менш стійкого стану в більш стійке, ентропія зменшується,< 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:

Завдання 339.
Для якої реакції прямої чи зворотної – енергія активації більша, якщо пряма реакція йде з виділенням теплоти?
Рішення:
Різниця енергій активації прямої та зворотної реакцій дорівнює тепловому ефекту: H = E a (пр.) - Е а (обр.). Ця реакція протікає із теплоти, тобто. є екзотермічною,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a(пр.)< Е а(обр.) .

Відповідь: E a(пр.)< Е а(обр.) .

Завдання 340.
У скільки разів збільшиться швидкість реакції, яка протікає при 298 К, ​​якщо енергію активації її зменшити на 4 кДж/моль?
Рішення:
Позначимо зменшення енергії активації через Ea, а константи швидкостей реакції до і після зменшення енергії активації через k і k". Використовуючи рівняння Арреніуса, отримаємо:

E a - енергія активації, k і k" - константи швидкості реакції, Т - температура К (298).
Підставляючи в останнє рівняння ці завдання і, виражаючи енергію активації в джоулях, розрахуємо збільшення швидкості реакції:

Відповідь: У 5 разів

Завдання 336.
При 150° деяка реакція закінчується за 16 хв. Приймаючи температурний коефіцієнт швидкості реакції рівним 2,5 розрахувати, через який час закінчиться ця реакція, якщо проводити її: а) при 20 0 °С; б) за 80°С.
Рішення:
Відповідно до правила Вант Гоффа залежність швидкості від температури виражається рівнянням:

v t і k t - швидкість та константа швидкості реакції при температурі t°С; v (t + 10) та k (t + 10) ті ж величини при температурі (t + 10 0 C); - температурний коефіцієнт швидкості реакції, значення для більшості реакцій лежить у межах 2 – 4.

а) Враховуючи, що швидкість хімічної реакції при даній температурі обернено пропорційна тривалості її перебігу, підставимо дані, наведені за умови завдання у формулу, яка кількісно виражає правило Вант-Гоффа, отримаємо:

б) Оскільки дана реакція протікає зі зниженням температури, то при даній температурі швидкість цієї реакції прямо пропорційна тривалості її протікання, підставимо дані, наведені за умови завдання у формулу, яка кількісно виражає правило Вант-Гоффа, отримаємо:

Відповідь: а) при 200 0 t2 = 9,8 c; б) при 80 0 С t3 = 162 год 1хв 16 c.

Завдання 337.
Чи зміниться значення константи швидкості реакції: а) при заміні одного каталізатора іншим; б) при зміні концентрацій реагуючих речовин?
Рішення:
Константа швидкості реакції - це величина, яка залежить від природи реагуючих речовин, від температури та від присутності каталізаторів, не залежить від концентрації речовин, що реагують. Вона може дорівнювати швидкості реакції у разі, коли концентрації реагуючих речовин дорівнюють одиниці (1 моль/л).

а) При заміні одного каталізатора іншим зміниться швидкість цієї хімічної реакції, вона або збільшиться. У разі застосування каталізатора збільшиться швидкість хімічної реакції, відповідно збільшиться і значення константи швидкості реакції. Зміна значення константи швидкості реакції відбудеться і при заміні одного каталізатора на інший, який збільшить або зменшить швидкість даної реакції по відношенню до вихідного каталізатора.

б) За зміни концентрації реагуючих речовин зміниться значення швидкості реакції, а значення константи швидкості реакції не зміниться.

Завдання 338.
Чи залежить тепловий ефект реакції від її активації? Відповідь обґрунтувати.
Рішення:
Тепловий ефект реакції залежить тільки від початкового та кінцевого стану системи та не залежить від проміжних стадій процесу. Енергія активації – це надмірна енергія, якою повинні мати молекули речовин, щоб їх зіткнення могло призвести до утворення нової речовини. Енергію активації можна змінити підвищенням чи зниженням температури, відповідно знижуючи чи збільшуючи її. Каталізатори знижують енергію активації, а інгібітори – знижують.

Таким чином, зміна енергії активації призводить до зміни швидкості реакції, але не зміни теплового ефекту реакції. Тепловий ефект реакції – величина постійна і залежить від зміни енергії активації цієї реакції. Наприклад, реакція утворення аміаку з азоту та водню має вигляд:

Дана екзотермічна реакція, > 0). Реакція протікає зі зменшенням числа молей реагуючих частинок і числа молей газоподібних речовин, що наводить систему менш стійкого стану в більш стійке, ентропія зменшується,< 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:

Завдання 339.
Для якої реакції прямої чи зворотної – енергія активації більша, якщо пряма реакція йде з виділенням теплоти?
Рішення:
Різниця енергій активації прямої та зворотної реакцій дорівнює тепловому ефекту: H = E a (пр.) - Е а (обр.). Ця реакція протікає із теплоти, тобто. є екзотермічною,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a(пр.)< Е а(обр.) .

Відповідь: E a(пр.)< Е а(обр.) .

Завдання 340.
У скільки разів збільшиться швидкість реакції, яка протікає при 298 К, ​​якщо енергію активації її зменшити на 4 кДж/моль?
Рішення:
Позначимо зменшення енергії активації через Ea, а константи швидкостей реакції до і після зменшення енергії активації через k і k". Використовуючи рівняння Арреніуса, отримаємо:

E a - енергія активації, k і k" - константи швидкості реакції, Т - температура К (298).
Підставляючи в останнє рівняння ці завдання і, виражаючи енергію активації в джоулях, розрахуємо збільшення швидкості реакції:

Відповідь: У 5 разів

З підвищенням температури швидкість хімічного процесу зазвичай зростає. У 1879 р. голландський вчений Я. Вант-Гофф сформулював емпіричне правило: з підвищенням температури на 10 К швидкість більшості хімічних реакцій зростає у 2-4 рази.

Математичний запис правила Я. Вант-Гоффа:

γ 10 = (k т+10)/k тде k т - константа швидкості реакції при температурі Т; k т+10 - константа швидкості реакції при температурі Т+10; 10 - температурний коефіцієнт Вант-Гоффа. Його значення коливається від 2 до 4. Для біохімічних процесів 10 змінюється в межах від 7 до 10.

Усі біологічні процеси протікають у певному інтервалі температур: 45-50°С. Оптимальною температурою є 36-40°С. В організмі теплокровних тварин ця температура підтримується постійною завдяки терморегуляції відповідної біосистеми. При вивченні біосистем користуються температурними коефіцієнтами 2 , 3 , 5 . Для порівняння їх призводять до 10 .

Залежність швидкості реакції від температури, відповідно до правила Вант-Гоффа, можна уявити рівнянням:

V 2 /V 1 = γ ((T 2 -T 1)/10)

Енергія активації.Значне зростання швидкості реакції при підвищенні температури не можна пояснити тільки збільшенням числа зіткнень між частинками реагуючих речовин, тому, відповідно до кінетичної теорії газів, зі зростанням температури кількість зіткнень збільшується в незначній мірі. Збільшення швидкості реакції з підвищенням температури пояснюється тим, що хімічна реакція відбувається не при будь-якому зіткненні частинок речовин, що реагують, а тільки при зустрічі активних частинок, що володіють в момент зіткнення необхідним надлишком енергії.

Енергія, необхідна для перетворення неактивних частинок на активні, називається енергією активації (Eа). Енергія активації – надмірна, проти середнім значенням, енергія, необхідна вступу реагуючих речовин, у реакцію за її зіткненні. Енергію активації вимірюють у кілоджоулях на моль (кДж/моль). Зазвичай Е становить від 40 до 200 кДж/моль.

Енергетична діаграма екзотермічної та ендотермічної реакції представлена ​​на рис. 2.3. Для будь-якого хімічного процесу можна виділити початковий, проміжний та кінцевий стани. На вершині енергетичного бар'єру реагенти знаходяться у проміжному стані, який називається активованим комплексом, або перехідним станом. Різниця між енергією активованого комплексу та початковою енергією реагентів дорівнює Еа, а різниця між енергією продуктів реакції та вихідних речовин (реагентів) - ΔН, тепловому ефекту реакції. Енергія активації, на відміну ΔН, завжди величина позитивна. Для екзотермічної реакції (рис. 2.3 а) продукти розташовані на нижчому енергетичному рівні, ніж реагенти (Еа< ΔН).

Мал. 2.3. Енергетичні діаграми реакцій: А – екзотермічної Б – ендотермічної

А Б

Еа є основним фактором, що визначає швидкість реакції: якщо Еа > 120 кДж/моль (вище енергетичний бар'єр, менше активних частинок у системі), реакція йде повільно; і навпаки, якщо Еа< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.

Для реакцій за участю складних біомолекул слід враховувати той факт, що в активованому комплексі, що утворився при зіткненні частинок, молекули повинні бути орієнтовані в просторі певним чином, так як трансформації піддається лише ділянка молекули, що реагує, невеликий по відношенню до її розміру.

Якщо відомі константи швидкості k 1 і k 2 при температурах Т 1 і Т 2 можна розрахувати значення Еа.

У біохімічних процесах енергія активації у 2-3 рази менша, ніж у неорганічних. Разом з тим Еа реакції за участю чужорідних речовин, ксенобіотиків значно перевищує Еа звичайних біохімічних процесів. Цей факт є природним біозахистом системи від впливу чужорідних речовин, тобто. природні для організму реакції відбуваються у сприятливих умовах з низькою Еа, а для чужорідних реакцій Еа висока. Це генний бар'єр, що характеризує одну з головних особливостей протікання біохімічних процесів.

З якісних міркувань відомо, що швидкість реакцій має збільшуватися зі зростанням температури, т.к. при цьому зростає енергія частинок, що стикаються, і підвищується ймовірність того, що при зіткненні відбудеться хімічне перетворення. Для кількісного опису температурних ефектів у хімічній кінетиці використовують два основних співвідношення - правило Вант-Гоффа та рівняння Арреніуса.

Правило Вант-Гоффаполягає в тому, що при нагріванні на 10 про швидкість більшості хімічних реакцій збільшується в 2 4 рази. Математично це означає, що швидкість реакції залежить від температури статечним чином:

, (4.1)

де – температурний коефіцієнт швидкості ( = 24). Правило Вант-Гоффа є дуже грубим і застосовується лише в дуже обмеженому інтервалі температур.

Набагато точнішим є рівняння Арреніуса, що описує температурну залежність константи швидкості:

, (4.2)

де R- Універсальна газова постійна; A- передекспоненційний множник, який залежить від температури, а визначається лише видом реакції; E A - енергія активації, яку можна охарактеризувати як деяку порогову енергію: грубо кажучи, якщо енергія часток, що стикаються, менша E A, то при зіткненні реакція не станеться, якщо енергія перевищує E A, реакція відбудеться. Енергія активації залежить від температури.

Графічно залежність k(T) виглядає наступним чином:

За низьких температур хімічні реакції майже не протікають: k(T) 0. При дуже високих температурах константа швидкості прагне граничного значення: k(T)A. Це відповідає тому, що всі молекули є хімічно активними, і кожне зіткнення призводить до реакції.

Енергію активації можна визначити, вимірявши константу швидкості при двох температурах. З рівняння (4.2) випливає:

. (4.3)

Більш точно енергію активації визначають за значеннями константи швидкості за кількох температур. Для цього рівняння Арреніуса (4.2) записують у логарифмічній формі

та записують експериментальні дані в координатах ln k - 1/T. Тангенс кута нахилу отриманої прямої дорівнює - E A / R.

Для деяких реакцій передекспоненційний множник залежить від температури. У цьому випадку визначають так звану дослідну енергію активації:

. (4.4)

Якщо передекспоненційний множник – постійний, то дослідна енергія активації дорівнює ареніусівській енергії активації: Eоп = E A.

Приклад 4-1. Користуючись рівнянням Арреніуса, оцініть, за яких температур і енергії активації справедливе правило Вант-Гоффа.

Рішення. Представимо правило Вант-Гоффа (4.1) як статечну залежність константи швидкості:

,

де B- Постійна величина. Порівняємо цей вираз із рівнянням Арреніуса (4.2), прийнявши для температурного коефіцієнта швидкості значення ~ e = 2.718:

.

Візьмемо натуральний логарифм обох частин цієї наближеної рівності:

.

Продиференціювавши отримане співвідношення за температурою, знайдемо зв'язок між енергією активації і температурою:

Якщо енергія активації та температура приблизно задовольняють цьому співвідношенню, то правилом Вант-Гоффа для оцінки впливу температури на швидкість реакції можна користуватися.

Приклад 4-2. Реакція першого порядку за температури 70 про З завершується на 40% за 60 хв. За якої температури реакція завершиться на 80% за 120 хв, якщо енергія активації дорівнює 60 кДж/моль?

Рішення. Для реакції першого порядку константа швидкості виражається через ступінь перетворення в такий спосіб:

,

де a = x/a- Ступінь перетворення. Запишемо це рівняння за двох температур з урахуванням рівняння Арреніуса:

де E A= 60 кДж/моль, T 1 = 343 K, t 1 = 60 хв, a 1 = 0.4, t 2 = 120 хв, a 2 = 0.8. Поділимо одне рівняння на інше та прологарифмуємо:

Підставляючи в цей вираз наведені вище величини, знаходимо T 2 = 333 К = 60 про З.

Приклад 4-3. Швидкість бактеріального гідролізу м'язів риб подвоюється при переході від температури -1.1°С до температури +2.2°С. Оцініть енергію активації цієї реакції.

Рішення. Збільшення швидкості гідролізу в 2 рази обумовлено збільшенням константи швидкості: k 2 = 2k 1 . Енергію активації по відношенню до констант швидкості при двох температурах можна визначити з рівняння (4.3) з T 1 = t 1 + 273.15 = 272.05 К, T 2 = t 2 + 273.15 = 275.35 K:

130 800 Дж/моль = 130.8 кДж/моль.

4-1. За допомогою правила Вант-Гоффа обчисліть, за якої температури реакція закінчиться через 15 хв, якщо при 20 про С на це потрібно 2 год. Температурний коефіцієнт швидкості дорівнює 3.(відповідь)

4-2. Час напіврозпаду речовини при 323 К дорівнює 100 хв, а за 353 К - 15 хв. Визначте температурний коефіцієнт швидкості.

4-3. Якою має бути енергія активації, щоб швидкість реакції збільшувалася в 3 рази при зростанні температури на 10 0 С а) при 300 К; б) при 1000 К? (Відповідь)

4-4. Реакція першого порядку має енергію активації 25 ккал/моль та передекспоненційний множник 5 . 10 13 с -1 . При якій температурі час напіврозпаду для цієї реакції становитиме: а) 1 хв; б) 30 днів? (відповідь)

4-5. У якому з двох випадків константа швидкості реакції збільшується у більше разів: при нагріванні від 0 до 10 про З або при нагріванні від 10 до 20 про З? Відповідь обґрунтуйте за допомогою рівняння Арреніуса.

4-6. Енергія активації деякої реакції в 1.5 рази більша, ніж енергія активації іншої реакції. При нагріванні від T 1 до T 2 константа швидкості другої реакції збільшилася в aразів. У скільки разів збільшилася константа швидкості першої реакції при нагріванні від T 1 до T 2? (Відповідь)

4-7. Константа швидкості складної реакції виражається через константи швидкості елементарних стадій так:

Виразіть енергію активації та передекспоненційний множник складної реакції через відповідні величини, що відносяться до елементарних стадій.

4-8. У незворотній реакції 1-го порядку за 20 хв при 125 про З ступінь перетворення вихідної речовини склала 60%, а при 145 o C такий же ступінь перетворення була досягнута за 5.5 хв. Знайдіть константи швидкості та енергію активації даної реакції.

4-9. Реакція 1-го порядку за температури 25 про З завершується на 30% за 30 хв. За якої температури реакція завершиться на 60% за 40 хв, якщо енергія активації дорівнює 30 кДж/моль?(відповідь)

4-10. Реакція 1-го порядку за температури 25 про З завершується на 70% за 15 хв. За якої температури реакція завершиться на 50% за 15 хв, якщо енергія активації дорівнює 50 кДж/моль?(відповідь)

4-11. Константа швидкості реакції першого порядку дорівнює 4.02. 10 -4 з -1 при 393 К та 1.98 . 10 -3 з -1 при 413 К. Розрахуйте передекспоненційний множник для цієї реакції.

4-12. Для реакції H 2 + I 2 2HI константа швидкості при температурі 683 К дорівнює 0,0659 л/(моль. хв), а при температурі 716 К - 0,375 л/(моль. хв). Знайдіть енергію активації цієї реакції та константу швидкості при температурі 700 К. (відповідь)

4-13. Для реакції 2N 2 O 2N 2 + O 2 константа швидкості при температурі 986 К дорівнює 6,72 л/(моль. хв), а при температурі 1165 К - 977,0 л/(моль. хв). Знайдіть енергію активації цієї реакції та константу швидкості при температурі 1053,0 К. (відповідь)

4-14. Трихлорацетат-іон в іонізуючих розчинниках, що містять H + , розкладається за рівнянням

H + + CCl 3 COO - CO 2 + CHCl 3

Стадією, що визначає швидкість реакції, є мономолекулярний розрив зв'язку C-C в трихлорацетат-іоні. Реакція протікає за першим порядком, і константи швидкості мають такі значення: k= 3.11. 10 -4 з -1 при 90 про, k= 7.62. 10 -5 з -1 при 80 про З. Розрахуйте а) енергію активації, б) константу швидкості при 60 про З.(ответ)

4-15. Для реакції CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH CH 3 COONa + C 2 H 5 OH константа швидкості при температурі 282,6 К дорівнює 2,307 л/(моль. хв), а при температурі 318,1 К - 21,65 л /(Моль. хв). Знайдіть енергію активації цієї реакції та константу швидкості при температурі 343 К. (відповідь)

4-16. Для реакції C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 константа швидкості при температурі 298,2 К дорівнює 0,765 л/(моль. хв), а при температурі 328,2 К - 35,5 л/(моль. хв). Знайдіть енергію активації цієї реакції та константу швидкості при температурі 313,2 К. (відповідь)

4-17. Речовина розкладається двома паралельними шляхами з константами швидкості k 1 та k 2 . Яка різниця енергій активації цих двох реакцій, якщо при 10 o C k 1 /k 2 = 10, а при 40 o C k 1 /k 2 = 0.1? (Відповідь)

4-18. У двох реакціях однакового порядку різниця енергій активації становить E 2 - E 1 = 40 кДж/моль. При температурі 293 К відношення констант швидкості дорівнює k 1 /k 2 = 2. За якої температури константи швидкості зрівняються?(відповідь)

4-19. Розкладання ацетондікарбонової кислоти у водному розчині – реакція першого порядку. Виміряно константи швидкості цієї реакції за різних температур:

Розрахуйте енергію активації та передекспоненційний множник. Чому дорівнює період напіврозпаду при 25°С?