Поняття про фазу
Швидкість хімічної реакції - зміна кількості одного з реагуючих речовин за одиницю часу в одиниці реакційного простору. Є ключовим поняттям хімічної кінетики. Швидкість хімічної реакції - величина завжди позитивна, тому, якщо вона визначається по вихідній речовині (концентрація якого зменшується в процесі реакції), то отримане значення множиться на -1.
Наприклад для реакції: A + B-> C + D
вираз для швидкості буде виглядає
Термодинамічна фаза - термодинамічно однорідна за властивостями частина термодинамічної системи, відокремлена від інших фаз поверхнями розділу, на яких стрибком змінюються деякі властивості системи. Інше визначення: Фаза - гомогенна частина гетерогенної системи. У однокомпонентной системі різні фази можуть бути представлені різними агрегатними станами або різними поліморфними модифікаціями речовини. У багатокомпонентної системі фази можуть мати різний склад і структуру. У будь-якому випадку при наявності розділу фаз мається на увазі принципова можливість переходу речовини з однієї фази в іншу
Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин, закон діючих мас. Фізичний сенс константи швидкості. Молекулярність і порядок хімічної реакції на прикладах гомогенних і гетерогенних реакцій. Фізичний сенс цих параметрів.
Швидкість реакції підвищується зі збільшенням концентрації реагують речовин. Швидкість необхідної реакції
дорівнює. де Са, cB, cD, cE - концентрації реагуючих речовин, моль / л; a, b, d, e -стехіометріческіе коефіцієнти або порядок реакції по реагенту A, B, D або E; k1 і k2 константи швидкостей хімічних реакцій.
Це рівняння називається кінетичним рівнянням хімічної реакції.
Залежність швидкості гомогенної реакції від концентрації визначається законом діючих мас (закон Гульдберга і Вааге, 1864-1867): Швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у ступенях їх стехіометричних коефіцієнтів.
Всі хімічні реакції можна розділити на гомогенні і гетерогенні. До гомогенним реакцій відносяться реакції, що протікають між речовинами, що знаходяться в одному агрегатному стані, якщо між ними відсутні поверхні розділу. До гомогенним реакцій відносяться реакції між газами, необмежено змішуються рідинами і рідкими розчинами. Гомогенні реакції протікають в обсязі, тобто є найбільш сприятливі умови для контакту молекул реагуючих речовин.
Реакції між речовинами, що знаходяться в різних агрегатних станах, або в одному агрегатному стані, але розділених поверхнями розділу відносяться до гетерогенним реакціям. До них відносяться, наприклад, реакції між газом і рідиною, двома несмешивающимися рідинами, механічними сумішами твердих речовин. У гетерогенних реакціях хімічний процес протікає тільки на поверхнях розділу реагують фаз.
15) Залежність скрость хімічної реакції від температури. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Ентропія активації. Правило Вант-Гоффа.
Правило Вант-Гоффа: при підвищенні температури на 10 К швидкість багатьох реакцій збільшується в 2-4 рази:. де # 947; коефіцієнт, значення якого для ендотермічної реакції вище, ніж для екзотермічної (від 2 до 4).
УравненіеАрреніуса встановлює залежність константи швидкості хімічної реакції від температури Згідно простої моделі зіткнень хімічна реакція між двома вихідними речовинами може відбуватися тільки в результаті зіткнення молекул цих речовин. Але не кожне зіткнення веде до хімічної реакції. Необхідно подолати певний енергетичний бар'єр, щоб молекули почали один з одним реагувати. Тобто молекули повинні володіти певною мінімальною енергією (енергія активації), щоб цей бар'єр подолати. З розподілу Больцмана для кінетичної енергії молекул відомо, що число молекул, що володіють енергією. пропорційно. В результаті швидкість хімічної реакції представляється рівнянням, яке було отримано шведським хіміком Сванте Арреніус з термодинамічних міркувань:. Тут А (або пишемо характеризує частоту зіткнень реагуючих молекул (предекспоненціальний множник).
16) Хімічна рівновага. Константа рівноваги (приклади, фізичний зміст). Принцип зсуву рівноваги (правило Ле-Шательє).
Хімічна рівновага - стан хімічної системи, в якому можна зупинити протікає одна або кілька хімічних реакцій, причому швидкості в кожній парі пряма-зворотна реакція рівні між собою. Для системи, що знаходиться в хімічному рівновазі, концентрації реагентів, температура та інші параметри системи не змінюються зі временем.aA + bB + cC + dD. Константа рівноваги дорівнює відношенню констант прямої і зворотної реакцій. = /. # 8710; = -RTln. # 8710; G> 0 Vпр
Фактори що впливають на хімічну рівновагу:
При збільшенні температури хімічна рівновага зміщується в бік ендотермічної (поглинання) реакції, а при зниженні в сторону екзотермічної (виділення) реакції.
CaCO3 = CaO + CO2 -Q t ↑ →, t ↓ ←
N2 + 3H2↔2NH3 + Q t ↑ ←, t ↓ →
При збільшенні тиску хімічна рівновага зміщується в бік меншого обсягу речовин, а при зниженні в сторону більшого обсягу. Цей принцип діє тільки на гази, тобто якщо в реакції беруть участь тверді речовини, то вони в розрахунок не беруться.
CaCO3 = CaO + CO2 P ↑ ←, P ↓ →
3) концентрація вихідних речовин і продуктів реакції
При збільшенні концентрації одного з вихідних речовин хімічна рівновага зміщується в бік продуктів реакції, а при збільшенні концентрації продуктів реакції-в сторону вихідних речовин.
S2 + 2O2 = 2SO2 [S], [O] ↑ →, [SO2] ↑ ←
Каталізатори не впливають на зміщення хімічної рівноваги! Або: Якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, виявляється зовнішній вплив, то рівновага зміщується в такому напрямку, який послаблює зовнішній вплив.
17.Каталіз-Прискорення ХР за рахунок каталізаторів. Оборотний процес за допомогою інгібіторів. Каталізотор є ефективним в дуже маленьких кількостях. Каталізатор діє вибірково. Каталізатор не спонукає термодинамічно неймовірну реакцію, не змінює напрямок ХР, а лише прискорює її. Каталіз може бути гомогенний і гетерогенним. Прикладом гомогенного каталізу є розкладання пероксиду водню в присутності іонів йоду. Реакція протікає в дві стадії:
H2О2 + I → H2О + IO
H2О2 + IO → H2О + О2 + I
При гомогенному каталізі дію каталізатора пов'язано з тим, що він вступає у взаємодію з реагують речовинами з утворенням проміжних сполук, це призводить до зниження енергії активації.
При гетерогенному каталізі прискорення процесу зазвичай відбувається на поверхні твердого тіла - каталізатора, тому активність каталізатора залежить від величини і властивостей його поверхні. На практиці каталізатор зазвичай наносять на твердий пористий носій.
Механізм гетерогенного каталізу складніше, ніж у гомогенного. Механізм гетерогенного каталізу включає п'ять стадій, причому всі вони оборотні: Дифузія реагуючих речовин до поверхні твердої речовини; Фізична адсорбція на активних центрах поверхні твердої речовини реагуючих молекул і потім хемосорбция їх; Хімічна реакція між реагують молекулами; Десорбція продуктів з поверхні каталізатора; Дифузія продукту з поверхні каталізатора в загальний потік. Отже, гетерогенні каталітичні реакції починаються зі стадії адсорбції, в результаті якої послаблюються або розриваються хімічні зв'язки в молекулах реагентів. Ігнібітори-речовини, які гальмують хімічні реакції.
18. Дисперсная система-це багатокомпонентна система, що складається з двох або декількох речовин, причому одне з них сильно подрібніть або розподілено (дисперсированих) в іншому.
Дисперсная середовище неперервна в усьому обсязі, а дисперсна фаза дисперсированих в цьому середовищі.
[N = 1 / D]. де n-ступінь дисперсності, D-діаметр частинки.
За ступенем дисперсності і агрегатному стані можна зобразити шкалу дисперсності:
10 ^ (- 10) -10 ^ (- 8.5): іонно-молекулярна дисперсійна система (істинні розчини кислот, солей і лугу)
10 ^ (- 8.5) -10 ^ (- 6): тонко дисперсні системи; колоїдні розчини, міцели, частки.
10 ^ (- 6) -10 ^ (- 3): грубо-дисперсна система: пил (тверде-газ); емульсія (рідке в рідкому); суспензія (тверде в рідкому); аерозолі (рідке в газі); туман (рідке в газі).
Розчинність - здатність речовини утворювати з іншими речовинами однорідні системи -розчину, в яких речовина знаходиться у вигляді окремих атомів, іонів, молекул або частинок. Розчинність виражається концентрацією розчиненої речовини в його насиченому розчині або у відсотках, або в вагових або об'ємних одиницях, віднесених до 100 г або 100 см³ (мл) розчинника (г / 100 г або см³ / 100 см³). Розчинність газів у рідині залежить від температури і тиску. Розчинність рідких і твердих речовин - практично тільки від температури.
19.Концентрація-кількість речовини, що розчиняється в одиниці маси або об'єму розчину або розчинника:
Процентна концентрація: число грамів речовини, що розчиняється в 100г розчину.
Молярность (См) число молей розчиненої речовини в 1 л розчину:
См = v / V. де V-об'єм, v-чило молей.
Нормальність (Cn) - число грам еквівалентів розчиненої речовини в 1 л розчину:
Cn = z * Cм = z * v / V. де z-число еквівалентності, v-кількість розчиненої речовини, V-загальний обсяг розчину.
Титр (Т) -показує скільки грам розчиняється речовини міститься в одному міліметрі або одному сантиметрі розчину:
Т = m / V. де m-маса розчиненої речовини, V-загальний обсяг розчину.
Моляльность (# 956;) - показує число молей речовини, яке пріходітсяна 1000 грам чистої води: # 956; = v / m, де v-кількість розчиненої речовини, m-маса розчинника.
Молярна частка речовини (Xв) -показує співвідношення числа молей речовини, що розчиняється до суммарноому числу молей речовини, що розчиняється і розчинника:
Хв = v (Pв) / v (Pв) + v (Р). де v (Рм) число молей речовини, що розчиняється, v (Р) число молей розчинника.