Вплив каталізаторів на швидкість реакції

Каталізатор- ця речовина, не розходяться в процесі протікання реакції, але впливає на її швидкість.

Явище зміни швидкості реакції під дією таких речовин називається катализом. Зазвичай каталізаторами називають речовини, що збільшують швидкість реакції, а інгібіторами - речовини, що уповільнюють перебіг реакції. У більшості випадків дія каталізатора пояснюється тим, що він знижує енергію активації реакції.

Серед безлічі хімічних реакцій виділяють незворотні і оборотні реакції.

Реакції, які протікають тільки в одному напрямку і завершуються повним перетворенням вихідних речовин в кінцеві продукти, називаються необоротними.

Умовою незворотності хімічної реакції служить: випадання осаду, виділення газу, освіту малодіссоцііруемого речовини і виділення великої кількості енергії. У рівняннях необоротних реакцій між лівою і правою частинами ставиться знак рівності або стрілка.

Оборотними називаються такі реакції, які одночасно протікають в двох взаємно протилежних напрямках.

У рівняннях оборотних реакцій ставлять дві стрілки, направлені в протилежні сторони.

Оборотні реакції не доходять до кінця і закінчуються встановленням хімічної рівноваги. Хімічна рівновага можна визначити як стан системи реагуючих речовин, при якому швидкості прямої і зворотної реакції рівні між собою (# 965; пр = # 965; обр).

У стані рівноваги пряма і зворотна реакції не перетворюються, тому така рівновага називається рухомим або динамічною рівновагою.

Концентрація реагуючих речовин, які встановлюються при хімічному рівновазі, називаються рівноважними.

Хімічна рівновага характеризується константою рівноваги (Кр) - відношенням констант швидкостей прямої і зворотної. Наприклад, для гомогенної системи СО (г) + Н2 О (г) ↔ СО2 (г) + Н2 (г) константа рівноваги запишеться наступним чином:

Наведене математичний вираз називається законом дії мас для оборотної хімічної реакції.

Перехід реакційної системи від одного стану рівноваги до іншого називається зміщенням (або зрушенням) хімічної рівноваги. На зміщення хімічної рівноваги впливають концентрація реагуючих речовин, температура, а для газоподібних речовин - і тиск. Напрямок зміщення хімічної рівноваги під дією цих факторів визначається загальним положенням, відомим під назвою принципу рухомого рівноваги або принципу Ле Шательє -Брауна: якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, відбувається яка-небудь зовнішній вплив, то воно сприяє протіканню тієї реакції, яка послаблює вплив .

Принцип Ле Шательє - Брауна на прикладі реакції взаємодії хлороводню з киснем

1) Збільшення концентрації реагуючих речовин буде зміщувати рівновагу в бік витрати цих речовин, тобто вправо. Зменшення концентрації реагуючих речовин - в сторону їх освіти, тобто вліво.

2) Оскільки пряма реакція екзотермічна, то підвищення температури сприятиме протіканню процесу поглинання температури, тобто рівновагу зміститься вліво. Поглинання температури змістить рівновагу в бік прямої реакції.

3) Вплив тиску на рівновагу можливо тільки в газоподібних системах, що йдуть зі зміною кількості молей газоподібних речовин. Підвищення тиску призводить до зміщення рівноваги в бік реакції, що призводить до меншої кількості речовини, тобто вправо. Зменшення тиску - вліво.

Каталізатори не впливають на зміщення хімічної рівноваги в системі, тому що в однаковій мірі змінюють швидкість прямої і зворотної реакції.

Питання для самоконтролю

1. Що називається швидкістю хімічної реакції в гомогенної і гетерогенної системі. Яка розмірність швидкості хімічної реакції.

2. Сформулюйте основний закон хімічної кінетики - закон діючих мас.

3. Які фактори впливають на швидкість хімічної реакції? У чому полягає відмінність кінетики в гомогенних і гетерогенних хімічних реакціях?

4. Що таке енергія активації реакції?

5. У чому полягає відмінність між оборотними і необоротними хімічними реакціями?

6. Що називається станом хімічного рівноваги і чому воно називається динамічним?

7. Як формулюється правило Лешательє - Брауна?

8. Як впливають каталізатори на хімічну рівновагу системи?

9. Які основні уявлення теорії активних зіткнень?

10. Які фактори впливають на хімічну рівновагу?