Залежність швидкості хімічної реакції від температури - студопедія

Швидкість хімічної реакції при даній температурі пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин в ступеня, рівний стехиометрическому коефіцієнту, що стоїть перед формулою даної речовини в рівнянні реакції.

Закон дії мас справедливий тільки для найбільш простих за своїм механізмом реакцій взаємодії, що протікають в газах або в розведених розчинах.

У законі дії мас не враховуються концентрації речовин, що знаходяться у твердій фазі. Чим більше площа поверхні твердої фази, тим вище швидкість хімічної реакції.

k - константа швидкості хімічної реакції визначається природою реагуючих речовин і залежить від температури, від присутності в системі каталізатора, але не залежить від концентрації реагуючих речовин. Константа швидкості являє собою швидкість хімічної реакції (), якщо концентрації реагуючих речовин.

3. Залежність швидкості хімічної реакції від тиску. Для газоподібних систем збільшення тиску або зменшення обсягу, рівноцінно збільшенню концентрації і навпаки.

Завдання: Як зміниться швидкість хімічної реакції 2SO2 (г) + O2 (г) 2SO3 (г). якщо тиск в системі збільшити в 4 рази?

У відповідність з законом дії мас для прямої реакції, записуємо вираз:

, нехай [SO2] = a моль / л, [O2] = b моль / л, тоді за законом дії мас

Зменшення обсягу в 4 рази відповідає збільшенню концентрації в системі в 4 рази, тоді:

Вплив температури на швидкість хімічної реакції наближено визначається правилом Вант-Гоффа. При підвищенні температури на 10 0 С швидкість хімічної реакції зростає в 2-4раза.

Математична запис правила Вант-Гоффа: γ - температурний коефіцієнт швидкості реакції або коефіцієнт Вант-Гоффа для більшості реакцій лежить в межах 2-4.

Завдання. У скільки разів зміниться швидкість хімічної реакції, що протікає в газовій фазі, якщо температура змінилася від 80 0 С до 120 0 С (γ = 3)?

Відповідно до правила Вант-Гоффа записуємо:

Збільшення швидкості хімічної реакції при підвищенні температури пояснюється не тільки збільшенням кінетичної енергії взаємодіючих молекул. Наприклад, число зіткнень молекул зростає пропорційно кореню квадратному з абсолютної температури. При нагріванні речовин від нуля до ста градусів за Цельсієм, швидкість руху молекул зростає в 1,2 рази, а швидкість хімічної реакції зростає приблизно в 59 тисяч разів. Таке різке збільшення швидкості реакції з ростом температури пояснюється часткою активних молекул, зіткнення яких призводить до хімічної взаємодії. Відповідно до теорії активних зіткнень в реакцію вступають тільки активні молекули, енергія яких перевищує середню енергію молекул даної речовини, тобто молекули, що володіють енергією активації.

Енергія активації (EА) - це той надлишок енергії в порівнянні із середнім запасом, яким повинні володіти молекули для здійснення хімічної реакції. якщо ЕА <40 кДж/моль – реакции протекают быстро, если ЕА> 120 кДж / моль - реакції не йдуть, якщо ЕА = 40-120 кДж / моль - реакції протікають в звичайних умовах. Підвищення температури знижує енергію активації, робить речовини більш реакційно-здатними, швидкість взаємодії при цьому збільшується.

Більш точну залежність швидкості хімічної реакції від температури встановив C. Арреніус. константа швидкості реакції пропорційна основи натурального логарифма, зведеного в ступінь (-ЕА / RT). ,

А - предекспоненціальний множник, визначає число активних зіткнень;

е - експонента (підстава натурального логарифма).

Логаріфміруя вираз, отримаємо рівняння:

. Рівняння Арреніуса показує, що швидкість реакції тим вище, чим менше енергія активації. Для зниження енергії активації використовують каталізатори.