Студопедия

Главная страница Случайная лекция

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика






ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ

Читайте также:
  1. III. Влияние новых видов оружия на развитие инженерного обеспечения и тактики инженерных войск.
  2. VI. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ. ВЛИЯНИЕ ВОДЫ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ
  3. Акцизы, НДС и их влияние на величину цены
  4. Аллергические реакции 3 – его и 4 – ого типов.
  5. Аллергические реакции. Особенности инфекционной аллергии
  6. Антропогенное влияние на окружающую среду
  7. Безопасная скорость с учетом использования радиолокатора
  8. БИМОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ АКТИВАЦИИ МОНОМОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕАКЦИИ
  9. В общем виде для реакции
  10. В организме пировиноградная кислота восстанавливается в молочную. Напишите схему реакции.

 

В общем случае скорость химической реакции с повышением температуры увеличивается. Опыт показывает, что при повышении температуры на 10°С скорость реакции возрастает в 2—4 раза. Дляхарактеристики зависимости скорости химической реакции от температуры был введен температурный коэффициент скорости реакции g.Этот коэффициент является отношением константы скорости химической реакции при температуре Т +10° к константе скорости при температуре Т, т. е.

g = .

В среднем этот коэффициент равен трем. Следовательно, при изменении температуры на 100°С скорость реакции изменяется в 310 = 59049 раз. Пользуясь температурным коэффициентом скорости реакции, можно рассчитывать константы скоростей при различных температурах.

Прологарифмировав выражение , получим

lgkT+10 – lgkT = lgg.

Обозначив lgkT+10 - lgkT через Dlgk и разделив обе части этого уравнения на DT = 10, получим

 

= .

Если считать, что в пределах 10° температурный коэффициент остается постоянным, выражение можно записать так:

= .

Проинтегрировав выражение, получим

lg = (T2-T1).

Приведенная выше оценка зависимости скорости химической реакции от температуры носит весьма приближенный характер и имеет малую практическую ценность. Более обоснованную зависимость константы скорости химической реакции от температуры можно получить с помощью уравнения изохоры или изобары химической реакции. Без индексов, характеризующих условия протекания процесса, уравнения изохоры и изобары запишутся одинаково:

= ,

где К = константа химического равновесия; k1и k2 — константы скоростей прямой и обратной реакции; DH — теплота химической реакции; Rуниверсальная газовая постоянная; Табсолютная температура.

Подставив вместо константы равновесия отношение констант скоростей, получим

= = .

Запишем тепловой эффект как разность двух величин:

DH = E1 – E2.

Тогда выражение можно переписать так:

- = - .

С точностью до постоянной величины В можно считать, что слагаемые правой и левой части попарно равны друг другу, т. е.,

= + B;

= + B.

Опыт показал, что B = 0. Поэтому, отбрасывая индексы, в общем виде уравнения можно записать следующим образом:

= .

Это уравнение, получившее название уравнения Аррениуса,характеризует зависимость константы скорости химической реакции kот температуры Т. Величина Еимеет размерность энергии и носит название энергии активации. Энергию активации можно определить как тот избыток энергии по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию.

Уравнение легко проинтегрировать. Считая, что Е— величина постоянная, получим

lnk = - + lnC,

где In С — константа интегрирования.

Если построить зависимость в координатах Ink—l/T, получим прямую линию

Отрезок, который отсекает эта прямая на оси ординат при 1/Т = 0, равен

In С, а тангенс угла j наклона прямой

tgj = -.

Отсюда можно определить величину энергии активации химической реакции.

Потенциируя выражение, получим

k = Ce - .

Из этого уравнения видно, что константами, характеризующими реакцию, являются предэкспоненциальный множитель Си энергия активации Е. Чем больше значение Е, тем меньше (при данном С) скорость химической реакции.



Если выражение проинтегрировать в пределах от T1 до Т2, то получим

ln = ,

где k2константа скорости химической реакции при температуре T2;k1то же при температуре T1

Таким образом, зная величину k1при какой-либо температуре T1, можно вычислить k2при температуре T2.

Связь энергии активации с тепловым эффектом реакции можно проиллюстрировать с помощью представления об энергетическом барьере.Химическую реакцию можно представить как переход системы из энергетического состояния I в энергетическое состояние II, сопровождающийся теплотой DH.

Из рисунка видно, что переход из состояния I в состояние II возможен при затрате энергии Е1; обратный переход возможен при затрате энергии Е2. При осуществлении реакции в прямом направлении выделяется количество энергии

-DH = Е2 - Е1.

Величина QPравна (по закону Гесса) разности энтальпий исходных и конечных продуктов реакции

-DH = H1 - H2 ,

отсчитываемых от некоторого исходного значения, принятого за нулевое

(H = 0).

 


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРЯДКА РЕАКЦИИ | ТЕОРИЯ АКТИВНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ МОЛЕКУЛ

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 172; Нарушение авторских прав


lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.004 сек.