КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Лекция 11. Скоростта на химични реакции




Промяната на Гибс енергията на химическа реакция (DG ° 298 реакция) е сумата на Гибс енергия минус сумата на енергиите Гибс на образуване на изходните материали от реакционни продукти (с коефициентите в уравнението на реакцията).

Промяната на енталпията на реакцията е сумата от енталпии на горене изходни материали минус сумата от енталпии на реакционните продукти горене (това се отчита на коефициентите в уравнението на реакцията).

Например, за реакционната АА + BON ® DD + ее получи

DH ° 298 р-ТА = (ADN ° 298 изгаряне (А) + BDN ° 298 горене (В) ..) - (г х DH ° 298 изгаряне (D) + + д х DH ° 298 изгаряне (Е) .. ).

Ние изчисляване на топлината от реакцията на един мол киселина неутрализация еквивалент на 1 мол еквивалент на основа.

Ако вземем силна киселина е солна киселина и силната основа е NaOH, неутрализиращи уравнението реакционната има формата:

HCl + NaOH = NaCl + Н + Q NEUT.

Йонната форма:

Н + + Cl - + Na + + OH - ® Na + + Cl - + Н или

Н + + OH - ® Н + 57,22kDzh / мол х екв.

По този начин, реакцията на неутрализация на силна киселина и силна основа, се редуцира до образуване на Н на Н + йони и ОН -. И термичния ефект на константа на реакцията и равен 57,22kDzh / мол х екв и промяната в енталпията DH = 298 ° - 57, 22kDzh / мол х екв.

По този начин, енталпия на неутрализация на силни киселини и силни основи (изчислено на 1 мол еквивалент от киселина и основа) е постоянна и равна на 298 ° DH = - 57,22kDzh / мол х екв. (Или - 13,75kkal / мол х екв.).

При неутрализиране на слаба киселина (Н 2СО 3, H 2 S, HCN и т.н.) и слаби основи (NH 3 и т.н.) енталпията на неутрализация малка (в абсолютна стойност), като тази енергия се изразходват в йонизация на киселина или основа.

2. ентропията на системата. уравнение на Болцман

Ентропията е мярка за разстройство (разстройство) на системата. Колкото по-разстройство на системата, по-голямата числената стойност на ентропията, което означава състояние на системата ще бъде най-вероятно. Следователно, всички процеси, свързани с разстройството увеличение в системата, придружени от увеличаване на ентропията: разширяване на газ разтворени твърди частици в течност, твърдо вещество, точка на топене, точка на кипене течност. Обратно, всички процеси, свързани с увеличаването на подреденост на системата (т.е. намаляват besporyadochennosti) придружено от намаляване на ентропията: охлаждащ газ, компресия газ, кристализация и други.

Ентропията се изчислява от уравнението на Болцман:

S = К х LNW,

където S - ентропия на системата;

К - Болцман константа (К = R / N 0, където R - константа на газ, и N 0 - брой Авагадро);

W - вероятност за състоянието на системата (W обикновено има много висока стойност).

Ентропията има измерение на енергия, разделен на температурата, и обикновено се отнася до 1 мол на веществото, следователно, изразена в J / мол К х. Позоваванията са стандартните ентропията вещества, т.е. при 298К и 1 атм. или 1013 х 10 5 Ра (298 означен S °). Ентропията прости вещества (H 2 O 2 и т.н.), не са равни на нула, а също така е дадено в наръчници.



Имайте предвид, че ентропията на вещество в газообразно състояние много повече, отколкото в течно състояние и течното състояние, отколкото в твърдо състояние (при всички случаи взема 1 мол на веществото). Например,

Промяна реакционната ентропията (DS ° 298 реакция) е сумата от ентропии на реакционни продукти минус сумата от ентропии на изходните материали (включително коефициентите в уравнението на реакцията).

Например, за реакционната АА + BON ® DD + ее получи

DS ° 298 реакционната = (г х DS ° 298 (D) + д х DS ° 298 (Е)) - (с х DS ° 298 (А) + б х DS ° 298 (В)).

Стандартни вещества ентропията S ° 298 (D), S ° 298 (Е), и така нататък са открити в наръчници.

3. Гибс енергия. Посоки химически реакции

За да се определи възможността и посоката на химичната реакция, има два фактора: фактор на енталпията (DH) и ентропия фактор (ДП). Ако промяната в енталпията на химична реакция DH а <0, тогава коефициентът на енталпията допринася за спонтанно хода на реакцията в посока напред, което е от ляво на дясно (®), и ако DH> 0, коефициентът на енталпията благоприятства обратна реакция (¬).

Ако промяната в химическа реакция ентропията на ΔS> 0, коефициентът на ентропията насърчава спонтанна реакция да протече в посока напред (→), и ако ΔS <0, коефициентът на ентропията благоприятства обратна реакция (←).

Влиянието на тези два фактора (т.е., DH и DS) на посоката на химичните реакции отчита промяната в свободната енергия ГД Гибс, който е равен на:

DG = DH - TDS,

където DG - Гибс енергия промяна на химическата реакция;

DH и DS - промяната на енталпията и ентропията на химическа реакция;

Т - температура в ° К.

DG промяна на Гибс енергия е критерий поток samoproizvol крак изобарни-изотермични реакции (т.е. реакции при постоянна температура и налягане), а именно:

При постоянна температура и налягане химични реакции могат да се извършва само спонтанно в посока, в която Gibbs енергия намалява, т.е. промяната в Gibbs енергия на реакцията DG <0.

1) Ако DG <0, реакцията е възможно в посока напред (®).

2) Ако DG> 0, тогава реакцията е възможно в обратна посока (¬).

3) Ако DG = 0, а след това дойде на състоянието на термодинамично равновесие.

По този начин, за да се определи посоката на реакцията, е необходимо да се изчисли промяната в Gibbs енергия на реакцията (DG реакция). За да се изчисли DG реакционните вещества, използвани Gibbs енергия при стандартни условия DG ° 298, които се съдържат в директории.

Gibbs енергия на образуване на вещества - промяната на Гибс енергия от реакцията на един мол вещество от прости вещества. Обозначена DG ° и 298 се отнася до 1 мол на веществото при стандартни условия; обикновено се изразява в кДж / мол. Така прости вещества DG ° 298 е нула.

Например, за реакцията:

АА + BБутон включено ® DD + ЕЕ

298 DG ° реакция = (г х DG ° 298 (D) + д х DG ° 298 (Е)) - (с х DG ° 298 (А) + б х DG ° 298 (В)).

Промяна в Гибс енергията на реакцията може да се изчисли и чрез определяне на промяната на енталпията на реакция (DH реакция) и промяната в реакция ентропия (DS реакция), т.е.

DG = DH реакция реакция - T х DS реакция.

Пример. В 298К изчисляване на промяната в енталпията, ентропия и Gibbs енергия промяната на реакционната 2NO 2 «N 2 O 4, ако даден образуване енталпия и ентропията на веществата, участващи в реакцията.

вещество DH мод 298 °. , KJ / мол S ° 298 J / мол К х
NO 2 33.5 240,2
N 2 O 4 9.6 303,8

298 ° DH = DH реакция мод 298 °. (N 2 O 4) - 2 х 298 ° DH ARR. (NO 2) = 9.6 - 2 х 33,5 =

= - 57,4 кДж (- 57400 J);

DS ° 298 реакционната = S ° 298 4) - 2 х S ° 298 (NO 2) = 303.8 - 240.2 х 2 = - 176,6 J / K;

DG ° 298 ° DH отговор = 298 реакционната - T х DS ° реакции = 298

= - 57400 J - 298К х (- 176,6 J / K) = - 4773,2 J.

Тъй DG ° 298 на реакцията <0, след това при 298К, тази реакция е възможно в посока напред.

1. Основни понятия за химична кинетика.

2. Зависимост на скоростта на реакция на концентрацията на вещества.

3. Зависимостта от скоростта на реакцията на температура. Енергията на активация.

1. Основни понятия за химична кинетика

Реакциите са хомогенни и хетерогенни.

Хомогенна реакция - реакция срещащи се в рамките на една фаза. Един пример е хомогенна реакция, всяка реакция, протичаща в разтвор (например, неутрализация реакция между киселина и алкална), и когато всички компоненти са в газообразно състояние.

Например,

Хомогенната реакцията протича в целия обем на системата и нейната скорост зависи от обема на системата.

Хетерогенната реакция - е реакцията срещащи се при взаимодействието, т.е., когато реагентите са в различни състояния на агрегация или всяка реакция, протичаща по повърхността на твърд катализатор. Например,

Хетерогенни скорост на реакцията зависи от площта на интерфейса.

Химическа скорост на реакцията е броят на химическо взаимодействие актове срещащи за единица време за единица обем на системата (това е за хомогенни реакции) или към интерфейсния блок (това е за хетерогенни реакции):

и

,

където Dn - промяна в броя на моловете на изходен материал или реакционен продукт по време Dt;

V - обем на хомогенна система;

S - площ интерфейс за хетерогенна система.

В случай на хомогенна реакционна следователно т.е. хомогенна скоростта на реакцията е равна на промяната в плътност (DC) на изходния материал или реакционния продукт за единица време (Dt).

Има средно и моментен масов реакция.

Средният процент на реакция, което е равно на е скоростта на реакцията за даден интервал от време Dt = Т2 - Т1 и стойността му зависи от интервала от време Dt. По-малката стойност на Dt, определя по-точно средната скорост.

Моментално или истинската скорост на реакция - е скоростта на реакция в даден момент от времето, когато Dt клони към нула, а именно:

или

Химични реакции в затруднение се разделят на прости и сложни.

Обикновено реакция - една реакция, проявяваща се в една стъпка. Те се наричат ​​също един етап, елементарни или изолирани реакции. Уравнението на този етап съвпада с реакция уравнение като цяло.

Примери за прости реакции:

2NO + O 2 ® 2NO 2