🗊Презентация Химическая кинетика и равновесие в гомогенных системах

Химическая кинетика и равновесие в гомогенных системах План  1. Скорость химических реакций. Гомогенные и гетерогенные системы. 2. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Закон действующих масс. Правило Вант-Гоффа. 3.Понятие катализатора и катализа. Теории катализа. 4. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. 5. Константа равновесия и ее физический смысл. Принцип Ле-Шателье.

Химической кинетикой называют учение о скорости химических реакций и зависимости ее от различных условий – природы и концентрации реагирующих веществ, температуры, присутствия катализаторов и др. Под скоростью реакции понимают изменение концентрации реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени. Различают гомогенные реакции (протекающие в гомогенных системах) и гетерогенные реакции (протекающие в гетерогенных системах).

Скоростью гетерогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице поверхности фазы. Скоростью гетерогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице поверхности фазы. Скоростью гомогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы.

К условиям, влияющим на скорость химической реакции, относятся : -концентрация реагирующих веществ; -температура; - катализаторы. Влияние концентрации. Скорость гомогенной реакции, протекающей при постоянной температуре, прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. υ = k [A][B] где [A] и [B] - концентрации веществ А и В; k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции. В общем виде скорость реакции mA+nB = уАВ выразится формулой: υ = k [A] m [B] n

Влияние температуры Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на каждые 10оС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Избыточная энергия, которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества, называется энергией активации данной реакции. Уравнение Аррениуса k = ZPe -Ea/(RT) R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль.К Т - температура, К; Р - стерический множитель; е – основание натурального логарифма; Z – число столкновений молекул в секунду в единице объема.

Энергия активации

Влияние катализатора Катализаторы – вещества, которые могут активизировать реакцию или изменять ее скорость, но не изменяют саму реакцию, ее направление. Механизм действия катализатора реакции А + В = АВ К + А → А…К → АК, Е1 АК + В → АК…В → АВ + К, Е2

Селективность катализатора Cпособность ускорять одну из возможных при данных условиях параллельных реакций. Благодаря этому можно, применяя различные катализаторы, из одних и тех же исходных веществ получать различные продукты: СО + Н2 → СН3ОН (катализатор – медь); СО + Н2 → СН4 + Н2О (никелевый катализатор). Однако катализаторы не способны повлиять на состояние равновесия, т.е. увеличить выход продукта в обратимых реакциях. Катализатор при обратимой реакции ускоряет как прямую, так и обратную реакции, т.е. его введение приводит только к установлению равновесия за более короткий промежуток времени.

Ингибиторы Механизм действия ингибиторов аналогичен механизму действия катализаторов – они участвуют в промежуточных стадиях процесса. Следствием этого является снижение числа активных молекул реагента, обеспечивающих протекание реакции. Атомы тяжелых металлов, например, ртуть, в организме человека реагируют с молекулами белков, ингибируя тем самым многие жизненно важные химические процессы.

Сложные химические реакции

Виды сложных реакций Обратимые – реакция идет в двух направлениях: прямом и обратном NH4CNO↔(NH2)2CO (получение карбамида) Параллельные - реакции если одно и то же вещество может реагировать по двум и более направлениям и при этом образуются различные продукты С+О2 = СО2; 2С+О2 = 2СО. Последовательные - реакции, протекающие таким образом, что вещества, образующиеся в результате одной стадии (т.е. продукты этой стадии или промежуточные продукты) затем расходуется в последующих стадиях. А → В → С → Сопряженные - реакции, протекающие по схеме: А + В → С; А + D→ Е. Одна из реакций может протекать самостоятельно, а вторая возможна только при наличии первой

Цепные реакции Цепные – это реакции, состоящие из ряда последовательных стадий, когда активные частицы, образующиеся в результате каждой стадии, генерируют последующие стадии. Н2 = Н*+Н*; Н*+О2=ОН*+О*; ОН*+Н2=Н2О+Н*; О*+Н2=ОН*+Н*. Цепная реакция содержит три основных стадии: – стадия зарождения цепи; – стадия продолжения; – стадия обрыва цепи. Продукт зарождения цепи – активная частица – реагирует с молекулой исходного вещества, образуя молекулу продукта реакции и регенерируя новую активную частицу. Образовавшийся радикал, в свою очередь, реагирует с исходной молекулой и т.д.

Состояние, в котором скорость обратной реакции становится равной скорости прямой реакции, называется химическим равновесием.

Принцип Ле Шателье Направление сдвига равновесия в общем виде определяется принципом Ле Шателье: Если находящаяся в равновесии система подвергается внешнему воздействию, то равновесие смещается в сторону ослабления этого воздействия или противодействия ему.

Список используемых источников Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов/Под ред. А.И. Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2008. – 728 с.. Коровин Н.В. Общая химия: Учеб. для технических направ. и спец. вузов/Н.В.Коровин. – М.: Высш. шк., 2007. – 557 с. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов/Под ред. В.А. Рабиновича и Х.М.Рубиновой –М.: Интеграл-Пресс, 2006. – 240 с. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие./ Под ред Н.В.Коровина- М.: Высш.шк., 2006ж. – 255 с. Дрововозова.Т.И.,Сербиновская Н.М., Горобцова О.Н. Пособие репетитор по химии, Москва-Ростов-н/Д: Издательский центр «МарТ», 2003. – 368с. Горбунов А.И., Гуров А.А., Филиппов Г.Г., Шаповал В.Н. Теоретические основы общей химии, М.:Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2001.720 с. Денисов В.В., Дрововозова.Т.И., Лозановская И.Н., Луганская И.А., Хорунжий Б.И. Химия, Москва-Ростов-н/Д: Издательский центр «МарТ», 2003. – 464 с.

Скорость химической реакции не зависит от: Скорость химической реакции не зависит от: а) концентрации реагирующих веществ; б) температуры ; в) концентрации продуктов реакции ; г) наличия катализатора?

Какой из законов является основополагающим в области химической кинетики: Какой из законов является основополагающим в области химической кинетики: а) закон постоянства состава; б) закон объемных отношений; в) закон сохранения энергии; г) закон действующих масс.

На состояние химического равновесия, как правило, не влияет: На состояние химического равновесия, как правило, не влияет: а) изменение давления; б) изменение температуры; в) использование избытка реагентов; г) применение катализатора

На сколько градусов надо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 625 раз при температурном коэффициенте скорости реакции, равном 5: На сколько градусов надо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 625 раз при температурном коэффициенте скорости реакции, равном 5: а) 10; б) 25; в) 40; г) 125?

В каком случае система приходит в состояние химического равновесия: В каком случае система приходит в состояние химического равновесия: а) при оптимальном давлении в системе; б) в процессе синтеза сложных веществ из простых; в) при равенстве скорости прямой и обратной реакции; г) при растворении осадков.

Чем объясняется повышение скорости реакции при введении в систему катализатора: Чем объясняется повышение скорости реакции при введении в систему катализатора: а) уменьшением энергии активации; б) увеличением средней кинетической энергии молекул; в) возрастанием числа столкновений; г) ростом числа активных молекул?

Назовите вещества, снижающие скорость химической реакции: Назовите вещества, снижающие скорость химической реакции: а) катализаторы; б) окислители; в) ингибиторы; г) красители.

Чем определяется скорость химической реакции: Чем определяется скорость химической реакции: а) изменением количества вещества; б) массой вещества; в) химическим составом вещества; г) пространственной структурой молекулы.