![]() Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
I.4. Влияние температуры на скорость реакций
В большинстве случаев повышение температуры приводит к увеличению скорости (и константы скорости) химической реакции. Аномальная зависимость константы скорости реакции от температуры наблюдается в некоторых реакциях третьего порядка, ферментативных и цепных реакциях:
Скорость увеличивается, т.к. при этом возрастает энергия сталкивающихся частиц и повышается вероятность того, что при столкновении произойдет химическое превращение. Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике используют два основных соотношения - правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Правило Я. Вант-Гоффа: при увеличении температуры на 100С скорость гомогенной реакции возрастает в 2-4 раза: Величина γ - температурный коэффициент скорости (безразмерная величина) показывает, во сколько раз изменяется константа скорости при увеличении температуры на 10 градусов. Константа скорости зависит от температуры: Правило Вант-Гоффа получено эмпирически и является приближенным. Значения температурного коэффициента не остаются постоянными при изменении температуры и стремятся к единице при высоких температурах. Поэтому правило можно использовать для полуколичественных оценок в области сравнительно низких температур. Более точно зависимость константы скорости от температуры передается уравнением Аррениуса Уравнение С. Аррениуса: или в логарифмических координатах (рис. 4): А – предэкспоненциальный множитель, который не зависит от температуры и определяется типом реакции. Физический смысл А в случае простых реакций: мономолекулярных - это частота колебаний по разрываемой связи (А» 1013 сек-1), бимолекулярных - величина А пропорциональна общему числу столкновений между молекулами реагирующих веществ (А» 10-10 ¸ 10-11 см3/(молекул·сек). Еа - энергия активации химической реакции (кДж/моль) также не зависит от температуры. В случае простых реакций показывает, какой минимальной (избыточной по сравнению со средней) энергией в расчете на 1 моль должны обладать реагирующие частицы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию. В случае сложных реакций называется эмпирической или кажущейся энергией активации и в общем случае зависит от энергий активации отдельных стадий данной реакции. Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок. — Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта. — Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы). — SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание. SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение Для большинства реакций в растворе Еа составляет 50 – 100 кДж/моль, реакции между валентнонасыщенными молекулами в газовой фазе характеризуются значениями 100 - 200 кДж/моль. Для реакций с участием активных частиц (свободные атомы, радикалы) энергия активации может составлять 0 – 10 кДж/моль. Графическая зависимость константы скорости реакции от температуры представлена на рисунке. При выводе уравнения Аррениус предположил, что реагировать (превращаться в продукты) могут не все молекулы, а лишь некоторые из них, находящиеся в особом активном состоянии. Эти молекулы образуются из обычных в эндотермическом процессе с поглощением энергии EA и роль температуры сводится к смещению равновесия в ту или иную сторону на этой стадии. Так, например, в реакции A ® продукты активные молекулы А* образуются из молекул А по схеме: A ↔ A* По Аррениусу, этот процесс является обратимым и быстрым, так что в системе всегда сохраняется термодинамическое равновесие между А и А*, которое можно характеризовать константой равновесия Kc:
Превращение активных молекул в конечный продукт осуществляется со скоростью, не зависящей от температуры и относительно медленно: [A*] ® B Таким образом, скорость реакции равна (принцип лимитирующей стадии): где k’ – константа скорости реакции (медленной стадии), не зависящая от температуры. Подставляя величину концентрации активных молекул из выражения для термодинамической константы равновесия можно получить:
Так как k’ не зависит от температуры, то температурная зависимость константы скорости определяется уравнением изохоры Вант-Гоффа для константы равновесия:
Интегрируя уравнение в предположении независимости энергии активации от температуры, получим выражение, совпадающее с эмпирическим уравнением Аррениуса:
где С – константа интегрирования. Потенцируя уравнение, можно представить его в экспоненциальной форме, полагая eC = A:
Для обратимой реакции: k1 А ↔ В k-1 разность энергий активации прямой и обратной реакций равна тепловому эффекту прямой реакции: Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:— Разгрузит мастера, специалиста или компанию; — Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой; — Разошлет оповещения о новых услугах или акциях; — Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет; — Позволит записываться на групповые и персональные посещения; — Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам; — Включает в себя сервис чаевых. Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе Энергию активации можно определить как аналитически по уравнению: так и графическим методом. Для этого необходимо знать ряд констант скоростей при разных температурах. Если реакция подчиняется уравнению Аррениуса, то зависимость ln k от 1/ T должна выражаться прямой линией:
Расчет по методу равных выходов (метод полупревращений) не требует знания констант. Если условия процесса (C0, A, α) при различных температурах одинаковы, то уравнение любого порядка реакции можно представить в виде: Так как правые части одинаковы, можно записать: Таким образом, отношение констант можно заменить обратным отношением соответствующих времен: Связь между энергией активации и температурным коэффициентом: Чем больше энергия активации, тем меньше константа скорости, но тем быстрее она увеличивается с ростом температуры (больше значение температурного коэффициента).
|