ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยา กฎของ Van't Hoff

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดปฏิกิริยากับอุณหภูมิสามารถประมาณได้โดยใช้กฎ van't Hoff ตามกฎแล้วอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10 องศาจะเพิ่มอัตราคงที่ของปฏิกิริยา 2-4 เท่า:

กฎนี้ใช้ไม่ได้ที่อุณหภูมิสูง เมื่ออัตราคงที่แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ

กฎของ Van't Hoff ช่วยให้คุณกำหนดวันหมดอายุของยาได้อย่างรวดเร็ว อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มอัตราการสลายตัวของยา ทำให้ระยะเวลาในการกำหนดวันหมดอายุของยาสั้นลง

วิธีการประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ายาถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิสูง T ในช่วงเวลาหนึ่ง tT พบปริมาณของยาที่สลายตัว m และคำนวณใหม่เป็นอุณหภูมิการเก็บรักษามาตรฐานที่ 298K เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการสลายตัวของยาเป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง อัตราจะแสดงที่อุณหภูมิที่เลือก T และ T = 298K:

เมื่อพิจารณาถึงมวลของยาที่สลายตัวให้เท่ากันสำหรับมาตรฐานและสภาวะการเก็บรักษาจริง อัตราการสลายตัวสามารถแสดงได้ด้วยสมการ:

สมมติว่า T=298+10n โดยที่ n = 1,2,3…,

รับการแสดงออกขั้นสุดท้ายสำหรับอายุการเก็บรักษาของยาภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน 298K:

ทฤษฎีการชนแบบแอคทีฟ พลังงานกระตุ้น. สมการอาร์เรเนียส ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยากับพลังงานกระตุ้น

ทฤษฎีการชนแบบแอคทีฟถูกกำหนดขึ้นโดย S. Arrhenius ในปี 1889 ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดที่ว่าเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น การชนกันระหว่างโมเลกุลของสารตั้งต้นเป็นสิ่งที่จำเป็น และจำนวนของการชนกันจะพิจารณาจากความเข้มของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล เช่น ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่ไม่ใช่ว่าทุกการชนกันของโมเลกุลจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางเคมี: การชนกันแบบแอคทีฟเท่านั้นที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงดังกล่าว

การชนแบบแอคทีฟคือการชนที่เกิดขึ้น เช่น ระหว่างโมเลกุล A และ B ด้วยพลังงานจำนวนมาก ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่โมเลกุลของสารตั้งต้นต้องมีเพื่อให้การชนกันเกิดขึ้นเรียกว่า อุปสรรคพลังงานของปฏิกิริยา

พลังงานกระตุ้นเป็นพลังงานส่วนเกินที่สามารถสื่อสารหรือถ่ายโอนไปยังสารหนึ่งโมลได้

พลังงานกระตุ้นมีผลอย่างมากต่อค่าของค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาและการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ: ยิ่ง Ea มาก ค่าคงที่ของอัตราก็จะยิ่งลดลง และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อค่านั้นอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น

ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับพลังงานกระตุ้นโดยความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนที่อธิบายไว้ในสมการ Arrhenius:

k=Ae–Ea/RTโดยที่ A เป็นตัวประกอบก่อนเลขชี้กำลัง Ea คือพลังงานกระตุ้น R คือค่าคงที่ของก๊าซสากลเท่ากับ 8.31 j/mol T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์

e เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ

อย่างไรก็ตาม ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สังเกตได้โดยทั่วไปจะน้อยกว่าค่าที่คำนวณโดยใช้สมการ Arrhenius มาก ดังนั้น สมการของค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงได้รับการแก้ไขดังนี้:

(ลบก่อนเศษส่วนทั้งหมด)

ตัวคูณทำให้การพึ่งพาอุณหภูมิของค่าคงที่อัตราแตกต่างจากสมการ Arrhenius เนื่องจากพลังงานกระตุ้น Arrhenius ถูกคำนวณเป็นแทนเจนต์ของความชันของการพึ่งพาลอการิทึมของอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่ออุณหภูมิซึ่งกันและกัน จากนั้นจึงทำเช่นเดียวกันกับสมการ , เราได้รับ:

คุณสมบัติของปฏิกิริยาต่างกัน อัตราของปฏิกิริยาที่ต่างกันและปัจจัยที่กำหนด บริเวณจลนพลศาสตร์และการแพร่กระจายของกระบวนการต่างชนิดกัน ตัวอย่างของปฏิกิริยาต่าง ๆ ของความสนใจต่อเภสัชศาสตร์

ปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน, เคมี. ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารในการย่อยสลาย เฟสและประกอบกันเป็นระบบที่แตกต่างกัน ปฏิกิริยาทั่วไปที่แตกต่างกัน: ความร้อน การสลายตัวของเกลือเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซและของแข็ง (เช่น CaCO3 -> CaO + CO2) การลดลงของออกไซด์ของโลหะด้วยไฮโดรเจนหรือคาร์บอน (เช่น PbO + C -> Pb + CO) การละลายของโลหะในกรด (เช่น สังกะสี + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), อันตรกิริยา รีเอเจนต์ที่เป็นของแข็ง (A12O3 + NiO -> NiAl2O4) ในชั้นเรียนพิเศษ ปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยาต่างกันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยานั้นแตกต่างกัน ในกรณีนี้ สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์อาจไม่อยู่ในเฟสที่ต่างกัน ทิศทาง ในปฏิกิริยา N2 + + 3H2 -> 2NH3 ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเหล็ก สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะอยู่ในเฟสของก๊าซและก่อตัวเป็นระบบที่เป็นเนื้อเดียวกัน

คุณสมบัติของปฏิกิริยาที่ต่างกันนั้นเกิดจากการมีส่วนร่วมของเฟสควบแน่นในพวกมัน ทำให้ยากต่อการผสมและขนส่งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ เปิดใช้งานโมเลกุลรีเอเจนต์บนอินเทอร์เฟซได้ จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาต่างชนิดกันถูกกำหนดเป็นอัตราของสารเคมีเอง การเปลี่ยนแปลงและกระบวนการถ่ายโอน (การแพร่กระจาย) ที่จำเป็นในการเติมสารตั้งต้นที่ใช้ไปและกำจัดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาออกจากโซนปฏิกิริยา ในกรณีที่ไม่มีสิ่งกีดขวางการแพร่กระจาย อัตราของปฏิกิริยาต่างชนิดกันจะเป็นสัดส่วนกับขนาดของเขตปฏิกิริยา นี่คือชื่อของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉพาะที่คำนวณต่อหน่วยพื้นผิว (หรือปริมาตร) ของปฏิกิริยา โซนไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา สำหรับปฏิกิริยาง่ายๆ (ขั้นตอนเดียว) ก็สามารถทำได้ กำหนดบนพื้นฐานของมวลชนที่ทำหน้าที่ของกฎหมาย กฎหมายนี้ไม่เป็นที่พอใจหากการแพร่กระจายของสารดำเนินไปช้ากว่าสารเคมี อำเภอ; ในกรณีนี้ อัตราที่สังเกตได้ของปฏิกิริยาต่างกันจะอธิบายโดยสมการของจลนพลศาสตร์การแพร่กระจาย

อัตราของปฏิกิริยาต่างกันคือปริมาณของสารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาหรือเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวเฟส

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี:

ธรรมชาติของสารตั้งต้น

ความเข้มข้นของน้ำยา

อุณหภูมิ,

การปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา

Vheterog = Δp(S Δt) โดยที่ Vheterog คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาในระบบที่ต่างกัน n คือจำนวนโมลของสารใด ๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยา V คือปริมาตรของระบบ เสื้อ - เวลา; S คือพื้นที่ผิวของเฟสที่ปฏิกิริยาดำเนินไป Δ - เครื่องหมายเพิ่มขึ้น (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1)

ปัญหา 336.
ที่อุณหภูมิ 150°C ปฏิกิริยาบางอย่างจะเสร็จสิ้นภายใน 16 นาที ใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเท่ากับ 2.5 คำนวณระยะเวลาที่ปฏิกิริยานี้จะสิ้นสุดลงหากดำเนินการ: a) ที่ 20 0 °С; ข) ที่ 80°ซ.
วิธีการแก้:
ตามกฎของ van't Hoff การขึ้นต่อกันของความเร็วต่ออุณหภูมิจะแสดงโดยสมการ:

v t และ k t - อัตราและอัตราคงที่ของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ t°C v (t + 10) และ k (t + 10) ค่าเดียวกันที่อุณหภูมิ (t + 10 0 C); - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยาซึ่งค่าของปฏิกิริยาส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 2 - 4

ก) เนื่องจากอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิหนึ่งๆ แปรผกผันกับระยะเวลาของการเกิดปฏิกิริยา เราจึงแทนที่ข้อมูลที่ให้ไว้ในเงื่อนไขของปัญหาเป็นสูตรที่แสดงปริมาณของกฎ van't Hoff เราจึงได้ :

b) เนื่องจากปฏิกิริยานี้ดำเนินไปพร้อมกับอุณหภูมิที่ลดลง ดังนั้นที่อุณหภูมิที่กำหนด อัตราของปฏิกิริยานี้จะแปรผันโดยตรงกับระยะเวลาของการเกิดปฏิกิริยา เราจึงแทนที่ข้อมูลที่ให้ไว้ในเงื่อนไขของปัญหาเป็นสูตรที่แสดงเชิงปริมาณ กฎ van't Hoff เราได้รับ:

ตอบ: a) ที่ 200 0 С t2 = 9.8 วิ; b) ที่ 80 0 С t3 = 162 ชั่วโมง 1 นาที 16 วินาที

ปัญหา 337.
ค่าของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงหรือไม่ a) เมื่อแทนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาหนึ่งตัวด้วยอีกตัวหนึ่ง; b) เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป?
วิธีการแก้:
ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นค่าที่ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของสารตั้งต้น อุณหภูมิ และการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยา และไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น อาจเท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาในกรณีที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเท่ากับเอกภาพ (1 โมล/ลิตร)

ก) เมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอีกตัว อัตราของปฏิกิริยาเคมีที่กำหนดจะเปลี่ยนไปหรือจะเพิ่มขึ้น หากใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเพิ่มขึ้นด้วย การเปลี่ยนแปลงค่าของค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอีกตัวหนึ่ง ซึ่งจะเพิ่มหรือลดอัตราการเกิดปฏิกิริยานี้เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาเดิม

ข) เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนแปลง ค่าของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไป และค่าของค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะไม่เปลี่ยนแปลง

ปัญหา 338.
ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับพลังงานกระตุ้นหรือไม่? ปรับคำตอบ
วิธีการแก้:
ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของระบบเท่านั้น และไม่ขึ้นอยู่กับขั้นตอนระหว่างกลางของกระบวนการ พลังงานกระตุ้นเป็นพลังงานส่วนเกินที่โมเลกุลของสารต้องมีเพื่อให้การชนกันของสารนั้นนำไปสู่การก่อตัวของสารใหม่ พลังงานกระตุ้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มหรือลดอุณหภูมิ โดยลดหรือเพิ่มตามลำดับ ตัวเร่งปฏิกิริยาลดพลังงานกระตุ้นในขณะที่สารยับยั้งลดพลังงานลง

ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของพลังงานกระตุ้นจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยา แต่ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงของความร้อนของปฏิกิริยา ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาเป็นค่าคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาสำหรับการก่อตัวของแอมโมเนียจากไนโตรเจนและไฮโดรเจนคือ:

ปฏิกิริยานี้เป็นแบบคายความร้อน > 0) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากจำนวนโมลของอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาและจำนวนโมลของสารก๊าซที่ลดลง ซึ่งนำระบบจากสถานะที่เสถียรน้อยลงไปสู่สถานะที่เสถียรมากขึ้น เอนโทรปีลดลง< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

ปัญหา 339.
สำหรับปฏิกิริยาทางตรงหรือย้อนกลับ พลังงานก่อกัมมันต์จะมากกว่าหากปฏิกิริยาโดยตรงดำเนินไปพร้อมกับการปล่อยความร้อน
วิธีการแก้:
ความแตกต่างระหว่างพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาโดยตรงและปฏิกิริยาย้อนกลับเท่ากับผลกระทบทางความร้อน: H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นพร้อมกับการปลดปล่อยความร้อน กล่าวคือ เป็นการคายความร้อน< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
อี (เช่น)< Е а(обр.) .

ตอบ:อี (เช่น)< Е а(обр.) .

ปัญหา 340
อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ 298 K จะเพิ่มขึ้นกี่ครั้งหากพลังงานก่อกัมมันต์ลดลง 4 กิโลจูลต่อโมล
วิธีการแก้:
ให้เราแสดงการลดลงของพลังงานกระตุ้นโดย Ea และค่าคงที่อัตราของปฏิกิริยาก่อนและหลังการลดลงของพลังงานกระตุ้นตามลำดับโดย k และ k โดยใช้สมการ Arrhenius เราได้รับ:

E a คือพลังงานกระตุ้น k และ k" คือค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา T คืออุณหภูมิในหน่วย K (298)
แทนที่ข้อมูลของปัญหาลงในสมการสุดท้ายและแสดงพลังงานกระตุ้นเป็นจูล เราคำนวณการเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดปฏิกิริยา:

ตอบ: 5 ครั้ง

ตอบ: a) ที่ 200 0 С t2 = 9.8 วิ; b) ที่ 80 0 С t3 = 162 ชั่วโมง 1 นาที 16 วินาที

ตอบ:อี (เช่น)< Е а(обр.) .

ตอบ: 5 ครั้ง

งาน # 1. ปฏิกิริยากับออกซิเจนอิสระทำให้เกิดไนโตรเจนไดออกไซด์ที่เป็นพิษสูง / / แม้ว่าปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา และที่ความเข้มข้นต่ำจะไม่มีบทบาทสำคัญต่อการทำลายเซลล์พิษ แต่อย่างไรก็ตาม ผลกระทบที่ทำให้เกิดโรคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วย ไฮเปอร์โปรดักชันของมัน กำหนดว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาของไนตริกออกไซด์ (II) กับออกซิเจนเพิ่มขึ้นกี่ครั้งเมื่อความดันในส่วนผสมของก๊าซเริ่มต้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า หากอัตราการเกิดปฏิกิริยา อธิบายได้ด้วยสมการ ?

วิธีการแก้.

1. การเพิ่มความดันเป็นสองเท่าเท่ากับการเพิ่มความเข้มข้นเป็นสองเท่า ( กับ) และ . ดังนั้นอัตราการโต้ตอบที่สอดคล้องและจะใช้ตามกฎของการกระทำโดยรวม นิพจน์: และ

ตอบ. อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 8 เท่า

งาน # 2. เชื่อกันว่าความเข้มข้นของคลอรีน (ก๊าซสีเขียวมีกลิ่นฉุน) ในอากาศที่สูงกว่า 25 ppm เป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพ แต่มีหลักฐานว่าหากผู้ป่วยหายจากพิษรุนแรงเฉียบพลันจากก๊าซนี้ จึงไม่พบผลตกค้าง กำหนดว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปอย่างไร: , ดำเนินการในเฟสก๊าซ, หากเพิ่มขึ้นด้วยปัจจัย 3: ความเข้มข้น , ความเข้มข้น , 3) ความดัน / /?

วิธีการแก้.

1. ถ้าเราแสดงความเข้มข้นและตามลำดับผ่าน และ การแสดงออกของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะอยู่ในรูปแบบ: .

2. หลังจากเพิ่มความเข้มข้นขึ้น 3 เท่า ความเข้มข้นจะเท่ากันสำหรับ และ สำหรับ ดังนั้นการแสดงออกของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะอยู่ในรูปแบบ: 1) 2)

3. ความดันที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เป็นก๊าซในปริมาณที่เท่ากัน

4. การเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สัมพันธ์กับอัตราเริ่มต้นนั้นพิจารณาจากอัตราส่วนตามลำดับ: 1) , 2) , 3) .

ตอบ. อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น: 1) , 2) , 3) ครั้ง

งาน #3. อัตราการเกิดปฏิกิริยาของสารเริ่มต้นเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงจากถึงถ้าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยาเท่ากับ 2.5

วิธีการแก้.

1. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแสดงให้เห็นว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงสำหรับทุกๆ ครั้ง (กฎ van't Hoff):

2. หากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงคือ: จากนั้นคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า เราได้รับ: . เพราะฉะนั้น, .

3. ตามตาราง antilogarithms เราพบ: .

ตอบ. เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง (เช่น เพิ่มขึ้น) ความเร็วจะเพิ่มขึ้น 67.7 เท่า

งาน #4. คำนวณค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยา โดยรู้ว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราจะเพิ่มขึ้น 128 เท่า

วิธีการแก้.

1. การพึ่งพาอาศัยกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่ออุณหภูมิแสดงโดยกฎง่ายๆ ของ van't Hoff:

. การแก้สมการสำหรับ เราพบ: , . ดังนั้น =2

ตอบ. =2.

งานหมายเลข 5. สำหรับหนึ่งในปฏิกิริยา กำหนดค่าคงที่อัตราสองค่า: ที่ 0.00670 และ 0.06857 กำหนดค่าคงที่อัตราของปฏิกิริยาเดียวกันที่

วิธีการแก้.

1. ขึ้นอยู่กับค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาสองค่าโดยใช้สมการ Arrhenius เรากำหนดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา: . สำหรับกรณีนี้: จากที่นี่: เจ/โมล

2. คำนวณค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ โดยใช้ค่าคงที่อัตราที่ และสมการ Arrhenius ในการคำนวณ: . สำหรับกรณีนี้: และคำนึงถึงว่า: เราได้รับ: . เพราะเหตุนี้,

ตอบ.

การคำนวณค่าคงที่สมดุลเคมีและการหาทิศทางการเลื่อนสมดุลตามหลักการของ Le Chatelier .

งานหมายเลข 6คาร์บอนไดออกไซด์ / / ซึ่งแตกต่างจากคาร์บอนมอนอกไซด์ / / ไม่ละเมิดการทำงานทางสรีรวิทยาและความสมบูรณ์ทางกายวิภาคของสิ่งมีชีวิตและผลที่ทำให้หายใจไม่ออกเกิดจากการมีความเข้มข้นสูงและเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนลดลงในอากาศที่หายใจเข้า เท่ากับอะไร ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา / /: ที่อุณหภูมิแสดงในรูปของ: a) ความดันบางส่วนของสารตั้งต้น; b) ความเข้มข้นของโมลของพวกเขา โดยรู้ว่าองค์ประกอบของส่วนผสมสมดุลแสดงเป็นเศษส่วนปริมาตร: , และ , และความดันรวมในระบบคือ Pa?

วิธีการแก้.

1. ความดันบางส่วนของแก๊สเท่ากับความดันทั้งหมดคูณด้วยปริมาตรของแก๊สในส่วนผสม ดังนั้น:

2. แทนค่าเหล่านี้ในนิพจน์สำหรับค่าคงที่สมดุล เราได้รับ:

3. ความสัมพันธ์ระหว่างและถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของสมการ Mendeleev Clapeyron สำหรับก๊าซในอุดมคติและแสดงโดยความเท่าเทียมกัน: ความแตกต่างระหว่างจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาที่เป็นแก๊สและสารตั้งต้นที่เป็นแก๊สคือความแตกต่าง สำหรับปฏิกิริยานี้: แล้ว: .

ตอบ. ป้า .

งานหมายเลข 7สมดุลจะเปลี่ยนไปในทิศทางใดในปฏิกิริยาต่อไปนี้

3. ;

ก) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น b) เมื่อความดันลดลง c) เมื่อความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น?

วิธีการแก้.

1. สมดุลเคมีในระบบถูกสร้างขึ้นด้วยความคงที่ของพารามิเตอร์ภายนอก (ฯลฯ ) หากพารามิเตอร์เหล่านี้เปลี่ยนไป ระบบจะออกจากสภาวะสมดุลและปฏิกิริยาทางตรง (ทางขวา) หรือปฏิกิริยาย้อนกลับ (ทางซ้าย) จะเริ่มมีผลเหนือกว่า อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของความสมดุลสะท้อนให้เห็นในหลักการของ Le Chatelier

2. พิจารณาผลของปฏิกิริยาทั้ง 3 ปัจจัยข้างต้นที่มีผลต่อสมดุลเคมี

ก) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สภาวะสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน เช่น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการดูดกลืนความร้อน ปฏิกิริยาที่ 1 และ 3 เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน / / ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาย้อนกลับ และในปฏิกิริยาที่ 2 / / - ไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

b) เมื่อความดันลดลง สภาวะสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การเพิ่มจำนวนโมลของก๊าซ เช่น สู่ความกดอากาศที่สูงขึ้น ในปฏิกิริยาที่ 1 และ 3 ด้านซ้ายและขวาของสมการจะมีจำนวนโมลของแก๊สเท่ากัน (2-2 และ 1-1 ตามลำดับ) ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดัน จะไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสมดุลในระบบ ในปฏิกิริยาที่ 2 มีแก๊ส 4 โมลทางด้านซ้าย และ 2 โมลทางด้านขวา ดังนั้น เมื่อความดันลดลง สภาวะสมดุลจะเปลี่ยนไปในปฏิกิริยาย้อนกลับ

ใน) เมื่อความเข้มข้นของส่วนประกอบปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การบริโภคในปฏิกิริยาที่ 1 ไฮโดรเจนอยู่ในผลิตภัณฑ์ และการเพิ่มความเข้มข้นจะช่วยเสริมปฏิกิริยาย้อนกลับ ซึ่งในระหว่างนั้นจะถูกบริโภค ในปฏิกิริยาที่ 2 และ 3 ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในสารตั้งต้น ดังนั้น ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปฏิกิริยาที่ดำเนินการโดยใช้ไฮโดรเจน

ตอบ.

ก) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในปฏิกิริยา 1 และ 3 สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย และในปฏิกิริยา 2 - ไปทางขวา

b) ปฏิกิริยา 1 และ 3 จะไม่ได้รับผลกระทบจากความดันที่ลดลง และในปฏิกิริยา 2 สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย

c) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในปฏิกิริยาที่ 2 และ 3 จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสมดุลไปทางขวา และในปฏิกิริยาที่ 1 ไปทางซ้าย

1.2. งานตามสถานการณ์ №№ จาก 7 ถึง 21เพื่อรวมวัสดุ (ดำเนินการในสมุดบันทึกโปรโตคอล)

งานหมายเลข 8อัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสในร่างกายจะเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่ออุณหภูมิลดลงจาก ถึง ถ้าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเท่ากับ 4

งานหมายเลข 9. ใช้กฎ van't Hoff โดยประมาณ คำนวณว่าต้องเพิ่มอุณหภูมิเท่าใดเพื่อให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น 80 เท่า? ใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความเร็วเท่ากับ 3

งานหมายเลข 10ในการหยุดปฏิกิริยาจริง จะใช้การทำให้ส่วนผสมของปฏิกิริยาเย็นลงอย่างรวดเร็ว (“การแช่แข็งปฏิกิริยา”) กำหนดว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปกี่ครั้งเมื่อส่วนผสมของปฏิกิริยาเย็นตัวลงจาก 40 ถึง ถ้าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยาเท่ากับ 2.7

งานหมายเลข 11ไอโซโทปที่ใช้รักษาเนื้องอกบางชนิดมีครึ่งชีวิต 8.1 วัน หลังจากนั้นปริมาณไอโอดีนกัมมันตภาพรังสีในร่างกายของผู้ป่วยจะลดลง 5 เท่าเมื่อใด

งานหมายเลข 12ไฮโดรไลซิสของฮอร์โมนสังเคราะห์บางชนิด (ทางเภสัชกรรม) เป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่งที่มีอัตราคงที่ 0.25 () ความเข้มข้นของฮอร์โมนนี้จะเปลี่ยนไปอย่างไรหลังจากผ่านไป 2 เดือน?

งานหมายเลข 13ครึ่งชีวิตของกัมมันตภาพรังสีคือ 5600 ปี ในสิ่งมีชีวิตจะมีปริมาณคงที่เนื่องจากเมแทบอลิซึม ในซากแมมมอธ เนื้อหามาจากต้นฉบับ แมมมอธมีชีวิตอยู่เมื่อใด

งานหมายเลข 14ครึ่งชีวิตของยาฆ่าแมลง (ยาฆ่าแมลงที่ใช้ในการควบคุมแมลง) คือ 6 เดือน จำนวนหนึ่งเข้าไปในอ่างเก็บน้ำซึ่งมีการกำหนดความเข้มข้นของโมล / ลิตร ใช้เวลานานเท่าใดที่ความเข้มข้นของยาฆ่าแมลงจะลดลงถึงระดับโมล/ลิตร

งานหมายเลข 15ไขมันและคาร์โบไฮเดรตจะถูกออกซิไดซ์ในอัตราที่เห็นได้ชัดเจนที่อุณหภูมิ 450 - 500 °และในสิ่งมีชีวิต - ที่อุณหภูมิ 36 - 40 ° อะไรคือสาเหตุของการลดลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเกิดออกซิเดชัน?

งานหมายเลข 16ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะสลายตัวในสารละลายที่เป็นน้ำเป็นออกซิเจนและน้ำ ปฏิกิริยาถูกเร่งโดยทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ (ไอออน) และตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ (เอนไซม์คาตาเลส) พลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาในกรณีที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาคือ 75.4 กิโลจูลต่อโมล ไอออนจะลดให้เหลือ 42 กิโลจูลต่อโมล และเอนไซม์คาตาเลสจะลดให้เหลือ 2 กิโลจูลต่อโมล คำนวณอัตราส่วนของอัตราการเกิดปฏิกิริยาในกรณีที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาในกรณีที่มีและตัวเร่งปฏิกิริยา ข้อสรุปใดที่สามารถสรุปเกี่ยวกับกิจกรรมของเอนไซม์ได้? ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 27 °C

งานหมายเลข 17ค่าคงที่อัตราการสลายตัวของเพนิซิลลินบนเครื่องส่งรับวิทยุ เจ/โมล

1.3. คำถามทดสอบ

1. อธิบายความหมายของคำศัพท์: อัตราการเกิดปฏิกิริยา, ค่าคงที่ของอัตรา?

2. ค่าเฉลี่ยและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่แท้จริงเป็นอย่างไร?

3. เหตุใดจึงเหมาะสมที่จะพูดถึงอัตราของปฏิกิริยาเคมีในช่วงเวลาที่กำหนดเท่านั้น

4. กำหนดคำจำกัดความของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้และกลับไม่ได้

5. กำหนดกฎของการกระทำโดยรวม สมการที่แสดงกฎนี้สะท้อนถึงการพึ่งพาอาศัยกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยากับธรรมชาติของสารตั้งต้นหรือไม่?

6. อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างไร? พลังงานกระตุ้นคืออะไร? โมเลกุลที่ใช้งานคืออะไร?

7. ปัจจัยใดที่กำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน ยกตัวอย่าง.

8. ลำดับและโมเลกุลของปฏิกิริยาเคมีคืออะไร? ไม่ตรงกันในกรณีใดบ้าง

9. สารอะไรที่เรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา? กลไกการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาคืออะไร?

10. แนวคิดของ "พิษจากตัวเร่งปฏิกิริยา" คืออะไร? สารใดที่เรียกว่าสารยับยั้ง?

11. สมดุลเคมีเรียกว่าอะไร? ทำไมถึงเรียกว่าไดนามิก? ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เรียกว่าสมดุล?

12. ค่าคงที่สมดุลเคมีเรียกว่าอะไร ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา ความเข้มข้น อุณหภูมิ ความดันหรือไม่? คุณลักษณะของสัญกรณ์ทางคณิตศาสตร์สำหรับค่าคงที่สมดุลในระบบต่างกันคืออะไร?

13. เภสัชจลนศาสตร์ของยาคืออะไร?

14. กระบวนการที่เกิดขึ้นกับยาในร่างกายมีลักษณะเชิงปริมาณโดยพารามิเตอร์ทางเภสัชจลนศาสตร์จำนวนหนึ่ง ให้คนหลัก