Hệ thống. Nhưng mà giá trị cho trước không phản ánh cơ hội thực sự tiến trình phản ứng, cô ấy tốc độ, vận tốc và cơ chế.

Để biểu diễn đầy đủ một phản ứng hóa học, người ta phải có kiến ​​thức về những dạng thời gian tồn tại trong quá trình thực hiện nó, tức là tốc độ phản ứng hóa học và cơ chế chi tiết của nó. Tốc độ và cơ chế của các nghiên cứu phản ứng động học hóa học khoa học về quá trình hóa học.

Theo quan điểm động học hóa học, phản ứng có thể được phân loại thành đơn giản và phức tạp.

phản ứng đơn giản- các quá trình xảy ra mà không có sự hình thành các hợp chất trung gian. Theo số lượng các hạt tham gia vào nó, chúng được chia thành một phân tử, hai phân tử, ba phân tử. Sự va chạm của nhiều hơn 3 hạt là không thể xảy ra, vì vậy các phản ứng 3 phân tử là khá hiếm, còn các phản ứng 4 phân tử thì chưa biết. Phản ứng phức tạp - các quá trình bao gồm một số phản ứng cơ bản.

Bất kỳ quá trình nào cũng diễn ra với tốc độ vốn có của nó, có thể được xác định bởi những thay đổi xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. ở giữa tốc độ phản ứng hóa họcđược biểu thị bằng sự thay đổi về lượng của một chất N chất tiêu thụ hoặc nhận được trên một đơn vị thể tích V trên một đơn vị thời gian t.

υ = ± dn/ dt· V

Nếu chất bị tiêu hao thì ta đặt dấu "-", nếu chất tích tụ - "+"

Ở khối lượng không đổi:

υ = ± DC/ dt,

Tốc độ phản ứng đơn vị mol / l s

Nói chung, υ là một giá trị không đổi và không phụ thuộc vào chất nào chúng ta đang theo dõi trong phản ứng.

Sự phụ thuộc của nồng độ thuốc thử hoặc sản phẩm vào thời gian phản ứng được trình bày như đường cong động học, trông giống như:

Sẽ thuận tiện hơn khi tính υ từ dữ liệu thực nghiệm nếu các biểu thức trên được chuyển thành biểu thức sau:

Quy luật quần chúng tích cực. Thứ tự và hằng số tốc độ của phản ứng

Một trong những từ ngữ pháp luật diễn xuất quần chúng nghe như thế này: Tốc độ của một phản ứng hóa học đồng đẳng cơ bản tỷ lệ thuận với tích nồng độ của các chất phản ứng.

Nếu quá trình đang nghiên cứu được trình bày như sau:

a A + b B = sản phẩm

thì tốc độ của một phản ứng hóa học có thể được biểu thị phương trình động học:

υ = k [A] a [B] b hoặc

υ = k C a A C b B

Nơi đây [ Một] và [B] (C A vàC B) - nồng độ của thuốc thử,

a vàb là các hệ số cân bằng của một phản ứng đơn giản,

k là hằng số tốc độ phản ứng.

Ý nghĩa hóa học của đại lượng k- đây là phản ứng tốc độở các nồng độ đơn lẻ. Tức là nếu nồng độ của các chất A và B bằng 1 thì υ = k.

Cần lưu ý rằng trong các quá trình hóa học phức tạp, hệ số a vàb không phù hợp với những người đo phân vị.

Quy luật hành động của quần chúng được thực hiện trong một số điều kiện:

• Phản ứng được kích hoạt bằng nhiệt, tức là năng lượng Chuyển động nhiệt.
• Nồng độ thuốc thử phân bố đều.
• Các thuộc tính và điều kiện của môi trường không thay đổi trong suốt quá trình.
• Tính chất môi trường không được ảnh hưởng k.

Đối với các quy trình phức tạp Luật hành động tập thể không thể được áp dụng. Điều này có thể được giải thích bởi thực tế là một quá trình phức tạp bao gồm một số giai đoạn cơ bản và tốc độ của nó sẽ không được xác định bởi tổng tốc độ của tất cả các giai đoạn, mà bởi một trong những giai đoạn chậm nhất, được gọi là hạn chế.

Mỗi phản ứng đều có gọi món. Mục đích đơn đặt hàng riêng (một phần) bằng thuốc thử và đơn đặt hàng chung (đầy đủ). Ví dụ, trong biểu thức cho tốc độ của một phản ứng hóa học cho một quá trình

a A + b B = sản phẩm

υ = k·[ Một] một·[ B] b

một- sắp xếp bằng thuốc thử NHƯNG

b — đặt hàng bằng thuốc thử TẠI

Đơn hàng chung một + b = N

Vì quy trình đơn giản thứ tự phản ứng cho biết số lượng hạt phản ứng (trùng với hệ số phân tử) và nhận các giá trị nguyên. Vì quy trình phức tạp bậc của phản ứng không trùng với hệ số phân vị và có thể là bất kỳ.

Hãy xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hóa học υ.

1. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của chất phản ứng

   được xác định bởi luật hành động của quần chúng: υ = k[ Một] một·[ B] b

Rõ ràng, với việc tăng nồng độ của các chất phản ứng, υ tăng lên, bởi vì số lần va chạm giữa các chất tham gia quá trình hoá học tăng lên. Hơn nữa, điều quan trọng là phải xem xét thứ tự của phản ứng: nếu nó n = 1đối với một số thuốc thử, thì tốc độ của nó tỷ lệ thuận với nồng độ của chất này. Nếu cho bất kỳ thuốc thử nào n = 2, sau đó tăng gấp đôi nồng độ của nó sẽ dẫn đến tốc độ phản ứng tăng 2 2 \ u003d 4 lần, và tăng nồng độ lên 3 lần sẽ làm tăng tốc độ phản ứng lên 3 2 \ u003d 9 lần.

Tốc độ của một phản ứng hóa học

Chủ đề "Tốc độ của một phản ứng hóa học" có lẽ là chủ đề phức tạp và gây tranh cãi nhất trong chương trình học ở trường. Điều này là do sự phức tạp của bản thân động học hóa học, một trong những nhánh của hóa học vật lý. Định nghĩa về khái niệm "tốc độ của một phản ứng hóa học" đã rất mơ hồ (ví dụ, xem bài báo của L.S. Guzey trên báo "Hóa học", 2001, số 28,
Với. 12). Hơn nhiều vấn đề hơn phát sinh khi cố gắng áp dụng định luật tác dụng của khối lượng cho tốc độ phản ứng với bất kỳ hệ thống hóa chất, bởi vì phạm vi đối tượng có thể mô tả định lượng các quá trình động học trong phạm vi chương trình giáo dục, rất hẹp. Tôi muốn nhấn mạnh sự sai lầm của việc sử dụng định luật khối lượng tác dụng cho tốc độ của một phản ứng hóa học ở trạng thái cân bằng hóa học.
Đồng thời, sẽ là sai lầm nếu từ chối xem xét chủ đề này trong trường học. Ý tưởng về tốc độ của một phản ứng hóa học rất quan trọng trong việc nghiên cứu nhiều quá trình tự nhiên và công nghệ, không có chúng thì không thể nói đến xúc tác và các chất xúc tác, kể cả enzym. Mặc dù khi thảo luận về sự biến đổi của các chất, chủ yếu sử dụng các ý tưởng định tính về tốc độ của một phản ứng hóa học, việc đưa ra các tỷ lệ định lượng đơn giản nhất vẫn được mong muốn, đặc biệt là đối với các phản ứng sơ cấp.
Trong bài báo đã xuất bản, các vấn đề về động học hóa học được xem xét đầy đủ chi tiết, có thể được thảo luận tại bài học ở trường hoá học. Loại trừ khỏi khóa học hóa học trường học những điểm gây tranh cãi và tranh cãi của chủ đề này đặc biệt quan trọng đối với những học sinh sẽ tiếp tục giáo dục hóa học tại trường Đại học. Rốt cuộc, kiến ​​thức thu được ở trường thường mâu thuẫn với thực tế khoa học.

Các phản ứng hóa học có thể thay đổi đáng kể theo thời gian. Hỗn hợp hydro và oxy ở nhiệt độ phòng hầu như không thay đổi trong một thời gian dài, nhưng khi va chạm hoặc bắt lửa, một vụ nổ sẽ xảy ra. Tấm sắt từ từ rỉ sét, và một mảnh phốt pho trắng bốc cháy tự phát trong không khí. Điều quan trọng là phải biết một phản ứng cụ thể diễn ra nhanh như thế nào để có thể kiểm soát tiến trình của nó.

Các khái niệm cơ bản

định lượng đặc tính của Tốc độ tiến hành của một phản ứng nhất định là tốc độ của một phản ứng hóa học, tức là tốc độ tiêu thụ thuốc thử hoặc tốc độ xuất hiện của sản phẩm. Trong trường hợp này, không quan trọng chất nào trong số các chất tham gia phản ứng, vì chúng đều liên kết với nhau thông qua phương trình phản ứng. Bằng cách thay đổi lượng của một trong các chất, người ta có thể đánh giá sự thay đổi tương ứng về lượng của tất cả các chất khác.

Tốc độ của một phản ứng hóa học () gọi là sự thay đổi lượng chất của chất phản ứng hoặc sản phẩm () trên một đơn vị thời gian () mỗi đơn vị khối lượng (V):

= /(V ).

Tỷ lệ phản ứng trong trường hợp này thường được biểu thị bằng mol / (l s).

Biểu thức trên đề cập đến các phản ứng hóa học đồng nhất xảy ra trong môi trường đồng nhất, ví dụ giữa các chất khí hoặc trong dung dịch:

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3,

BaCl 2 + H 2 SO 4 \ u003d BaSO 4 + 2HCl.

Các phản ứng hóa học không đồng nhất diễn ra trên các bề mặt tiếp xúc chất rắn và khí, rắn và lỏng, v.v. Các phản ứng dị thể bao gồm, ví dụ, phản ứng của kim loại với axit:

Fe + 2HCl \ u003d FeCl 2 + H 2.

Trong e trường hợp tốc độ của một phản ứng là sự thay đổi số lượng của một chất phản ứng hoặc sản phẩm () trên một đơn vị thời gian() trên một đơn vị diện tích (S):

= /(S ).

Tốc độ của phản ứng dị thể được biểu thị bằng mol / (m 2 s).

Để kiểm soát các phản ứng hóa học, điều quan trọng không chỉ là xác định được tốc độ của chúng mà còn phải tìm ra những điều kiện ảnh hưởng đến chúng. Ngành hóa học nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và ảnh hưởng của nó các yếu tố khác nhau, được gọi là động học hóa học.

Tần số va chạm của các hạt phản ứng

Yếu tố quan trọng nhất, xác định tốc độ của một phản ứng hóa học, - nồng độ.

Khi nồng độ của các chất phản ứng tăng, tốc độ của phản ứng thường tăng. Để tham gia vào một phản ứng, hai hạt hóa học phải tiến lại gần nhau, vì vậy tốc độ phản ứng phụ thuộc vào số lần va chạm giữa chúng. Sự gia tăng số lượng các hạt trong khối lượng nhất định dẫn đến va chạm thường xuyên hơn và tăng tốc độ phản ứng.

Đối với phản ứng đồng thể, việc tăng nồng độ của một hoặc nhiều chất phản ứng sẽ làm tăng tốc độ của phản ứng. Với sự giảm nồng độ, tác dụng ngược lại được quan sát thấy. Nồng độ của các chất trong dung dịch có thể được thay đổi bằng cách thêm hoặc bớt chất phản ứng hoặc dung môi khỏi quả cầu phản ứng. Trong chất khí, nồng độ của một trong các chất có thể được tăng lên bằng cách đưa thêm một lượng chất này vào hỗn hợp phản ứng. Nồng độ của tất cả chất khí có thể tăng đồng thời bằng cách giảm thể tích chiếm của hỗn hợp. Trong trường hợp này, tốc độ phản ứng sẽ tăng lên. Tăng âm lượng có tác dụng ngược lại.

Tốc độ phản ứng dị thể phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc của các chất, I E. về mức độ nghiền các chất, mức độ hoàn chỉnh của việc trộn thuốc thử, cũng như trạng thái của cấu trúc tinh thể chất rắn. Bất kỳ sự xáo trộn nào trong cấu trúc tinh thể đều gây ra sự gia tăng phản ứng chất rắn, bởi vì để tiêu diệt một kẻ mạnh cấu trúc tinh thể năng lượng bổ sung là cần thiết.

Xem xét quá trình đốt cháy của gỗ. Toàn bộ khúc gỗ cháy tương đối chậm trong không khí. Nếu bạn tăng bề mặt tiếp xúc của gỗ với không khí, tách khúc gỗ thành dăm, tốc độ cháy sẽ tăng lên. Đồng thời, gỗ cháy trong oxy nguyên chất nhanh hơn nhiều so với trong không khí, vốn chỉ chứa khoảng 20% ​​oxy.

Để phản ứng hóa học xảy ra, các hạt phải va chạm - nguyên tử, phân tử hoặc ion. Kết quả của sự va chạm, các nguyên tử sắp xếp lại và phát sinh các liên kết hóa học mới, dẫn đến sự hình thành các chất mới. Xác suất va chạm của hai hạt khá cao, xác suất va chạm đồng thời của ba hạt ít hơn nhiều. Một vụ va chạm đồng thời của bốn hạt là cực kỳ khó xảy ra. Do đó, hầu hết các phản ứng tiến hành theo nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn không quá ba hạt tương tác.

Phản ứng oxy hóa hydro bromua diễn ra với tốc độ đáng chú ý ở 400–600 ° C:

4HBr + O 2 \ u003d 2H 2 O + 2Br 2.

Theo phương trình phản ứng, năm phân tử phải va chạm cùng một lúc. Tuy nhiên, xác suất của một sự kiện như vậy thực tế là bằng không. Hơn nữa, các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng việc tăng nồng độ - oxy hoặc hydro bromua - sẽ làm tăng tốc độ phản ứng lên cùng một số lần. Và điều này mặc dù thực tế là bốn phân tử hydro bromua được tiêu thụ cho mỗi phân tử oxy.

Việc kiểm tra chi tiết quá trình này cho thấy nó tiến hành theo nhiều giai đoạn:

1) HBr + O 2 = HOOVr (phản ứng chậm);

2) HOOVr + HBr = 2NOVr (phản ứng nhanh);

3) NOVr + HBr = H 2 O + Br 2 (phản ứng nhanh).

Những phản ứng này, được gọi là phản ứng cơ bản, phản ánh cơ chế phản ứng oxi hóa hiđro bromua bằng oxi. Điều quan trọng cần lưu ý là chỉ có hai phân tử tham gia vào mỗi phản ứng trung gian. Cộng hai phương trình đầu tiên và hai lần phương trình thứ ba sẽ cho phương trình tóm tắt các phản ứng. Tốc độ phản ứng tổng thể được xác định bởi phản ứng trung gian chậm nhất, trong đó một phân tử hydro bromua và một phân tử oxy tương tác với nhau.

Tốc độ của các phản ứng cơ bản tỷ lệ thuận với tích của nồng độ mol Với (Với là lượng chất trên một đơn vị thể tích, Với = /V) thuốc thử lấy theo lũy thừa bằng hệ số phân vị của chúng ( Luật hành động tập thể cho tốc độ của một phản ứng hóa học). Điều này chỉ đúng đối với các phương trình phản ứng phản ánh các cơ chế của thực quá trình hóa học khi hệ số phân vị đứng trước công thức của thuốc thử tương ứng với số hạt tương tác.

Theo số lượng các phân tử tương tác trong phản ứng, các phản ứng được phân biệt là đơn phân tử, hai phân tử và ba phân tử. Ví dụ, sự phân ly iốt phân tử thành nguyên tử: I 2 \ u003d 2I - một phản ứng đơn phân tử.

Tương tác của iot với hiđro: I 2 + H 2 \ u003d 2HI - phản ứng hai phân tử. Định luật về tác dụng của khối lượng đối với các phản ứng hóa học có số mol khác nhau được viết theo những cách khác nhau.

Phản ứng đơn phân tử:

A = B + C,

= kc MỘT ,

ở đâu k là hằng số tốc độ phản ứng.

Phản ứng phân tử:

= kc Một c TẠI.

Phản ứng ba phân tử:

= kc 2A c TẠI.

Năng lương̣̣ kich hoaṭ

sự xung đột hạt hóa học Chỉ dẫn đến tương tác hóa học nếu các hạt va chạm có năng lượng vượt quá một giá trị nhất định. Xét tương tác của các chất ở thể khí gồm các phân tử A 2 và B 2:

A 2 + B 2 \ u003d 2AB.

Trong quá trình phản ứng hóa học, sự sắp xếp lại các nguyên tử xảy ra, kèm theo sự phá vỡ liên kết hóa học trong nguyên liệu ban đầu và sự hình thành liên kết trong các sản phẩm phản ứng. Khi các phân tử phản ứng va chạm, cái gọi là kích hoạt phức tạp, trong đó mật độ electron được phân bố lại, và chỉ khi đó sản phẩm phản ứng cuối cùng mới thu được:

Năng lượng cần thiết để chuyển các chất sang trạng thái phức chất hoạt hóa được gọi là năng lương̣̣ kich hoaṭ.

Hoạt động chất hóa học thể hiện ở năng lượng hoạt hóa thấp của các phản ứng có sự tham gia của chúng. Năng lượng hoạt hóa càng thấp thì tốc độ phản ứng càng cao. Ví dụ, trong các phản ứng giữa cation và anion, năng lượng hoạt hóa rất thấp, vì vậy các phản ứng như vậy diễn ra gần như ngay lập tức. Nếu năng lượng hoạt hóa cao, thì một phần rất nhỏ của các va chạm dẫn đến sự hình thành các chất mới. Do đó, tốc độ phản ứng giữa hydro và oxy ở nhiệt độ phòng thực tế là bằng không.

Vì vậy, tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng bởi bản chất của các chất phản ứng. Ví dụ, hãy xem xét các phản ứng của kim loại với axit. Nếu cho các mẩu đồng, kẽm, magie và sắt giống hệt nhau vào ống nghiệm đựng dung dịch axit sunfuric loãng, ta thấy cường độ giải phóng bọt khí hiđro, đặc trưng cho tốc độ của phản ứng, khác nhau đáng kể đối với các kim loại này. Trong ống nghiệm có magie, người ta quan sát thấy hiđro biến thiên nhanh, trong ống nghiệm có kẽm, bọt khí thoát ra có phần lắng dịu hơn. Phản ứng xảy ra chậm hơn trong ống nghiệm có sắt (Hình.). Đồng hoàn toàn không phản ứng với axit sunfuric loãng. Như vậy, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào hoạt độ của kim loại.

Khi thay thế axit sunfuric (axit mạnh) bằng axit axetic ( axit yếu) tốc độ phản ứng chậm lại đáng kể trong mọi trường hợp. Có thể kết luận rằng bản chất của cả hai chất phản ứng, cả kim loại và axit, đều ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của kim loại với axit.

Nuôi nhiệt độ dẫn đến sự gia tăng động năng của các hạt hóa học, tức là làm tăng số lượng các hạt có năng lượng cao hơn năng lượng hoạt hóa. Khi nhiệt độ tăng, số vụ va chạm của các hạt cũng tăng lên, điều này làm tăng tốc độ của phản ứng ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, tăng hiệu suất của va chạm bằng cách tăng động năng có ảnh hưởng lớn hơn đến tốc độ phản ứng hơn là tăng số va chạm.

Khi nhiệt độ tăng thêm mười độ, tốc độ tăng thêm một hệ số bằng hệ số nhiệt độ của tốc độ:

= T+10 /T .

Khi nhiệt độ tăng từ T trước T"
tỷ lệ tốc độ phản ứng T" và T bằng
hệ số nhiệt độ của vận tốc trong công suất ( T" – T)/10:

T" /T = (T"–T)/10.

Đối với nhiều phản ứng đồng nhất, hệ số nhiệt độ của tốc độ là 24 (quy tắc van't Hoff). Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ có thể được xác định bằng ví dụ về sự tương tác của đồng (II) oxit với axit sunfuric loãng. Ở nhiệt độ phòng, phản ứng diễn ra rất chậm. Khi đun nóng, hỗn hợp phản ứng nhanh chóng chuyển sang màu xanh lam do sự tạo thành đồng (II) sunfat:

CuO + H 2 SO 4 \ u003d CuSO 4 + H 2 O.

Chất xúc tác và chất ức chế

Nhiều phản ứng có thể được tăng tốc hoặc làm chậm lại bằng cách đưa vào một số chất nhất định. Các chất được thêm vào không tham gia vào phản ứng và không bị tiêu hao trong quá trình của nó, nhưng chúng có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ phản ứng. Các chất này thay đổi cơ chế phản ứng (bao gồm cả thành phần của phức chất hoạt hóa) và hạ thấp năng lượng hoạt hóa, đảm bảo tăng tốc các phản ứng hóa học. Những chất làm tăng tốc độ phản ứng được gọi là chất xúc tác, và hiện tượng gia tốc phản ứng như vậy - xúc tác.

Nhiều phản ứng xảy ra rất chậm hoặc hoàn toàn không xảy ra khi không có chất xúc tác. Một trong những phản ứng này là sự phân hủy của hydrogen peroxide:

2H 2 O 2 \ u003d 2H 2 O + O 2.

Nếu ngâm trong một bình có dung dịch nước hydrogen peroxide một mảnh mangan dioxide rắn, sau đó quá trình giải phóng oxy nhanh chóng sẽ bắt đầu. Sau khi loại bỏ mangan đioxit, phản ứng thực tế dừng lại. Bằng cách cân, có thể dễ dàng xác minh rằng mangan dioxide không bị tiêu thụ trong quá trình này - nó chỉ xúc tác cho phản ứng.

Tùy theo giống hay khác nhau trạng thái tổng hợp có chất xúc tác và các chất phản ứng, hãy phân biệt chất xúc tác đồng thể và chất xúc tác dị thể.

Trong xúc tác đồng thể, chất xúc tác có thể đẩy nhanh phản ứng bằng cách tạo thành các chất trung gian thông qua tương tác với một trong các chất phản ứng ban đầu. Ví dụ:

Trong xúc tác dị thể, phản ứng hóa học thường diễn ra trên bề mặt của chất xúc tác:

Chất xúc tác phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Hầu hết mọi quá trình biến đổi các chất trong cơ thể sống đều tiến hành với sự tham gia của chất xúc tác hữu cơ - enzim.

Chất xúc tác được sử dụng trong sản xuất hóa chất để tăng tốc độ các quá trình nhất định. Ngoài chúng, các chất làm chậm phản ứng hóa học cũng được sử dụng, - chất ức chế. Đặc biệt, với sự trợ giúp của các chất ức chế, chúng bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Tăng tốc độ	Giảm tốc độ
Sự hiện diện của thuốc thử hoạt động hóa học	Sự hiện diện của thuốc thử không hoạt động về mặt hóa học
Tăng nồng độ thuốc thử	Giảm nồng độ thuốc thử
Tăng bề mặt của thuốc thử rắn và lỏng	Giảm bề mặt của thuốc thử rắn và lỏng
Tăng nhiệt độ	Giảm nhiệt độ
Sự hiện diện của một chất xúc tác	Sự hiện diện của chất ức chế

NHIỆM VỤ

1. Xác định tốc độ của một phản ứng hóa học. Viết một biểu thức luật động học khối lượng tác dụng cho các phản ứng sau:

a) 2C (tv.) + O 2 (g.) \ u003d 2CO (g.);

b) 2НI (g.) \ u003d H 2 (g.) + I 2 (g.).

2. Điều gì xác định tốc độ của một phản ứng hóa học? Đưa ra biểu thức toán học về sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng hóa học vào nhiệt độ.

3. Cho biết nó ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng (ở thể tích không đổi):

a) tăng nồng độ thuốc thử;

b) nghiền thuốc thử rắn;
c) hạ nhiệt độ;
d) giới thiệu chất xúc tác;
e) giảm nồng độ của thuốc thử;
e) tăng nhiệt độ;
g) giới thiệu chất ức chế;
h) giảm nồng độ của sản phẩm.

4. Tính tốc độ của một phản ứng hóa học

CO (g) + H 2 O (g) \ u003d CO 2 (g) + H 2 (g)

Trong một bình có dung tích 1 lít, nếu sau 1 phút 30 s kể từ lúc bắt đầu thì lượng hiđro thu được là 0,32 mol, và sau 2 phút 10 s thu được 0,44 mol. Nồng độ CO tăng lên sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng?

5. Kết quả của một phản ứng, 6,4 g hydro iođua được tạo thành trong một khoảng thời gian nhất định, và trong một phản ứng khác ở cùng điều kiện, 6,4 g lưu huỳnh đioxit. So sánh tốc độ của các phản ứng này. Tốc độ của các phản ứng này sẽ thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tăng?

6. Xác định tốc độ phản ứng

CO (g.) + Cl 2 (g.) \ U003d COCl 2 (g.),

Nếu sau 20 s kể từ khi bắt đầu phản ứng, khối lượng chất cacbon monoxit (II) ban đầu giảm từ 6 mol đi 3 lần (thể tích bình phản ứng là 100 l). Tốc độ phản ứng sẽ thay đổi như thế nào nếu dùng nước brom ít hoạt động hơn thay bằng clo? Tốc độ phản ứng sẽ thay đổi như thế nào với phần giới thiệu
a) chất xúc tác b) chất ức chế?

7. Trong trường hợp nào là phản ứng

CaO (tv.) + CO 2 (g.) \ U003d CaCO 3 (tv.)

chạy nhanh hơn: khi sử dụng miếng lớn hoặc bột oxit canxi? Tính toán:
a) lượng chất; b) khối lượng canxi cacbonat tạo thành trong 10 s, nếu tốc độ phản ứng là 0,1 mol / (l s) thì thể tích bình phản ứng là 1 lít.

8. Sự tương tác của một mẫu magiê với axit clohiđric HCl cho phép bạn nhận được 0,02 mol magiê clorua sau 30 s kể từ khi bắt đầu phản ứng. Xác định thời gian để thu được 0,06 mol magie clorua.

E) từ 70 đến 40 ° C, tốc độ phản ứng giảm 8 lần;
g) từ 60 đến 40 ° C, tốc độ phản ứng giảm 6,25 lần;
h) từ 40 đến 10 ° C, tốc độ phản ứng giảm 27 lần.

11. Xe chính chủ sơn lại. sơn mới, và sau đó nhận thấy rằng theo hướng dẫn, nó phải khô trong 3 giờ ở 105 ° C. Sơn sẽ khô trong bao lâu ở 25 ° C nếu hệ số nhiệt độ phản ứng trùng hợp cơ bản của quá trình này là: a) 2; b) 3; lúc 4?

TRẢ LỜI NHIỆM VỤ

1. a) = kc(Ơ 2); b) = kc(HI) 2.

2. T+10 = T .

3. Tốc độ phản ứng tăng trong các trường hợp a, b, d, f; giảm - c, e, g; không thay đổi -

4. 0,003 mol / (l s). Khi nồng độ CO tăng, tốc độ của phản ứng tăng.

5. TÝnh khèi l-îng muèi lµ 2 lÝt.

6. 0,002 mol / (l s).

7. a) 1 mol; b) 100 g.

9. Tốc độ của các phản ứng e, g, h sẽ tăng lên 2 lần; 4 lần - a, b, f; 8 lần - tại, thành phố.

10. Hệ số nhiệt độ:

2 cho các phản ứng b, f; = 2,5 - c, g; = 3 - e, h; = 3,5 - a, d.

a) 768 giờ (32 ngày, tức là hơn 1 tháng);
b) 19.683 giờ (820 ngày, tức là hơn 2 năm);
c) 196.608 giờ (8192 ngày, tức là 22 năm).

Hóa lý: ghi chú bài giảng Berezovchuk A V

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Đối với phản ứng đồng nhất, dị thể:

1) nồng độ của các chất phản ứng;

2) nhiệt độ;

3) chất xúc tác;

4) chất ức chế.

Chỉ dành cho không đồng nhất:

1) tỷ lệ cung cấp chất phản ứng cho bề mặt;

2) diện tích bề mặt.

Yếu tố chính - bản chất của các chất phản ứng - bản chất của liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử của thuốc thử.

NO 2 - oxit nitric (IV) - đuôi cáo, CO - cacbon monoxit, cacbon monoxit.

Nếu chúng bị oxi hóa bằng oxi, thì trong trường hợp thứ nhất phản ứng sẽ xảy ra ngay lập tức, nên mở nút bình, trong trường hợp thứ hai thì phản ứng kéo dài thời gian.

Nồng độ của các chất phản ứng sẽ được thảo luận dưới đây.

Màu trắng đục xanh biểu thị thời điểm kết tủa của lưu huỳnh, nồng độ càng cao thì tỷ lệ càng cao.

Cơm. mười

Nồng độ Na 2 S 2 O 3 càng lớn thì thời gian phản ứng càng giảm. Trên đồ thị (Hình 10) được hiển thị trực tiếp sự phụ thuộc tỷ lệ. Sự phụ thuộc định lượng của tốc độ phản ứng vào nồng độ của chất phản ứng được biểu thị bằng MMA (định luật khối lượng tác dụng), cho biết: tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích nồng độ của các chất phản ứng.

Vì thế, định luật cơ bản của động học là một định luật được thiết lập bằng thực nghiệm: tốc độ phản ứng tỷ lệ với nồng độ của chất phản ứng, ví dụ: (tức là đối với phản ứng)

Đối với phản ứng này H 2 + J 2 = 2HJ - tốc độ có thể được biểu thị bằng sự thay đổi nồng độ của bất kỳ chất nào trong số các chất. Nếu phản ứng diễn ra theo chiều từ trái sang phải thì nồng độ của H 2 và J 2 sẽ giảm, nồng độ của HJ sẽ tăng trong quá trình phản ứng. Vì tốc độ tức thời phản ứng có thể được viết dưới dạng:

dấu ngoặc vuông biểu thị nồng độ.

ý nghĩa vật lý k– các phân tử chuyển động liên tục, va chạm, phân tán, va đập vào thành mạch. Để phản ứng hóa học tạo thành HJ xảy ra thì các phân tử H 2 và J 2 phải va chạm với nhau. Số lượng va chạm như vậy sẽ càng lớn, càng nhiều phân tử H 2 và J 2 được chứa trong thể tích, tức là các giá trị của [Н 2] và. Nhưng các phân tử chuyển động với tốc độ khác nhau, và tổng động năng hai phân tử va chạm sẽ khác nhau. Nếu các phân tử H 2 và J 2 va chạm nhanh nhất, năng lượng của chúng có thể cao đến mức các phân tử này vỡ ra thành các nguyên tử iot và hydro, chúng bay ra và sau đó tương tác với các phân tử H 2 + J 2 khác. ? 2H + 2J, sau đó H + J 2 ? HJ + J. Nếu năng lượng của các phân tử va chạm nhỏ hơn nhưng đủ cao để làm suy yếu liên kết H - H và J - J, thì phản ứng tạo thành hiđrô iot sẽ xảy ra:

Đối với phần lớn các phân tử va chạm, năng lượng nhỏ hơn mức cần thiết để làm yếu các liên kết trong H 2 và J 2. Các phân tử như vậy "lặng lẽ" va chạm và cũng "lặng lẽ" phân tán, còn lại những gì chúng vốn có, H 2 và J 2. Như vậy, không phải tất cả, mà chỉ một phần va chạm dẫn đến phản ứng hóa học. Hệ số tỉ đối (k) cho biết số va chạm hiệu dụng dẫn đến phản ứng ở nồng độ [H 2] = = 1 mol. Giá trị k–tốc độ const. Làm thế nào để tốc độ có thể không đổi? Có, đồng phục tốc độ chuyển động thẳng gọi là đại lượng vectơ không đổi bằng tỉ số giữa độ dịch chuyển của cơ thể trong một khoảng thời gian bất kỳ với giá trị của khoảng thời gian này. Nhưng các phân tử chuyển động ngẫu nhiên, vậy làm thế nào tốc độ có thể là const? Nhưng mà tốc độ không đổi chỉ có thể ở nhiệt độ không đổi. Khi nhiệt độ tăng, tỷ lệ các phân tử nhanh mà sự va chạm của chúng dẫn đến phản ứng tăng lên, tức là hằng số tốc độ tăng. Nhưng sự gia tăng của hằng số tỷ lệ không phải là không giới hạn. Ở một nhiệt độ nhất định, năng lượng của các phân tử sẽ trở nên lớn đến mức hầu như mọi va chạm của các chất phản ứng đều phát huy tác dụng. Khi hai phân tử nhanh va chạm sẽ xảy ra phản ứng ngược.

Một thời điểm sẽ đến khi tốc độ hình thành 2HJ từ H 2 và J 2 và sự phân hủy sẽ bằng nhau, nhưng điều này đã cân bằng hóa học. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của các chất phản ứng có thể được xác định bằng cách sử dụng phản ứng truyền thống về sự tương tác của dung dịch natri thiosunfat với dung dịch axit sunfuric.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \ u003d Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 \ u003d S? + H 2 O + SO 2?. (2)

Phản ứng (1) diễn ra gần như ngay lập tức. Tốc độ của phản ứng (2) ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng H 2 S 2 O 3. Đó là phản ứng mà chúng tôi quan sát được - trong trường hợp này, tốc độ được đo bằng thời gian từ khi bắt đầu đổ dung dịch đến khi xuất hiện màu trắng đục. Trong bài báo L. M. Kuznetsova phản ứng tương tác của natri thiosunfat với axit clohydric được mô tả. Cô ấy viết rằng khi cô cạn dung dịch, sẽ xảy ra hiện tượng trắng đục (đục). Nhưng tuyên bố này của L. M. Kuznetsova là sai lầm, vì màu trắng đục và sự đóng cục là những thứ khác nhau. Opalescence (từ opal và tiếng Latinh escentia- hậu tố có nghĩa là hành động yếu) - sự tán xạ ánh sáng bởi môi trường đục do tính không đồng nhất về mặt quang học của chúng. tán xạ ánh sáng- độ lệch của tia sáng truyền trong môi trường theo mọi phương so với phương ban đầu. hạt keo có khả năng tán xạ ánh sáng (hiệu ứng Tyndall-Faraday) - điều này giải thích sự trắng đục, hơi đục của dung dịch keo. Khi tiến hành thí nghiệm này, cần tính đến màu trắng xanh, sau đó là sự đông tụ của huyền phù keo của lưu huỳnh. Mật độ tương tự của huyền phù được ghi nhận bởi sự biến mất rõ ràng của bất kỳ mẫu nào (ví dụ, một lưới ở đáy cốc), được quan sát từ phía trên qua lớp dung dịch. Thời gian được tính bằng đồng hồ bấm giờ kể từ thời điểm rút nước.

Dung dịch Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O và H 2 SO 4.

Chất đầu tiên được điều chế bằng cách hòa tan 7,5 g muối trong 100 ml H 2 O, tương ứng với nồng độ 0,3M. Để điều chế dung dịch H 2 SO 4 có cùng nồng độ, cần đo 1,8 ml H 2 SO 4 (k), ? = = 1,84 g / cm 3 và hòa tan trong 120 ml H 2 O. Rót dung dịch Na 2 S 2 O 3 đã chuẩn bị vào ba cốc: cốc thứ nhất - 60 ml, cốc thứ hai - 30 ml, cốc thứ ba - 10. ml. Thêm 30 ml H 2 O cất vào cốc thứ hai và 50 ml vào cốc thứ ba. Như vậy, trong cả ba cốc sẽ có 60 ml chất lỏng, nhưng trong cốc đầu tiên nồng độ muối có điều kiện = 1, trong cốc thứ hai - ½ và trong cốc thứ ba - 1/6. Sau khi chuẩn bị xong các dung dịch, rót 60 ml dung dịch H 2 SO 4 vào cốc thứ nhất được dung dịch muối và bật đồng hồ bấm giây, ... Coi tốc độ phản ứng giảm khi pha loãng dung dịch Na 2 S 2 O 3, thì có thể được xác định như một giá trị tỷ lệ nghịch với thời gian v = một/? và xây dựng một đồ thị bằng cách vẽ biểu đồ nồng độ trên abscissa và tốc độ của phản ứng trên tọa độ. Từ kết luận này - tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ của các chất. Dữ liệu thu được được liệt kê trong bảng 3. Thí nghiệm này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng buret, nhưng điều này đòi hỏi người thực hiện thực hành tuyệt vời vì lịch trình bị sai.

bàn số 3

Tốc độ và thời gian phản ứng

Định luật Guldberg-Waage được xác nhận - giáo sư hóa học Gulderg và nhà khoa học trẻ Waage).

Xem xét yếu tố tiếp theo- nhiệt độ.

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ của hầu hết các phản ứng hóa học tăng. Sự phụ thuộc này được mô tả bởi quy tắc van't Hoff: "Khi nhiệt độ tăng lên cứ 10 ° C, tốc độ phản ứng hóa học tăng 2-4 lần."

ở đâu ? – hệ số nhiệt độ, cho biết tốc độ phản ứng tăng bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng 10 ° C;

v 1 - tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t 1;

câu 2 - tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t2.

Ví dụ, phản ứng ở 50 ° C tiến hành trong hai phút, quá trình kết thúc ở 70 ° C trong bao lâu nếu hệ số nhiệt độ ? = 2?

t 1 = 120 s = 2 phút; t 1 = 50 ° С; t 2 = 70 ° C.

Ngay cả khi nhiệt độ tăng nhẹ cũng làm cho tốc độ phản ứng của các va chạm phân tử hoạt động tăng mạnh. Theo lý thuyết hoạt hóa, chỉ có những phân tử tham gia vào quá trình này, năng lượng của nó lớn hơn năng lượng trung bình của các phân tử một lượng nhất định. Năng lượng dư thừa này là năng lượng hoạt hóa. Ý nghĩa vật lý của nó là năng lượng cần thiết cho sự va chạm tích cực của các phân tử (sự sắp xếp lại các obitan). Số lượng các hạt hoạt động, và do đó tốc độ phản ứng, tăng theo nhiệt độ theo quy luật hàm số mũ, theo phương trình Arrhenius, phản ánh sự phụ thuộc của hằng số tốc độ vào nhiệt độ

ở đâu NHƯNG - Hệ số tỷ lệ Arrhenius;

k– Hằng số Boltzmann;

E A - năng lương̣̣ kich hoaṭ;

R- hằng số khí;

T- nhiệt độ.

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng nhưng bản thân nó không bị tiêu hao.

Xúc tác- hiện tượng thay đổi tốc độ phản ứng khi có mặt chất xúc tác. Phân biệt xúc tác đồng thể và dị thể. Đồng nhất- nếu các chất phản ứng và chất xúc tác ở cùng trạng thái tập hợp. không đồng nhất- nếu chất phản ứng và chất xúc tác ở trạng thái tập hợp khác nhau. Về xúc tác xem riêng (thêm).

Chất ức chế Một chất làm chậm tốc độ của phản ứng.

Yếu tố tiếp theo là diện tích bề mặt. Bề mặt của chất phản ứng càng lớn thì tốc độ càng lớn. Ví dụ, xem xét ảnh hưởng của mức độ phân tán đến tốc độ phản ứng.

CaCO 3 - đá hoa. Chúng tôi hạ thấp viên đá cẩm thạch lát gạch vào axit hydrochloric HCl, đợi năm phút, nó sẽ tan hoàn toàn.

Đá hoa cương dạng bột - chúng ta sẽ thực hiện quy trình tương tự với nó, nó sẽ tan trong ba mươi giây.

Phương trình cho cả hai quá trình là như nhau.

CaCO 3 (tv) + HCl (g) \ u003d CaCl 2 (tv) + H 2 O (l) + CO 2 (g) ?.

Vì vậy, khi thêm đá hoa dạng bột, thời gian ít hơn so với khi thêm đá hoa lát, cùng khối lượng.

Với sự gia tăng bề mặt phân cách giữa các pha, tốc độ phản ứng dị thể tăng lên.

Trích từ sách Hóa lý: Ghi chú bài giảng tác giả Berezovchuk A V

2. Phương trình đẳng nhiệt của phản ứng hóa học Nếu phản ứng xảy ra theo chiều thuận nghịch thì? G = 0. 0 và bạn có thể tính toán sự thay đổi? G. ở đâu? - phản ứng chạy - một giá trị cho biết số mol đã thay đổi trong quá trình phản ứng. I cn - đặc trưng

Từ cuốn sách Sách mới nhất sự thật. Tập 3 [Vật lý, hóa học và công nghệ. Lịch sử và khảo cổ học. Điều khoản khác] tác giả Kondrashov Anatoly Pavlovich

3. Phương trình đẳng bờ, đẳng tích của phản ứng hóa học Sự phụ thuộc của K vào nhiệt độ Phương trình đẳng tích: Phương trình đẳng tích: Chúng phán đoán hướng của dòng chảy

Từ cuốn sách Neutrino - hạt ma quái của nguyên tử tác giả Asimov Isaac

1. Khái niệm về động học hóa học Động học là khoa học về tốc độ của các phản ứng hóa học Tốc độ của một phản ứng hóa học là số các hành vi cơ bản của tương tác hóa học xảy ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích (đồng nhất) hoặc trên một đơn vị bề mặt.

Từ cuốn sách Năng lượng nguyên tử cho mục đích quân sự tác giả Smith Henry Dewolf

8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá điện áp hiđrô. Quá áp oxy Các yếu tố ảnh hưởng? H2: 1)? Dòng điện (mật độ dòng điện). Sự phụ thuộc vào mật độ dòng điện được mô tả bằng phương trình Tafel; 2) bản chất của vật liệu làm catốt là một chuỗi theo thứ tự tăng dần ?,? - quá áp. Trong phương trình Tafel

Từ sách Lịch sử Vật lý khóa học tác giả Stepanovich Kudryavtsev Pavel

Từ cuốn sách Thuyết tương đối là gì tác giả Landau Lev Davidovich

Phản ứng hạt nhân và sạc điện Khi các nhà vật lý bắt đầu hiểu cấu trúc của nguyên tử rõ ràng hơn vào những năm 1990, họ phát hiện ra rằng ít nhất một số bộ phận của nó mang điện tích. Ví dụ, các electron điền vào khu vực bên ngoài nguyên tử,

Từ cuốn sách Vật lý ở mọi bước tác giả Perelman Yakov Isidorovich

CÁC PHƯƠNG PHÁP NUÔI HẠT NHÂN PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.40. Cockcroft và Walton đã tạo ra các proton có năng lượng đủ lớn bằng cách ion hóa khí hydro và sau đó gia tốc các ion bằng một nhà máy cao áp có máy biến áp và bộ chỉnh lưu. Một phương pháp tương tự có thể

Từ cuốn sách 50 năm vật lý Xô Viết tác giả Leshkovtsev Vladimir Alekseevich

BÀI TOÁN PHẢN ỨNG CHUỖI 2.3. Nguyên tắc hoạt động bom nguyên tử hoặc nhà máy điện sử dụng phân hạch uranium khá đơn giản. Nếu một nơtron gây ra sự phân hạch, dẫn đến giải phóng một số nơtron mới, thì số lượng phân hạch có thể cực kỳ nhanh chóng

Từ cuốn sách The New Mind of the King [Trên máy tính, tư duy và các định luật vật lý] tác giả Penrose Roger

SẢN PHẨM PHẢN ỨNG VÀ VẤN ĐỀ CỦA PHÂN TỬ 8.16. Trong nhà máy Hanford, quy trình sản xuất plutonium được chia thành hai phần chính: sản xuất thực tế nó trong lò hơi và tách nó khỏi các khối uranium mà nó được hình thành. Hãy chuyển sang phần thứ hai của quy trình.

Từ cuốn sách Quả táo rơi vào ai tác giả Kesselman Vladimir Samuilovich

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC PHÂN BIỆT ISOTOPE 9.2. Theo định nghĩa, các đồng vị của một nguyên tố khác nhau về khối lượng của chúng, nhưng không tính chất hóa học. Chính xác hơn, mặc dù khối lượng của các hạt nhân của các đồng vị và cấu trúc của chúng khác nhau, nhưng điện tích của các hạt nhân là như nhau, và do đó bên ngoài vỏ điện tử

Từ sách của tác giả

Thực hiện Phản ứng dây chuyền sự phân hạch hạt nhân Bây giờ câu hỏi về phản ứng dây chuyền của sự phân hạch và khả năng thu được năng lượng bùng nổ hủy diệt của sự phân hạch đã nảy sinh với tất cả lực của nó. Câu hỏi này được kết hợp nghiêm trọng với cuộc chiến tranh thế giới mở ra phát xít Đức 1 tháng 9

Từ sách của tác giả

Và tốc độ là tương đối! Từ nguyên lý tương đối của chuyển động, nó tuân theo những gì cần nói về tuyến tính và chuyển động đều của một vật thể với một tốc độ nhất định, mà không chỉ định tốc độ được đo ở phòng thí nghiệm nào, chẳng có ý nghĩa gì khi nói

Từ sách của tác giả

Tốc độ của âm thanh Bạn đã bao giờ nhìn một người thợ rừng chặt cây từ xa chưa? Hoặc có thể bạn đã quan sát một người thợ mộc đang làm việc ở đằng xa, đang đóng những chiếc đinh? Bạn có thể nhận thấy rất điều kỳ lạ: đòn không được đưa ra khi rìu chạm vào cây hoặc

Từ sách của tác giả

PHẢN ỨNG NHIỆT CÓ ĐIỀU KHIỂN Phản ứng nhiệt hạch không kiểm soát được xảy ra trong các vụ nổ bom khinh khí. Chúng dẫn đến việc giải phóng một lượng năng lượng hạt nhân khổng lồ, kèm theo một vụ nổ có sức hủy diệt cực lớn. Bây giờ nhiệm vụ của các nhà khoa học là tìm cách

Từ sách của tác giả

Từ sách của tác giả

Trong Mê cung Phân hạch Năm 1938, các nhà khoa học người Đức Otto Hahn và Fritz Strassmann (1902–1980) đã có một khám phá đáng kinh ngạc. Họ phát hiện ra rằng việc bắn phá uranium bằng neutron đôi khi tạo ra hạt nhân nhẹ gấp đôi hạt nhân uranium ban đầu. Hơn nữa

Phương pháp hóa học

Phương pháp vật lý

Phương pháp đo tốc độ phản ứng

Trong ví dụ trên, tốc độ phản ứng giữa canxi cacbonat và axit được đo bằng cách nghiên cứu thể tích khí phát triển như một hàm số của thời gian. Dữ liệu thực nghiệm về tốc độ phản ứng có thể thu được bằng cách đo các đại lượng khác.

Nếu phản ứng thay đổi toàn bộ chất khí, khi đó có thể quan sát dòng chảy của nó bằng cách đo áp suất của chất khí ở một thể tích không đổi. Trong trường hợp một trong các nguyên liệu ban đầu hoặc một trong các sản phẩm phản ứng có màu, có thể theo dõi tiến trình của phản ứng bằng cách quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch. Khác phương pháp quang học là phép đo chuyển động quay của mặt phẳng phân cực ánh sáng (nếu chất ban đầu và sản phẩm phản ứng có khả năng quay khác nhau).

Một số phản ứng kèm theo sự thay đổi số lượng ion trong dung dịch. Trong những trường hợp như vậy, tốc độ phản ứng có thể được nghiên cứu bằng cách đo tinh dân điện dung dịch. TẠI chương tiếp theo vài người khác phương pháp điện hóa, có thể được sử dụng để đo tốc độ phản ứng.

Tiến trình của phản ứng có thể được theo dõi bằng cách đo nồng độ của một trong những người tham gia phản ứng theo thời gian bằng nhiều phương pháp khác nhau. phân tích hóa học. Phản ứng được thực hiện trong bình điều nhiệt. Trong những khoảng thời gian nhất định, một mẫu dung dịch (hoặc khí) được lấy từ bình và nồng độ của một trong các thành phần được xác định. Để có được kết quả đáng tin cậy, điều quan trọng là không có phản ứng nào xảy ra trong mẫu được lấy để phân tích. Điều này đạt được bằng cách liên kết hóa học của một trong các thuốc thử, làm lạnh nhanh hoặc pha loãng dung dịch.

Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng tốc độ phản ứng phụ thuộc vào một số yếu tố. Trước hết chúng ta hãy xem xét ảnh hưởng của các yếu tố này ở mức độ định tính.

1.Bản chất của các chất phản ứng. Từ thực hành trong phòng thí nghiệm, chúng ta biết rằng sự trung hòa của một axit bằng một bazơ

H + + OH - ® H 2 O

tương tác của muối với sự hình thành hợp chất ít hòa tan

Ag + + Cl - ® AgCl

và các phản ứng khác trong dung dịch chất điện li xảy ra rất nhanh. Thời gian cần thiết để các phản ứng này hoàn thành được tính bằng mili giây và thậm chí là micro giây. Điều này khá dễ hiểu, bởi vì bản chất của các phản ứng như vậy là sự tiếp cận và kết hợp của các hạt mang điện với các điện tích trái dấu.

Ngược lại phản ứng ion tương tác giữa cộng hóa trị các phân tử liên kết thường tiến hành chậm hơn nhiều. Thật vậy, trong quá trình phản ứng giữa các hạt như vậy, các liên kết trong phân tử của các chất ban đầu phải phá vỡ. Để làm được điều này, các phân tử va chạm phải có một năng lượng nhất định. Ngoài ra, nếu các phân tử đủ phức tạp, để phản ứng xảy ra giữa chúng, chúng phải được định hướng trong không gian theo một cách nhất định.

2. Nồng độ chất phản ứng. Tốc độ của một phản ứng hóa học, với điều kiện bình đẳng, phụ thuộc vào số lần va chạm của các hạt phản ứng trong một đơn vị thời gian. Xác suất va chạm phụ thuộc vào số lượng hạt trên một đơn vị thể tích, tức là từ nồng độ. Do đó, tốc độ phản ứng tăng khi nồng độ tăng.

3. Tình trạng thể chất vật liệu xây dựng. Trong các hệ đồng thể, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào số lượng va chạm của các hạt trong khối lượng dung dịch(hoặc khí). Trong các hệ thống không đồng nhất tương tác hóa họcđang xảy ra tại giao diện. Sự gia tăng diện tích bề mặt của một chất rắn trong quá trình nghiền tạo điều kiện cho các phần tử phản ứng tiếp cận với các phần tử của chất rắn, dẫn đến một gia tốc đáng kể của phản ứng.

4. Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ của các chất hóa học khác nhau và quy trình sinh học. Khi nhiệt độ tăng, động năng của các hạt tăng lên, và do đó, phần hạt có năng lượng đủ cho tương tác hóa học tăng lên.

5. Yếu tố Stericđặc trưng cho nhu cầu định hướng lẫn nhau của các hạt tham gia phản ứng. Các phân tử càng phức tạp, xác suất định hướng đúng của chúng càng thấp, hiệu quả của va chạm càng thấp.

6. Sự sẵn có của chất xúc tác.Chất xúc tác là chất làm thay đổi tốc độ của một phản ứng hóa học.Được đưa vào hệ thống phản ứng với một lượng nhỏ và không thay đổi sau phản ứng, chúng có khả năng thay đổi tốc độ của quá trình.

Các yếu tố chính mà tốc độ phản ứng phụ thuộc sẽ được thảo luận chi tiết hơn bên dưới.

ĐỊNH NGHĨA

Động học hóa học- nghiên cứu về tốc độ và cơ chế của các phản ứng hóa học.

Việc nghiên cứu tốc độ phản ứng, thu thập dữ liệu về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học, cũng như nghiên cứu cơ chế của phản ứng hóa học được thực hiện bằng thực nghiệm.

ĐỊNH NGHĨA

Tốc độ của một phản ứng hóa học- thay đổi nồng độ của một trong các chất phản ứng hoặc sản phẩm phản ứng trong một đơn vị thời gian với thể tích không đổi của hệ.

Tốc độ đồng nhất và phản ứng không đồng nhấtđược định nghĩa khác nhau.

Định nghĩa của thước đo tốc độ của một phản ứng hóa học có thể được viết dưới dạng dạng toán học. Gọi - tốc độ của một phản ứng hóa học trong một hệ đồng đẳng, n B - số mol của bất kỳ chất nào trong số các chất tạo thành từ phản ứng, V - thể tích của hệ, - thời gian. Sau đó, trong giới hạn:

Phương trình này có thể được đơn giản hóa - tỷ số giữa lượng chất trên thể tích là nồng độ mol chất n B / V = ​​c B, dn B / V = ​​dc B và cuối cùng là:

Trong thực tế, nồng độ của một hoặc nhiều chất được đo trong những khoảng thời gian nhất định. Nồng độ của các chất ban đầu giảm dần theo thời gian, trong khi nồng độ của các sản phẩm tăng lên (Hình 1).

Cơm. 1. Sự thay đổi nồng độ của chất ban đầu (a) và sản phẩm phản ứng (b) theo thời gian

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của một phản ứng hóa học là: bản chất của chất phản ứng, nồng độ của chúng, nhiệt độ, sự có mặt của chất xúc tác trong hệ thống, áp suất và thể tích (trong pha khí).

Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ của một phản ứng hóa học gắn liền với quy luật cơ bản của động học hóa học - quy luật tác dụng của khối lượng (LMA): tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích của nồng độ của các chất phản ứng được nâng lên lũy thừa của các hệ số phân vị của chúng. PDM không tính đến nồng độ của các chất trong pha rắn trong các hệ không đồng nhất.

Đối với phản ứng mA + nB = pC + qD, biểu thức toán học của MAP sẽ được viết:

K × C A m × C B n

K × [A] m × [B] n,

trong đó k là hằng số tốc độ của phản ứng hóa học, là tốc độ của phản ứng hóa học ở nồng độ của chất phản ứng là 1 mol / l. Không giống như tốc độ của một phản ứng hóa học, k không phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng. K càng cao thì phản ứng tiến hành càng nhanh.

Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng hóa học vào nhiệt độ được xác định theo quy tắc van't Hoff. Quy tắc Van't Hoff: cứ tăng nhiệt độ lên 10 độ, tốc độ của hầu hết các phản ứng hóa học tăng lên khoảng 2 đến 4 lần. Biểu thức toán học:

(T 2) \ u003d (T 1) × (T2-T1) / 10,

hệ số nhiệt độ van't Hoff ở đâu, cho biết tốc độ phản ứng tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng thêm 10 o C.

Tính phân tử và thứ tự phản ứng

Số mol của phản ứng được xác định bằng số lượng tối thiểu các phân tử tương tác đồng thời (tham gia vào phản ứng cơ bản). Phân biệt:

- phản ứng đơn phân tử (phản ứng phân hủy có thể dùng làm ví dụ)

N 2 O 5 \ u003d 2NO 2 + 1 / 2O 2

K × C, -dC / dt = kC

Tuy nhiên, không phải tất cả các phản ứng tuân theo phương trình này đều là phản ứng đơn phân tử.

- hai phân tử

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH \ u003d CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

K × C 1 × C 2, -dC / dt = k × C 1 × C 2

- ba phân tử (rất hiếm).

Tỷ lệ mol của một phản ứng được xác định theo cơ chế thực sự của nó. Không thể xác định khối lượng của nó bằng cách viết phương trình phản ứng.

Bậc của phản ứng được xác định theo dạng phương trình động học các phản ứng. Anh ta bằng tổng các chỉ số về mức độ tập trung trong phương trình này. Ví dụ:

CaCO 3 \ u003d CaO + CO 2

K × C 1 2 × C 2 - đơn hàng thứ ba

Bậc của phản ứng có thể là phân số. Trong trường hợp này, nó được xác định bằng thực nghiệm. Nếu phản ứng tiến hành trong một giai đoạn thì thứ tự của phản ứng và số mol của nó trùng nhau, nếu trong nhiều giai đoạn thì thứ tự được xác định bởi giai đoạn chậm nhất và bằng số mol của phản ứng này.

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Tập thể dục	Phản ứng tiến hành theo phương trình 2A + B = 4C. Nồng độ ban đầu của chất A là 0,15 mol / l, sau 20 giây là 0,12 mol / l. Tính tốc độ phản ứng trung bình.
Dung dịch	Hãy viết công thức tính tốc độ trung bình phản ứng hóa học: Không tìm thấy câu trả lời cho câu hỏi của bạn? Nhìn vào đây Chú Vanya cốt truyện của vở kịch. “Chú Ivan. Thái độ đối với giáo sư của những người khác Tsakhes nhỏ, biệt danh Zinnober Maikov, Apollon Nikolaevich - tiểu sử ngắn