Скорость химических реакций.

Молекулярные гонки.

•

Раздел химии, изучающий скорости и

механизмы протекания химических

реакций называется химической

кинетикой.

2

3

Понятие о скорости химической реакции

Скорость реакции определяется изменением

концентрации одного из реагирующих веществ или

одного из продуктов реакции в единицу времени.

υ

=

ΔC

Δt

моль

[

]

л · с

±

где ΔC – изменение концентрации; ΔC = С

2

- С

1

Δt – время протекания реакции; Δt = t

2

- t

1

4

Понятие о скорости химической реакции

Реакции

Гомогенные

Реакции протекают

в однородной среде

N

2 (газ)

+ 3H

2 (газ)

2NH

3

NaOH

(р-р)

+ HCl

(р-р)

→ NaCl + H

2

O

Гетерогенные

Реакция идет между веществами,

находящимися в разных

агрегатных состояниях или

между веществами, не

способными образовывать

гомогенную среду

C

(тв.)

+ O

2(газ)

→ CO

2

Zn

(тв.)

+ 2HCl

(р-р)

→ ZnCl

2

+ H

2

↑

Fe

(тв.)

+ S

(тв.)

→ FeS

5

Скорость гомогенной реакции (υ

гомог.

) определяется

изменением количества вещества в единицу времени в

единице объёма

υ

гомог.

= ±

где Δ n – изменение числа молей одного из веществ, (моль);

Δt – интервал времени (с, мин);

V – объем газа или раствора (л)

Понятие о скорости химической реакции

Δ n

ΔC

ΔC – изменение концентрации

Δt ∙ V

6

Скорость гетерогенной реакции (υ

гетер.

) определяется

изменением количества вещества в единицу времени на

единице поверхности соприкосновения веществ

Понятие о скорости химической реакции

υ

гетер.

Δt ∙ S

Δ n

= ±

где Δ n – изменение количества вещества (реагента или продукта), (моль);

Δt – интервал времени (с, мин);

S – площадь поверхности соприкосновения веществ (см

2

, м

2

)

7

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

1.

Природа реагирующих веществ: их состав, строение,

реакционная активность. Реакционная активность

веществ определяется характером химической связи в

соединениях и их строением. Наиболее активны

вещества с ионными и полярными ковалентными

связями.

8

2.

Концентрация:

С повышением концентрации реагирующих веществ

увеличивается скорость реакции.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Закон действующих масс (з. д. м.):

Скорость химической реакции (υ

х.р.

) прямо пропорциональна

произведению концентраций реагирующих веществ,

взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении

реакции.

9

Для реакции mA + nB = C по закону действующих масс:

υ = k ∙ С

A

m

∙ C

B

n

где k – константа скорости (определяется экспериментально);

С – концентрация (моль/л)

Факторы, влияющие на скорость химической

реакции

* З.д.м. не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в

твердом состоянии, т.к. они реагируют на поверхности и их концентрации

обычно остаются постоянными.

10

Задача 1.

Реакция идет по уравнению А +2В → С. Во сколько раз и как

изменится скорость реакции, при увеличении концентрации

вещества В в 3 раза?

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Решение:

А +2В → С

По з.д.м. υ = k ∙ С

A

∙ C

B

2

Пусть С

А

= а, С

В

= в, тогда

υ

1

= k ∙ а ∙ в

2

υ

2

= k ∙ а ∙ 3в

2

υ

2

/ υ

1

= а ∙ 9в

2

/ а ∙ в

2

= 9

Дано:

С

В

↑ в 3 раза

Как изменится

υ

Ответ: скорость реакции увеличится в 9 раз

11

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Для газообразных веществ υ

.

зависит от давления

(что аналогично изменению концентрации

реагирующих веществ)



При увеличении давления в n раз

уменьшается объем реагирующей смеси,

а концентрация веществ увеличивается

в такое же число раз

12

3. Поверхность соприкосновения реагирующих веществ

(для гетерогенных реакций)

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

→

13

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

3. Температура: при повышении температуры на каждые

10

0

С, скорость реакции увеличивается в 2-4 раза

(правило Вант-Гоффа)

14

Дано:

υ

t1

= 1 моль/л ∙ ч

γ =3

t

1

= 0

0

С

t

2

= 30

0

С

Найти:

υ

t2

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Задача 2.

Скорость некоторой реакции при 0

0

С равна 1 моль/л ∙ ч,

температурный коэффициент реакции равен 3. Какой будет скорость

данной реакции при 30

0

С?

Решение:

υ

t2

= υ

t1

∙ γ

Δt/10

υ

t2

=1∙3

30 - 0/10

= 3

3

= 27 моль/л∙ч

Ответ: Скорость данной реакции при 30

0

С будет равна 27 моль/л∙ч

15

4. Катализаторы – вещества, ускоряющие химические

реакции.

А + В → С – протекает медленно

А + К → АК протекают быстро

АК + В → С + К

▪ Катализаторы остаются неизменными по окончании

реакции

▪ Ферменты – биологические катализаторы белковой

природы

▪ Ингибиторы – вещества, замедляющие скорость реакции

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

«Если ещё на сегодняшний день

какая-либо реакция неосуществима

-

это значит, не найден

катализатор»

А.Н.Несмеянов

– выдающийся советский

химик - органик

16

Тест

1. При комнатной температуре с наибольшей скоростью происходит химическая реакция

между водой и

а) барием; б) цинком; в) железом; г) медью.

2. Скорость взаимодействия цинка с серной кислотой возрастает, если:

а) повысить давление;

б) добавить индикатор;

в) измельчить металл до порошка;

г) понизить температуру раствора.

3. В каких единицах может выражаться скорость реакции:

а) л/моль

.

мин; в) моль

.

мин/л;

б) л/моль; г) моль/л

.

ч .

4. В какой из кислот (все 20%-ные) свинец будет растворяться наиболее медленно:

а) уксусная; в) серная;

б) соляная; г) йодоводородная.

5. В каком случае скорость реакции наибольшая:

а) цинковая пластина + 10%-ный раствор НСl;

б) цинковые гранулы + 10%-ный раствор НСl;

в) цинковый порошок + 10%-ный раствор НСl;

г) цинковый порошок + 5%-ный раствор НСl.

17

18

Проверь себя!

1. При комнатной температуре с наибольшей скоростью происходит химическая

реакция между водой и

а) барием;

б) цинком; в) железом; г) медью.

2. Скорость взаимодействия цинка с серной кислотой возрастает, если:

а) повысить давление;

б) добавить индикатор;

в) измельчить металл до порошка;

г) понизить температуру раствора.

3. В каких единицах может выражаться скорость реакции:

а) л/моль

.

мин; в) моль

.

мин/л;

б) л/моль;

г) моль/л

.

ч .

4. В какой из кислот (все 20%-ные) свинец будет растворяться наиболее медленно:

а) уксусная;

в) серная;

б) соляная; г) йодоводородная.

5. В каком случае скорость реакции наибольшая:

а) цинковая пластина + 10%-ный раствор НСl;

б) цинковые гранулы + 10%-ный раствор НСl;

в) цинковый порошок + 10%-ный раствор НСl;

г) цинковый порошок + 5%-ный раствор НСl.

Не бывает не

нужных знаний, все

сгодится когда-

нибудь.

!

У Д А Ч И

19