TRAŽI

Ovisnost brzine reakcije na temperaturi. Arrheniusova jednadžba

Neprestano se suočavamo s različitimkemijske interakcije. Izgaranje prirodnog plina, zahrđavanje željeza, kapanje mlijeka nisu svi procesi koji se detaljno proučavaju na tečaju školskih kemije.

Neke reakcije traju nekoliko sekundi, a za neke interakcije potrebno je dane i tjedne.

Pokušajmo identificirati ovisnost brzine reakcijetemperatura, koncentracija, ostali čimbenici. Novi obrazovni standard za ovo pitanje dobiva minimalnu količinu vremena studiranja. U ispitivanjima jedinstvenog državnog ispita postoje zadaci za ovisnost brzine reakcije na temperaturu, koncentraciju, pa čak i predložene zadatke proračuna. Mnogi učenici srednjih škola imaju poteškoća u pronalaženju odgovora na ta pitanja, pa ćemo detaljno analizirati ovu temu.

ovisnost brzine reakcije na temperaturu

Relevantnost problema

Važna je brzina reakcijske brzinepraktičnu i znanstvenu vrijednost. Na primjer, u određenoj proizvodnji tvari i proizvoda, produktivnost opreme i troškovi robe izravno ovise o ovoj količini.

Razvrstavanje reakcija

Postoji izravan odnos između stanja agregacije početnih komponenti i proizvoda formiranih tijekom kemijskog procesa: heterogene interakcije.

Pod sustavom se obično misli na kemijsku tvar ili njihovu kombinaciju.

Homogena razmatra takav sustav, koji se sastoji od jedne faze (istog stanja agregacije). Kao primjer, možemo spomenuti mješavinu plinova, nekoliko različitih tekućina.

Heterogeni sustav je onaj u kojem su reaktanti u obliku plinova i tekućina, krutih tvari i plinova.

Ne postoji samo ovisnost o brzini reakcije na temperaturi, već i na kojoj fazi se koriste komponente koje ulaze u analiziranu interakciju.

Za homogeni sastav, proces karakterizira cijeli volumen, što značajno poboljšava njegovu kvalitetu.

Ako su polazni materijali u drugoj fazinavodi, u ovom slučaju, maksimalna interakcija se promatra na sučelju. Na primjer, kada se aktivni metal otopi u kiselini, stvaranje produkta (soli) promatra se samo na površini njihovog dodirivanja.

ovisnost kemijske brzine reakcije na temperaturu

Matematički odnos između brzine procesa i različitih čimbenika

Koja je jednadžba za brzinu?kemijska reakcija na temperaturi? Za homogeni proces, brzina se određuje količinom tvari koja reagira ili nastaje tijekom reakcije u volumenu sustava po jedinici vremena.

Za heterogeni proces, brzina se određuje količinom tvari koja reagira ili se dobiva u procesu po jedinici površine za minimalno vremensko razdoblje.

primjer ovisnosti reakcijske brzine na temperaturi

Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije

Priroda reaktanata jedan je od razlogarazličite brzine procesa. Na primjer, alkalijski metali tvore lužine s vodom na sobnoj temperaturi, a proces je praćen intenzivnom evolucijom plinovitog vodika. Plemeniti metali (zlato, platina, srebro) nisu sposobni za takve procese ni na sobnoj temperaturi ni kada se zagrijavaju.

Priroda reaktanata faktor je uzeti u obzir u kemijskoj industriji kako bi se povećala profitabilnost proizvodnje.

Otkriven je odnos koncentracije reagensa i brzine kemijske reakcije. Što je veći, više čestica će se sudariti, stoga će proces napredovati brže.

Zakon masama u matematičkom obliku opisuje izravno proporcionalni odnos između koncentracije polaznih materijala i brzine procesa.

Izrađen je sredinom devetnaestog stoljećastoljeća ruski kemičar N. N. Beketov. Za svaki proces određuje se reakcijska konstanta, koja se ne odnosi na temperaturu, koncentraciju ili prirodu reaktanata.

Da bi se ubrzao reakcija u kojoj je uključena krutina, potrebno ju je samljeti u prah.

Kada se to dogodi, povećanje površinepovršine, što ima pozitivan učinak na brzinu procesa. Za dizel gorivo koristi se poseban sustav ubrizgavanja, tako da kada dođe u dodir s zrakom, brzina sagorijevanja mješavine ugljikovodika značajno se povećava.

ovisnost brzine enzimske reakcije na temperaturu

grijanje

Ovisnost brzine kemijske reakcije natemperatura se objašnjava molekularnom kinetičkom teorijom. Omogućuje izračunavanje broja sudara između molekula reagensa pod određenim uvjetima. Ako se podignete s takvim informacijama, tada se u normalnim uvjetima sve procese trebaju nastaviti odmah.

Ali ako uzmemo u obzir specifičan primjer ovisnostireakcijske brzine od temperature, ispada da je za interakciju potrebno najprije razbiti kemijske veze između atoma kako bi se stvorile nove tvari. To zahtijeva značajnu količinu energije. Koja je ovisnost brzine reakcije na temperaturi? Energija aktivacije određuje mogućnost lomljenja molekula, upravo ona karakterizira stvarnost procesa. Njegove jedinice mjere su kJ / mol.

S nedovoljnim energetskim indeksom, sudar će biti neučinkovit, pa ne prati nastajanje nove molekule.

jednadžba temperaturne ovisnosti kemijske reakcije

Grafička prezentacija

Ovisnost brzine kemijske reakcije na temperaturu može se prikazati grafički. Kada se grije, povećava se broj sudara između čestica, što ubrzava međudjelovanje.

Kako izgleda grafikon reakcijena temperaturi? Horizontalno se polaže energija molekula, a broj čestica s visokom energijom je označen okomito. Graf je krivulja kojom se može odrediti brzina protoka određene interakcije.

Što je veća razlika u energiji od prosjeka, to što je točka krivulje smještena od maksimuma, a manji postotak molekula ima takvu pohranu energije.

 ovisnost temperature konstante brzine reakcije

Važni aspekti

Je li moguće napisati jednadžbu ovisnosti konstantereakcijske stope temperature? Njegovo povećanje ogleda se u povećanju brzine procesa. Ovu ovisnost karakterizira određena vrijednost, koju nazivamo temperaturni koeficijent brzine procesa.

Za svaku interakciju, otkriveno je ovisnost konstantne brzine reakcije na temperaturi. U slučaju povećanja od 10 stupnjeva brzina procesa povećava se za 2-4 puta.

Ovisnost brzine homogenih reakcija na temperaturu može se prikazati u matematičkom obliku.

Za većinu interakcija u sobitemperaturni koeficijent je u rasponu od 2 do 4. Na primjer, pri koeficijentu temperature od 2,9, povećanje temperature od 100 stupnjeva ubrzava proces gotovo 50,000 puta.

Ovisnost brzine reakcije na temperaturi je jednostavnamogu se objasniti različitim vrijednostima aktivacijske energije. Ima minimalnu vrijednost pri izvođenju ionskih procesa, koji se određuju samo interakcijom kationa i aniona. Brojni eksperimenti ukazuju na trenutnu pojavu takvih reakcija.

S visokom vrijednošću samo energije za aktivacijumali broj sudara između čestica dovest će do provedbe interakcije. S prosječnom energijom aktivacije, reaktanti će stupiti u interakciju s prosječnom brzinom.

Zadaci ovisnosti o stopi reakcije na koncentraciji i temperaturi smatraju se samo na viši stupanj obuke, što često uzrokuje ozbiljne poteškoće za djecu.

Mjerenje brzine procesa

Ti procesi koji trebaju znatnoaktivacijske energije ukazuju na početni prekid ili slabljenje veza između atoma u polaznim materijalima. U tom slučaju, oni se prenose na određenu srednju državu, nazvanu aktivirani kompleks. To je nestabilna država koja se brzo razgrađuje u reakcijskim proizvodima, a proces prati i oslobađanje dodatne energije.

U najjednostavnijoj verziji, aktivirani kompleks je konfiguracija atoma s oslabljenim starim vezama.

ovisnost brzine reakcije na energiju aktivacije temperature

Inhibitori i katalizatori

Analizirati ovisnost brzine enzimske reakcije na srednjoj temperaturi. Takve tvari obavljaju funkciju procesnih ubrzivača.

Oni sami nisu sudionici interakcije,njihov broj nakon završetka procesa ostaje nepromijenjen. Ako katalizatori pridonose povećanju brzine reakcije, inhibitori, naprotiv, usporavaju ovaj proces.

Bit toga leži u formiranju intermedijarnih spojeva, zbog čega se promatra promjena brzine procesa.

zaključak

U svijetu svake minute postoje raznikemijske interakcije. Kako utvrditi ovisnost brzine reakcije na temperaturu? Arrheniusova jednadžba je matematičko objašnjenje odnosa stope brzine i temperature. To daje ideju o vrijednosti energije aktivacije pri kojoj je moguće uništenje ili slabljenje veza između atoma u molekulama, distribucija čestica u novim kemikalijama.

Zahvaljujući molekularnoj kinetičkoj teorijipredvidjeti vjerojatnost interakcija između izvornih komponenata, izračunati brzinu procesa. Među onim čimbenicima koji utječu na brzinu reakcije, od posebne su važnosti promjena temperature, postotak koncentracije međusobno povezanih tvari, površina kontaktne površine, prisutnost katalizatora (inhibitora) i priroda komponenti koje djeluju međusobno.

  • Ocjenjivanje: