Reakcija u kemiji: definicija i njegova ovisnost o različitim čimbenicima

Reakcija brzine je vrijednost koja ukazuje na promjenu koncentracije reaktanata tijekom vremenskog perioda. Kako bi se procijenila njezina veličina, potrebno je promijeniti početne uvjete procesa.

Homogene interakcije

Reakcija između određenih spojeva u istom agregatnom obliku ovisi o volumenu preuzetih tvari. S matematičkog stajališta možemo izraziti odnos brzine homogenog procesa i promjene koncentracije po jedinici vremena.

Primjer takve interakcije je oksidacija dušikovog oksida (2) u dušični oksid (4).

Heterogeni procesi

Stupanj reakcije za početne tvari u različitim agregatnim stanjima je karakteriziran količinom mola početnih reagensa po jedinici površine po jedinici vremena.

Heterogene interakcije karakteristične su za sustave koji imaju drugačije agregatno stanje.

U sažetku, napominjemo da brzina reakcije pokazuje promjenu količine mola početnih reaktanata (proizvoda interakcije) po vremenskom intervalu, po jedinici sučelja faze ili po jedinici volumena.

koncentracija

Razmotrimo osnovne čimbenike koji utječu na brzinu reakcije. Počnimo s koncentracijom. Takva ovisnost izražava se zakonu akcije masa. Između koncentracije proizvoda, u interakciji uzeti u stupnju stereokemijskim čimbenika i brzine reakcije, tu je izravno proporcionalna veza.

Razmotrite jednadžbu aA + bB = cC + dA, gdje su A, B, C, D - tekućine ili plinovi. Za gornji postupak, kinetička jednadžba može se napisati uzimajući u obzir koeficijent proporcionalnosti, koji za svaku interakciju ima svoje značenje.

Kao glavni razlog za brzinu rasta, možemo primijetiti povećanje broja sudara čestica koje reagiraju po jedinici volumena.

temperatura

Razmotrimo učinak temperature na brzinu reakcije. Procesi koji se javljaju u homogenim sustavima, moguće je samo u sudaru čestica. No, nisu svi sudari dovode do stvaranja produkata reakcije. Samo u slučaju kada čestice imaju povećanu energiju. Zagrijavanjem reagensi uočeno povećanje kinetičku energiju čestica, čime se povećava broj aktivnih molekula, tako da dolazi do povećanja brzine reakcije. Odnos između indeksa temperature i brzine procesa određen je pravilom Van`t Hoff: svaki porast temperature od 10 ° C dovodi do povećanja brzine procesa za faktor 2-4.

katalizator

S obzirom na faktore koji utječu na stopu reakcije, neka se zadržimo na supstancijama koje mogu povećati brzinu procesa, tj. Na katalizatorima. Ovisno o agregiranom stanju katalizatora i reaktanata razlikuju se nekoliko tipova katalizatora:

• homogeni oblik u kojem reagens i katalizator imaju jedno agregatno stanje;
• heterogeni oblik, kada su reaktanti i katalizator u istoj fazi.

Kao primjeri tvari koje ubrzavaju interakciju, može se razlikovati nikal, platina, rodij, paladij.

Inhibitori smatraju tvari koje usporavaju reakciju.

Područje kontakta

Što ovisi brzina reakcije? Kemija je podijeljena u nekoliko odjeljaka, od kojih se svaki bavi određenim procesima i pojavama. U tijeku fizičke kemije razmatra se odnos između područja kontakta i brzine procesa.

Kako bi se povećala površina kontakta reagensa, oni su zdrobljeni do određene veličine. Najbrža interakcija odvija se u rješenjima, zbog čega se mnoge reakcije provode u vodenom okolišu.

Prilikom mljevenja krutih tijela treba se poštovati mjera. Na primjer, u transformaciji pirita (željezovog sulfita) u prašinu, sinteriranje njegovih čestica javlja se u peći za pečenje, što negativno utječe na brzinu oksidacije danog spoja, a prinos sumpornog dioksida se smanjuje.

reagensi

Pokušajmo razumjeti kako odrediti brzinu reakcije, ovisno o tome koji reagenti dolaze u interakciju? Na primjer, aktivni metali koji se nalaze u elektrokemijskoj seriji Beketov do vodika mogu komunicirati s kiselim otopinama, a oni koji su nakon H₂, Nemojte ovu sposobnost. Razlog tom fenomenu je različita kemijska aktivnost metala.

tlak

Kako je stopa reakcije povezana s tom vrijednošću? Kemija je znanost koja je usko povezana s fizikom, pa je ovisnost izravno proporcionalna, regulirana je zakonima o plinu. Između količina postoji izravna veza. Kako bismo razumjeli koji zakon određuje brzinu kemijske reakcije, potrebno je znati agregatno stanje i koncentraciju reagensa.

Vrste brzina u kemiji

Prihvaća se dodjeljivanje trenutačnih i prosječnih vrijednosti. Prosječna stopa kemijske interakcije definirana je kao razlika u koncentracijama reaktanata u vremenskom intervalu.

Dobivena vrijednost ima negativnu vrijednost u slučaju kada se koncentracija smanjuje, pozitivna vrijednost kada se koncentracija produkata interakcije povećava.

Prava (trenutna) vrijednost je takav omjer u određenoj jedinici vremena.

U SI sustavu, brzina kemijski proces je izraženo u [moles × m^-3× s^-1].

Problemi u kemiji

Razmotrimo nekoliko primjera problema koji se odnose na definiranje brzine.

Primjer 1 Klor i vodik se miješaju u posudi, zatim se smjesa grije. Nakon 5 sekundi, koncentracija vodikovog klorida postigla je vrijednost od 0,05 mol / dm³. Izračunajte prosječnu brzinu stvaranja vodikovog klorida (mol / dm³ c).

Potrebno je utvrditi promjenu koncentracije klorovodika nakon 5 sekundi nakon interakcije, oduzimanjem originalne vrijednosti od konačne koncentracije:

C (HCl) = c2-c1 = 0,05-0 = 0,05 mol / dm³.

Izračunajmo prosječnu stopu stvaranja vodikovog klorida:

V = 0.05 / 5 = 0.010 mol / dm³ × s.

Primjer 2. U posudi koja ima volumen od 3 dm³, pojavljuje se sljedeći postupak:

C₂H₂ + 2H₂= C₂H₆.

Početna masa vodika iznosila je 1 g. Dvije sekunde nakon inicijacije interakcije vodikova masa je dobila vrijednost od 0,4 g. Izračunati prosječnu brzinu proizvodnje etana (mol / dm³× s).

Masa vodika koja je ušla u reakciju definirana je kao razlika između početne vrijednosti i konačnog broja. To je 1 - 0,4 = 0,6 (g). Da bi se odredila količina molnog vodika, potrebno je podijeliti molarnom masom plina: n = 0,6 / 2 = 0,3 mol. Prema jednadžbi od 2 mola vodika, formira se 1 mola etana, dakle od 0,3 mola H₂ Dobiveno je 0,15 mola etana.

Odredite koncentraciju formiranog ugljikovodika, dobivamo 0,05 mol / dm³. Nadalje, možemo izračunati prosječnu brzinu njenog stvaranja: = 0.025 mol / dm³ × s.

zaključak

Na brzinu kemijske interakcije utječu različiti čimbenici: priroda reakcijske tvari (aktivacijska energija), njihova koncentracija, prisutnost katalizatora, stupanj mljevenja, tlak, vrsta zračenja.

U drugoj polovici devetnaestog stoljeća profesor NN Beketov sugerirano je da postoji veza između mase početnih reaktanata i vrijeme trajanja procesa. Ova hipoteza je potvrđena po zakonu akcije masa, osnovan 1867. godine od strane norveške kemičara: P. i Vahe K. Guldberg.

Proučavanje mehanizma i brzine različitih procesa provodi se fizikalnom kemijom. Najjednostavniji procesi koji se pojavljuju u jednoj fazi nazivaju se monomolekularnim procesima. Kompleksne interakcije pretpostavljaju nekoliko elementarnih uzastopnih interakcija, pa se svaka faza smatra odvojeno.

Kako bi se na mogu očekivati ​​minimalne troškove energije za postizanje maksimalnog prinosa produkata reakcije, važno je uzeti u obzir osnovne čimbenike koji utječu na proces.

Na primjer, za ubrzavanje procesa raspadanja vode u jednostavne tvari, potreban je katalizator, čija je uloga izvedena manganovim oksidom (4).

Sve nijanse povezane s izborom reagensa, odabirom optimalnog tlaka i temperature, koncentracije reagensa, razmatrane su u kemijskoj kinetici.