Концентрацияреагирующихвеществ.

Опыт–Взаимодействиетиосульфатанатрияссернойкислотой.

а) Провестивначалекачественныйопыт. Дляэтоговпробиркуналить 1 млрастворасернойтиосульфатанатрияидобавитьнатрияидобавить 1-2 каплирастворасернойкислоты. Отметитьпоявлениячерезнекотороевремяопалесценцииидальнейшеепомутнениераствораотобразованиясвободнойсеры:

Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2 + S +H2O

Время, проходящееотсливаниярастворадозаметногопомутнения, зависитотскоростиреакции.

б) Втрипронумерованныепробиркиналитьизбюретки 0,25 н. раствортиосульфатанатрия: впервую– 1 мл, вовторую– 2 мл, втретью– 3мл. Ксодержимомупервойпробиркиприлитьизбюретки 2 млводы, ковторой– 1 млводы. Такимобразом, условнаяконцентрациябудет: впробирки№ 1 –С; впробирки№ 2 – 2С; впробирки№ 3 – 3С.

Впробирку№ 1 срастворомтиосульфатанатриядобавить 1 каплюрастворасернойкислоты, встряхнутьеедляперемешиваниясодержимогоивключитьсекундомер. Отметитьвремяотсливаниярастворовдозаметногопоявленияопалесценции.

Опытповторитьспробирками№ 2 и№ 3, добавитьтакжепо 1 каплирастворасернойкислотыиопределяявремяпротеканияреакции.

Послепроведенияопытаучительнадоскестроитграфикзависимостискоростиреакциитоконцентрацииреагирующихвеществ, гденаосиабсциссоткладываетусловнуюконцентрациюрастворатиосульфатанатрия, наосиординатусловнуюскоростьреакции. (Графикможноподготовитьзаранее).

Учащиесяанализируютграфикиделаютвыводыозависимостискоростиреакцииотконцентрацииреагирующихвеществ.

Влияниеконцентрацииреагентовнаскоростьхимическоговзаимодействиявыражаетсяосновнымзакономхимическойкинетики.

Скоростьхимическихреакций, протекающихводнороднойсредеприпостояннойтемпературе, прямопропорциональнапроизведениюконцентрацийреагирующихвеществ, возведенныхвстепениихстехиометрическихкоэффициентов

nA+mB —> pC

= k [ A ]ⁿ • [B]^m

Этоуравнение–кинетическоеуравнениескорости. [ A ], [ B ] (моль/л) –концентрацииисходныхвеществ; n, m – коэффициентывуравненииреакции; k – константаскорости.

Физическийсмыслконстантыскорости (k):

если [ A ] = [ B ] = 1 моль/л => = k • 1 ⁿ •1 ^m., т.е. = k. Этоскоростьданнойреакциивстандартныхусловиях.

Примеры:

№ 1. 2Н² (г) + О² (г) —> 2Н²О (г)

= k [H₂]² • [O₂]

Какизменитсяскоростьэтойреакции, есликонцентрациюкаждогоизисходныхвеществувеличитьв 2 раза?

₁ = k (2[H₂])² • (2[O₂]);

2[H₂] и 2[O₂] – новыеконцентрацииисходныхвеществ.

₁ = k 4 [H₂]² • 2[O₂]

₁ = 8 k [H₂]² • [O₂].

Сравнимсуравнением (1) –скоростьувеличиласьв 8 раз.

№ 2. 2Сu (тв.) + О₂ (г) 2СuO (тв.)

= k [Cu]² [O²], однакоконцентрациятвердоговеществаисключаетсяизуравнения–ееневозможноизменить–постояннаявеличина.

Cu (тв.) =>[Сu] = const

= k [O²],

Температура.

Большоевлияниенаскоростьхимическиереакцииоказываеттемпература

Вант-Гоффсформулировалправило: п овышениетемпературынакаждые 10 ^о Сприводиткувеличениюскоростиреакциив 2-4 раза (этувеличинуназывают температурнымкоэффициентомреакции ).

Приповышениитемпературысредняяскоростьмолекул, ихэнергия, числостолкновенийувеличиваютсянезначительно, заторезкоповышаетсядоля“активных”молекул, участвующихвэффективныхсоударениях, преодолевающихэнергетическийбарьерреакции.

Математическаяэтазависимостьвыражаетсясоотношением

где?_t2, ?_t1 – скоростиреакцийсоответственноприконечной t₂ t₁ температурах, а – температурныйкоэффициентскоростиреакциисповышениемтемпературынакаждые 10^о С.

Примеры: восколькоразувеличитсяскоростьхимическойреакциипри t^о: 50^о —> 100^о, если = 2?

₂ = ₁ •2 ^{100 –50}₁₀; ₂= ₁ •2⁵

тоестьскоростьхимическойреакцииувеличитсяв 32 раза.

Катализатор

Одноизнаиболееэффективныхсредстввоздействиянаскоростьхимическихреакций–использованиекатализаторов. Каквыужезнаетеизшкольногокурсахимии, катализаторы – этовещества, которыеизменяютскоростьреакции, асамикконцупроцессаостаютсянеизменнымикакпосоставу, такипомассе. Иначеговоря, вмоментсамойреакциикатализаторактивноучаствуетвхимическомпроцессе, какиреагенты, нокконцуреакциимеждунимивозникаетпринципиальноеотличие: реагентыизменяютсвойхимическийсостав, превращаясьвпродукты, акатализаторвыделяетсявпервоначальномвиде.

Чащевсегоролькатализаторазаключаетсявувеличениискоростиреакции, хотянекоторыекатализаторынеускоряют, азамедляютпроцесс. Явлениеускоренияхимическихреакцийблагодаряприсутствиюкатализаторовноситназвание катализа, азамедления– ингибирования.

Катализ–оченьважныйразделхимииихимическойтехнологии. Снекоторымикатализаторамивызнакомились, изучаяхимиюазотаисеры. Учительдемонстрируетопыт.

Еслиоткрытую, содержащуюконцентрированныйводныйраствораммиакаколбупоместитьпредварительнонагретуюплатиновуюпроволоку, тоонараскаляетсяидлительноевремянаходитсявсостояниикрасногокаления. Нооткудатогдаберетсяэнергия, поддерживающаявысокуютемпературуплатины? Всеобъясняетсяпросто. Вприсутствииплатиныаммиаквзаимодействуетскислородомвоздуха, реакцияявляетсясильноэкзотермической ( Н –900 кДж):

4NH_3(Г) + 5O₂=4NO_(Г)+6H₂O_(Г)

Покаидетреакция, инициированнаяплатиной, выделяющаясятеплотаподдерживаетвысокуютемпературукатализатора.