עלייה בלחץ במערכת פי 3 שווה לירידה בנפח המערכת פי 3. במקרה זה, ריכוז החומרים המגיבים יעלה פי 3. על פי חוק הפעולה ההמונית, קצב התגובה הראשוני הוא:

לאחר הגדלת הלחץ פי 3, הריכוזים של NO ו- O 2 יגדלו פי 3, וקצב התגובה, הלחץ יהיה שווה ל:

היחס בין קצב התגובה הסופי, הלחץ, לראשוני לחץ קצב תגובהמראה כיצד ישתנה קצב התגובה לאחר שינוי לחץ.

לכן, אנו משיגים לחץ קצב תגובה:

תשובה:

קצב התגובה יגדל פי 27.

1. ראשית: 2NO + O2 = 2NO2, לא מה שכתבת.

   לחץ משפיע מאוד על קצב התגובות הכוללות גזים, מכיוון שהוא קובע ישירות את ריכוזם.
   על פי העיקרון של Le Chatelier, עלייה בלחץ (לגזים) מסיטה את שיווי המשקל לעבר תגובה המובילה לירידה בנפח (כלומר, ליצירת מספר קטן יותר של מולקולות), מה שאומר שבמקרה שלנו קצב ה- התגובה הישירה תגבר.

   קצב התגובות הכימיות המתרחשות בתווך הומוגני בטמפרטורה קבועה עומד ביחס ישר לתוצר של ריכוזי החומרים המגיבים, המועלה לעוצמה של המקדמים הסטוכיומטריים שלהם.

   לפני שהלחץ משתנה, התגובה מתוארת על ידי המשוואה הקינטית:
   V1 = k * 2 ·;
   כאשר הלחץ גדל פי 4, ריכוז הריאגנטים יעלה פי 4. לאחר הגדלת הלחץ פי 4, התגובה מתוארת באמצעות המשוואה הקינטית:
   V2 = k (4) * 2 4 = 64 k * 2
   מצא את השינוי בקצב התגובה ב-P2 = 4P1:
   V2 / V1 = 64

   המהירות תגדל פי 64.

2. V1 = k * C (N2) * C (H2) ^ 3
   2 / V2 = k * C (N2) * (xC (H2)) ^ 3, כאשר x הוא מספר המראה כמה פעמים יש צורך להגדיל את ריכוז המימן
   3.V2 / V1 = 100, ומכאן x ^ 3 = 100, x = 4.65
   תשובה: יש להעלות את ריכוז המימן פי 4.65
3. קצב התגובה N2 + 3H2 = 2NH3 מחושב לפי הנוסחה: v = K ** ^ 3,
   כאשר ריכוז הריאגנטים הוא במידה שווה למקדמים במשוואה. אז אתה צריך להעלות לחזקה שלישית:
   2 ^ 3 = 8 הוא כמה פעמים המהירות תגדל
4. עלייה בלחץ פי 3 ממהירות הסרק תגובות 2NO + O2 = 2NO2 יגדל 1) 3 פעמים 2) 9 פעמים ... 4) 18 פעמים 2. מקדם טמפרטורה תגובותשווה 2.בחימום מ-20 מעלות ל-50 מהירות תגובותעולה 1) 2 פעמים 2) 4 פעמים 3) 6 פעמים 4) 8 פעמים 3. שינוי בלחץ משפיע על המהירות תגובה כימית 1) בין ... ואשלגן הידרוקסיד 4.תהליכים קטליטיים כוללים תְגוּבָהבין 1) נתרן ומים 2) בוטן-1 ומים ... ומים 4) תחמוצת נחושת (2) ומימן 5.מהירות תגובותאבץ עם פתרון חומצה גופרתית אינו תלוי ... דליפות תְגוּבָה 1) Ag + Cl 2) Fe + O2 3) N2 + O2 4) Cl2 + Fe 9. בעת חימום עבור כל מהירות של 10 מעלות צלזיוס
5. aA + bB = cC + dD
   במשוואה זו, אותיות קטנות מציינות מקדמים סטוכיומטריים, ואותיות גדולות מציינות נוסחאות חומר. עבור מקרה כללי זה, קצב התגובה קדימה נקבע על ידי המשוואה הבאה:
   Vpr = k1 ()
   ב) K = / (*)
   ג) להלכה, אין מה לכתוב, כי אין חומרים גזים במערכת.
   ד) K =

   חלק מהתגובות הכימיות מתרחשות כמעט באופן מיידי (פיצוץ של תערובת חמצן-מימן, תגובות חילופי יונים בתמיסה מימית), השנייה - במהירות (שריפת חומרים, אינטראקציה של אבץ עם חומצה), ואחרות - באיטיות (חלודה של ברזל). , ריקבון של שאריות אורגניות). ידועות תגובות איטיות כאלה שאדם פשוט לא יכול להבחין בהן. כך למשל, הפיכת הגרניט לחול וחימר מתרחשת במשך אלפי שנים.

   במילים אחרות, תגובות כימיות יכולות להתנהל בדרכים שונות. מְהִירוּת.

   אבל מה זה תגובה מהירה? מהי ההגדרה המדויקת של כמות זו, והכי חשוב, הביטוי המתמטי שלה?

   קצב התגובה הוא השינוי בכמות החומר ליחידת זמן ביחידת נפח אחת. מבחינה מתמטית, ביטוי זה כתוב כך:

   איפה n 1 ו-n 2האם כמות החומר (מול) בזמן t 1 ו-t 2, בהתאמה, במערכת של נפח V.

   איזה סימן פלוס או מינוס (±) יעמוד מול ביטוי המהירות תלוי אם אנחנו מסתכלים על השינוי בכמות של איזה חומר אנחנו מסתכלים עליו - מוצר או מגיב.

   ברור שבמהלך התגובה מתרחשת צריכת ריאגנטים, כלומר כמותם יורדת, לכן, עבור ריאגנטים, לביטוי (n 2 - n 1) תמיד יש ערך נמוך מאפס. מכיוון שהמהירות לא יכולה להיות שלילית, במקרה זה יש לשים סימן מינוס לפני הביטוי.

   אם נסתכל על השינוי בכמות המוצר, ולא על המגיב, אזי סימן המינוס אינו נדרש לפני הביטוי לחישוב המהירות, מכיוון שהביטוי (n 2 - n 1) במקרה זה תמיד חיובי, מאז כמות התוצר כתוצאה מהתגובה יכולה רק לעלות.

   היחס בין כמות החומר נלנפח שבו נמצאת כמות החומר הזו נקרא הריכוז המולארי עם:

   לפיכך, תוך שימוש במושג הריכוז הטוחני והביטוי המתמטי שלו, ניתן לכתוב גרסה נוספת לקביעת קצב התגובה:

   קצב התגובה הוא השינוי בריכוז המולארי של חומר כתוצאה מתגובה כימית ביחידת זמן אחת:

   גורמים המשפיעים על קצב התגובה

   לעתים קרובות חשוב ביותר לדעת מה קובע את מהירות תגובה מסוימת וכיצד להשפיע עליה. לדוגמה, תעשיית הזיקוק ממש דופקת על כל חצי אחוז נוסף מהמוצר ליחידת זמן. אחרי הכל, בהתחשב בכמות העצומה של נפט מזוקק, אפילו חצי אחוז זורם לרווח שנתי כספי גדול. במקרים מסוימים, חשוב ביותר להאט כל תגובה, בפרט קורוזיה של מתכות.

   אז מה קובע את קצב התגובה? זה תלוי, באופן מוזר, ברבים פרמטרים שונים.

   כדי להבין את הנושא הזה, קודם כל, בואו נדמיין מה קורה כתוצאה מתגובה כימית, למשל:

   המשוואה שלעיל משקפת את התהליך שבו מולקולות של חומרים A ו-B, המתנגשות זו בזו, יוצרות מולקולות של חומרים C ו-D.

   כלומר, ללא ספק, כדי שהתגובה תתבצע, לפחות, יש צורך בהתנגשות של מולקולות החומרים הראשוניים. ברור שאם נגדיל את מספר המולקולות ליחידת נפח, מספר ההתנגשויות יגדל באותה צורה שתדירות ההתנגשויות שלך עם נוסעים באוטובוס צפוף תגדל בהשוואה לחצי ריק.

   במילים אחרות, קצב התגובה עולה עם עלייה בריכוז המגיבים.

   במקרה שבו אחד מהריאגנטים או כמה בבת אחת הם גזים, קצב התגובה עולה עם הלחץ הגדל, שכן לחץ הגז הוא תמיד פרופורציונלי ישירות לריכוז המולקולות המרכיבות אותו.

   אף על פי כן, התנגשות של חלקיקים היא תנאי הכרחי, אך כלל לא מספיק, כדי שהתגובה תתנהל. העובדה היא שלפי חישובים, מספר ההתנגשויות של מולקולות של חומרים מגיבים בריכוזם הסביר הוא כה גדול שכל התגובות צריכות להתרחש ברגע. עם זאת, בפועל זה לא קורה. מה הבעיה?

   הנקודה היא שלא כל התנגשות של מולקולות מגיב תהיה בהכרח יעילה. התנגשויות רבות הן אלסטיות - מולקולות קופצות אחת מהשנייה כמו כדורים. כדי שהתגובה תתקדם, על המולקולות להיות בעלות אנרגיה קינטית מספקת. האנרגיה המינימלית שהמולקולות של החומרים המגיבים צריכות להחזיק כדי שהתגובה תתקדם נקראת אנרגיית ההפעלה והיא מסומנת כ-E a. במערכת המורכבת מ מספר גדולמולקולות, ישנה התפלגות של מולקולות באנרגיה, חלקן בעלות אנרגיה נמוכה, חלקן גבוהה ובינונית. מכל המולקולות הללו, רק לחלק קטן מהמולקולות יש אנרגיה העולה על אנרגיית ההפעלה.

   כפי שאתה יודע ממהלך הפיזיקה, הטמפרטורה היא למעשה מדד לאנרגיה הקינטית של החלקיקים המרכיבים את החומר. כלומר, ככל שהחלקיקים המרכיבים את החומר נעים מהר יותר, כך הטמפרטורה שלו גבוהה יותר. לפיכך, מן הסתם, על ידי הגדלת הטמפרטורה, אנו בעצם מגבירים את האנרגיה הקינטית של המולקולות, וכתוצאה מכך גדל חלקן של מולקולות בעלות אנרגיה העולה על E a והתנגשותן תוביל לתגובה כימית.

   עובדת ההשפעה החיובית של הטמפרטורה על קצב התגובה נקבעה באופן אמפירי על ידי הכימאי ההולנדי ואן הוף עוד במאה ה-19. על סמך מחקריו הוא ניסח כלל שעדיין נושא את שמו, והוא נשמע כך:

   קצב כל תגובה כימית גדל פי 2-4 כאשר הטמפרטורה עולה ב-10 מעלות.

   הייצוג המתמטי של כלל זה נכתב כך:

   איפה V 2ו V 1האם הקצב בטמפרטורות t 2 ו- t 1, בהתאמה, ו- γ הוא מקדם הטמפרטורה של התגובה, שערכו נמצא לרוב בטווח שבין 2 ל-4.

   לעתים קרובות ניתן להגביר את המהירות של תגובות רבות על ידי שימוש זרזים.

   זרזים הם חומרים שמאיצים את מהלך כל תגובה ואינם נצרכים בו זמנית.

   אבל איך זרזים מצליחים להגביר את קצב התגובה?

   הבה נזכיר את אנרגיית ההפעלה E a. מולקולות בעלות אנרגיה נמוכה מאנרגיית ההפעלה בהיעדר זרז אינן יכולות לקיים אינטראקציה זו עם זו. הזרזים משנים את הנתיב שלאורכו ממשיכה התגובה, בדיוק כפי שמדריך מנוסה מתווה את תוואי המשלחת לא ישירות דרך ההר, אלא באמצעות שבילי עקיפה, וכתוצאה מכך גם אותם לוויינים שלא הייתה להם מספיק אנרגיה לטפס על ההר. ההר יוכל לעבור לצד אחר שלה.

   למרות העובדה שהזרז אינו נצרך במהלך התגובה, הוא בכל זאת לוקח בו חלק פעיל, ויוצר תרכובות ביניים עם ריאגנטים, אך בסוף התגובה הוא חוזר למצבו המקורי.

   בנוסף לגורמים לעיל המשפיעים על קצב התגובה, אם יש ממשק בין המגיבים (תגובה הטרוגנית), קצב התגובה יהיה תלוי גם באזור המגע של המגיבים. לדוגמה, דמיינו גרגיר של אלומיניום מתכתי נזרק למבחנה המכילה תמיסה מימית של חומצה הידרוכלורית. אלומיניום היא מתכת פעילה שיכולה להגיב עם חומצות כסוכנים שאינם מחמצנים. עם חומצה הידרוכלורית, משוואת התגובה היא כדלקמן:

   2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

   אלומיניום הוא מוצק, כלומר התגובה עם חומצה הידרוכלורית מתרחשת רק על פני השטח שלו. ברור שאם נגדיל את שטח הפנים על ידי גלגול תחילה של גרגיר האלומיניום לנייר כסף, אנו מספקים בכך מספר גדול יותר של אטומי אלומיניום זמינים לתגובה עם החומצה. כתוצאה מכך, קצב התגובה יגדל. באופן דומה, ניתן להשיג עלייה של פני השטח של מוצק על ידי פירוקו.

   כמו כן, קצב תגובה הטרוגנית, שבה מוצק מגיב עם חומר גזי או נוזלי, מושפע פעמים רבות לטובה על ידי ערבוב, אשר נובע מכך שכתוצאה מהערבול, מוסרות המולקולות המצטברות של תוצרי התגובה. מאזור התגובה וחלק חדש ממולקולות המגיב "מובא".

   זה האחרון צריך לציין גם את ההשפעה העצומה על קצב התגובה ואופי הריאגנטים. לדוגמה, ככל שהמתכת האלקלית נמוכה יותר בטבלה המחזורית, כך היא מגיבה מהר יותר עם מים, פלואור בין כל ההלוגנים מגיב הכי מהר עם מימן גזי וכו'.

   לסיכום כל האמור לעיל, קצב התגובה תלוי בגורמים הבאים:

   1) ריכוז הריאגנטים: ככל שקצב התגובה גבוה יותר.

   2) טמפרטורה: ככל שהטמפרטורה עולה, קצב כל תגובה עולה.

   3) שטח המגע של המגיבים: ככל ששטח המגע של המגיבים גדול יותר, כך קצב התגובה גבוה יותר.

   4) ערבוב, אם התגובה מתרחשת עם חומר מוצק ונוזל או גז, ערבוב יכול להאיץ אותו.

   השפעת הלחץ על קצב התגובה תלויה ב להזמיןתגובות. אם הטמפרטורה נשארת ללא שינוי וניתן הרכב תערובת הגז הראשונית, אז לפי משוואת המצב של כל אחד מהריכוזים, נוכל לכתוב: ע' א=aR M ט, ע' ב=bR M ט... כאן א, ב, ..., הם ריכוזים מולרים, ו ע' א, ע' ב, ..., הם הלחצים החלקיים של הגזים המתאימים. אם המספר הכולל של שומות ליחידת נפח הוא ז, אז בדיוק באותו אופן אתה יכול לכתוב ע=zR M ט, איפה ר- לחץ כולל. מכאן,,... וכו'. כמויות... וכו'. ישנם ריכוזים נפחיים יחסיים. מסמן אותם דרך א, V... וכן הלאה, אנו מקבלים: ע' א=אפ,

   איפה ; p b = Bp,.לשקול מונומולקולריהתהליך המתואר במשוואה:

   במקרה זה, קצב הטרנספורמציה של החומר עומד ביחס ישר ללחץ: ~ ע.

   ל דו-מולקולריתגובות:

   כלומר ~ ע 2. בהתאם עבור טרימולקולריתגובה שאנו מקבלים:

   איפה קהוא קבוע קצב התגובה.

   2.2. אנרגיית הפעלה. חוק ארניוס

   מספר ההתנגשויות ההדדיות של מולקולות מגיבות גדל ~, מה שתורם לעלייה בקצב התגובה. לדוגמה, עבור תגובות רבות, עלייה בטמפרטורה ב-10 מעלות צלזיוס בלבד מובילה לעלייה בקבוע הקצב בפקטור של 2-4.

   דוגמא. זמן מחצית החיים של יודיד מימן לפי המשוואה 2HJ → H 2 + J 2. בְּ ט = זמן מחצית חיים של 373K הוא 314,000 שנים, ב ט= 666K זה יורד ל-1.3 שעות, ובשעה ט= 973K ט 1/2 = 0.12 שניות

   Arrhenius: עבור תגובה כימית, יש צורך בהחלשה או שבירה ראשונית של הקשרים הפנימיים של מולקולה יציבה, שעבורה יש להשקיע כמות מסוימת של אנרגיה ה . ככל שהאנרגיה התרמית של המולקולות המתנגשות גבוהה יותר, כך גדל הסיכוי לארגן מחדש קשרים פנימיים וליצור מולקולות חדשות. בְּ ה= תדירות ההתנגשויות שתגרום לתגובה תגדל הרבה יותר מהר מאשר .

   האנרגיה הנדרשת כדי להתגבר על מחסום האנרגיה המונע התכנסות של מולקולות מגיבות ויצירת תוצרי תגובה נקראת אנרגיית הפעלה Е א... לפיכך, הפעולה היסודית של תגובה כימית מתרחשת רק בהתנגשות של אותן מולקולות שהאנרגיה הקינטית שלהן גדולה מ- ה א.

   אנרגיית הפעלה ה אבדרך כלל מעל האנרגיה הממוצעת של תנועה תרמית של מולקולות. ככל שאנרגיית ההפעלה נמוכה יותר, כך יתרחשו לעתים קרובות יותר התנגשויות של מולקולות, שיובילו להיווצרות תוצרי תגובה, כך קצב התגובה הכימית יהיה גבוה יותר. להגביר טמוביל לעלייה במספר המולקולות בעלות עודף האנרגיה ה א... זה מסביר את העלייה בקצב התגובה הכימית עם עליית הטמפרטורה (איור 2.1).

   אורז. 2.1. חום בעירה שואנרגיית הפעלה ה=uמקסימום - u 1

   
   
   

   במקרים הפשוטים ביותר, ניתן לקבוע את קבועי הקצב של תגובות כימיות על בסיס היחסים הכלליים של התיאוריה הקינטית המולקולרית (ראה, למשל,).

   הבה נסמן ב n או n במספר המולקולות A ו-B ב-1 ס"מ 3 . קצב התגובה יהיה שווה למספר זהתנגשויות כאלה של מולקולות A ו-B ליחידת זמן, שהאנרגיה שלהן גדולה מאנרגיית ההפעלה ה . ל גז אידיאלי זנקבע על בסיס חוק חלוקת האנרגיה של מקסוול - בולצמן:

   הנה הקוטר היעיל הממוצע של מולקולות מתנגשות, הוא המשקל המולקולרי המופחת, ר M = 8.315 ∙ 10 7 ארג / מעלות - קבוע גז אוניברסלי, m А, m В - משקלים מולקולריים.

   ברוב המקרים, הערכים הניסויים נמוכים בהרבה מהתיאורטיים. לכן, מה שנקרא מקדם הסתברותי או סטרי מוכנס לנוסחת החישוב ר... כתוצאה מכך, נוסחה לחישוב קצב התגובה הבימולקולרית, נקראת לפי נוסחת Arrhenius, לובשת את הצורה הבאה:

   בהשוואת הנוסחה המתקבלת עם המשוואה (2.8) של תגובות מסדר שני, ניתן לקבל ביטוי לקבוע הקצב של תגובה זו:

   ההשפעה החזקה של הטמפרטורה על קצב התגובה מוסברת בעיקר על ידי גורם Arrhenius. לכן, בחישובים משוערים, הגורם הפרה-מעריכי נחשב לעתים קרובות כבלתי תלוי ב-T.

   ניתוח של נוסחה (2.12) מראה שעם עלייה ב-T, קצב הגדילה של W תחילה עולה, מגיע לערך מקסימלי מסוים, ואז יורד, במילים אחרות, לעקומת W לאורך T יש נקודת פיתול. משווה לאפס את הנגזרת השנייה של W ביחס ל-T, אנו מוצאים את הטמפרטורה המתאימה לנקודת הפיתול:

   
   
   

   קל לראות שהטמפרטורה הזו די גבוהה. לדוגמה, ב-E = 20000 cal / (g-mol) T p = 5000K. בעת שימוש בנוסחה (2.12) לחישובים מספריים, יש לקחת בחשבון את מידות הכמויות הכלולות בה.

   ניתן לכתוב את הנוסחה (2.12) כך:

   איפה הגורם הפרה-מעריכי, כלומר. המספר הכולל של התנגשויות ב-n A = n B = 1 מולקולה / ס"מ 3. לִפְעָמִים רנכלל גם בגורם הפרה-אקספוננציאלי.

   לחישובים משוערים של סדר קצב התגובה, הכמות קניתן לקחת 0 עבור הטמפרטורה ט= 300K שווה ל-10 -10 ס"מ 3 / (מולקולה ∙ שניות) (עבור d avg "4 ∙ 10 -8 ו-m А = m В" 30).

   מערכות. אבל הערך הזה לא משקף את האפשרות האמיתית של התגובה, שלה מְהִירוּתומנגנון.

   לצורך ייצוג מלא של תגובה כימית, יש לדעת אילו דפוסי זמן קיימים במהלך היישום שלה, כלומר. קצב תגובה כימיתוהמנגנון המפורט שלו. המהירות והמנגנון של מחקרי תגובה קינטיקה כימית - מדע התהליך הכימי.

   במונחים של קינטיקה כימית, ניתן לסווג תגובות לתוך פשוט ומורכב.

   תגובות פשוטות- תהליכים המתקדמים ללא היווצרות תרכובות ביניים. לפי מספר החלקיקים המשתתפים בו, הם מחולקים ב מונומולקולרי, דו-מולקולרי, טרימולקולרי.התנגשות של יותר מ-3 מספרים של חלקיקים אינה סבירה; לכן, תגובות טרימולקולריות נדירות למדי, ותגובות ארבע מולקולריות אינן ידועות. תגובות מורכבות- תהליכים המורכבים ממספר תגובות אלמנטריות.

   כל תהליך מתקדם במהירות הטבעית שלו, אשר ניתן לקבוע על פי השינויים המתרחשים על פני פרק זמן מסוים. אֶמצַע קצב תגובה כימיתמתבטא בשינוי בכמות החומר נחומר שנצרך או קיבל ליחידת נפח V ליחידת זמן t.

   υ = ± dn/ dt· V

   אם החומר נצרך, אז אנחנו שמים את הסימן "-", אם הוא מצטבר - "+"

   בווליום קבוע:

   υ = ± זֶרֶם יָשָׁר/ dt,

   היחידה למדידת קצב התגובה היא mol/l s

   באופן כללי, υ הוא ערך קבוע ואינו תלוי באיזה חומר משתתף בתגובה שאנו צופים בו.

   התלות של ריכוז המגיב או המוצר בזמן התגובה מיוצגת כ עקומה קינטיתשנראה כמו:

   נוח יותר לחשב את υ מנתונים ניסיוניים אם הביטויים שלעיל עוברים טרנספורמציה לביטוי הבא:

   חוק ההמונים הפועלים. סדר וקבוע קצב של התגובה

   אחד הניסוחים חוק פעולה המוניתנשמע כך: קצב התגובה הכימית הומוגנית היסודית עומד ביחס ישר לתוצר ריכוזי המגיב.

   אם התהליך הנבדק מוצג בטופס:

   a A + b B = מוצרים

   אז ניתן לבטא את קצב התגובה הכימית משוואה קינטית:

   υ = k · [A] a · [B] באוֹ

   υ = k C a A C b B

   כאן [ א] ו- [ב] (ג א וג ב) הוא ריכוז הריאגנטים,

   ו וב- מקדמים סטוכיומטריים של תגובה פשוטה,

   קהאם קצב התגובה קבוע.

   משמעות כימית של כמות ק- זה תגובה מהירהבריכוזים בודדים. כלומר, אם הריכוזים של החומרים A ו-B שווים ל-1, אז υ = ק.

   יש לזכור כי בתהליכים כימיים מורכבים המקדמים ו ובאינם חופפים לסטוכיומטרי.

   חוק התביעה ההמונית מתקיים במספר תנאים:

   • התגובה מופעלת תרמית, כלומר. אנרגיה של תנועה תרמית.
   • ריכוז הריאגנטים מופץ באופן שווה.
   • תכונות ותנאי הסביבה אינם משתנים במהלך התהליך.
   • תכונות הסביבה לא אמורות להשפיע ק.

   לתהליכים מורכבים חוק הפעולה ההמונית לא ניתן ליישם. ניתן להסביר זאת בכך שתהליך מורכב מורכב מכמה שלבים אלמנטריים, ומהירותו לא תיקבע לפי המהירות הכוללת של כל השלבים, אלא רק לפי שלב אחד איטי ביותר, הנקרא מגביל.

   לכל תגובה יש את שלה להזמין... לְהַגדִיר הזמנה פרטית (חלקית).על ידי ריאגנט ו סדר כללי (שלם).... למשל, בביטוי קצב התגובה הכימית לתהליך

   a A + b B = מוצרים

   υ = ק·[ א] א·[ ב] ב

   א- הזמנה לפי ריאגנט א

   ב — סדר ריאגנטים V

   סדר כללי א + ב = נ

   ל תהליכים פשוטיםסדר התגובה מציין את מספר החלקיקים המגיבים (תואם את המקדמים הסטוכיומטריים) ולוקח ערכים שלמים. ל תהליכים מורכביםסדר התגובה אינו עולה בקנה אחד עם המקדמים הסטוכיומטריים ויכול להיות כל אחד.

   הבה נגדיר את הגורמים המשפיעים על קצב התגובה הכימית υ.

   1. תלות של קצב התגובה בריכוז המגיבים

      נקבע בחוק הפעולה ההמונית: υ = ק[ א] א·[ ב] ב

   ברור, עם עלייה בריכוז המגיבים, υ עולה, כי מספר ההתנגשויות בין החומרים המעורבים בתהליך הכימי עולה. יתרה מכך, חשוב להתייחס לסדר התגובה: אם כן n = 1עבור ריאגנט כלשהו, ​​אז המהירות שלו עומדת ביחס ישר לריכוז החומר הזה. אם לריאגנט כלשהו n = 2, אז הכפלת הריכוז שלו תוביל לעלייה בקצב התגובה פי 2 2 = פי 4, ועלייה בריכוז פי 3 תאיץ את התגובה פי 3 2 = פי 9.

   מנגנוני התרחשותן של טרנספורמציות כימיות ושיעוריהן נחקרים על ידי קינטיקה כימית. תהליכים כימיים מתרחשים בזמן בקצבים שונים. חלקם קורים במהירות, כמעט באופן מיידי, לאחרים לוקח הרבה מאוד זמן להתקדם.

   בקשר עם

   תגובה מהירה- קצב צריכת הריאגנטים (ריכוזם יורד) או תוצרי התגובה נוצרים ליחידת נפח.

   גורמים שיכולים להשפיע על קצב התגובה הכימית

   הגורמים הבאים יכולים להשפיע על כמה מהר מתרחשת האינטראקציה הכימית:

   • ריכוז חומרים;
   • אופי הריאגנטים;
   • טֶמפֶּרָטוּרָה;
   • נוכחות של זרז;
   • לחץ (לתגובות באווירת גז).

   כך, על ידי שינוי תנאים מסוימים למהלך של תהליך כימי, ניתן להשפיע על כמה מהר התהליך יתקדם.

   בתהליך של אינטראקציה כימית, חלקיקי החומרים המגיבים מתנגשים זה בזה. מספר צירופי המקרים הללו הוא פרופורציונלי למספר חלקיקי החומרים בנפח התערובת המגיבה, ולכן הוא פרופורציונלי לריכוזים המולאריים של הריאגנטים.

   חוק פעולה המוניתמתאר את התלות של קצב התגובה בריכוזים המולאריים של החומרים המקיימים אינטראקציה.

   עבור תגובה אלמנטרית (A + B → ...), חוק זה מבוטא בנוסחה:

   υ = k ∙ С A ∙ С B,

   כאשר k הוא קבוע הקצב; C A ו- C B - ריכוזים מולרים של ריאגנטים, A ו-B.

   אם אחד החומרים המגיבים נמצא במצב מוצק, אז האינטראקציה מתרחשת בממשק, ולכן ריכוז המוצק אינו נכלל במשוואת החוק הקינטי של מסות אפקטיביות. כדי להבין את המשמעות הפיזיקלית של קבוע הקצב, יש צורך לקחת את C, A ו- C B שווים ל- 1. אז מתברר שקבוע הקצב שווה לקצב התגובה בריכוזי מגיב השווים לאחדות.

   אופי הריאגנטים

   מכיוון שבתהליך האינטראקציה נהרסים הקשרים הכימיים של החומרים המגיבים ונוצרים קשרים חדשים של תוצרי התגובה, אופי הקשרים המעורבים בתגובת התרכובות ומבנה המולקולות של החומרים המגיבים ישחקו תפקיד חשוב.

   שטח פני השטח של מגע של ריאגנטים

   מאפיין כזה כמו שטח פני המגע של ריאגנטים מוצקים משפיע על מהלך התגובה, לפעמים, באופן משמעותי למדי. טחינת חומר מוצק מאפשרת לך להגדיל את שטח פני המגע של הריאגנטים, ולכן להאיץ את התהליך. שטח המגע של חומרים מסיסים גדל בקלות על ידי המסת החומר.

   טמפרטורת תגובה

   עם עליית הטמפרטורה תגדל האנרגיה של חלקיקים מתנגשים, ברור שעם עליית הטמפרטורה גם התהליך הכימי עצמו יאיץ. הנתונים המופיעים בטבלה יכולים להיחשב כדוגמה המחשה לאופן שבו עלייה בטמפרטורה משפיעה על תהליך האינטראקציה של חומרים.

   טבלה 1. השפעת שינוי הטמפרטורה על קצב היווצרות המים (О 2 + 2Н 2 → 2Н 2 О)

   כדי לתאר באופן כמותי כיצד הטמפרטורה יכולה להשפיע על קצב האינטראקציה של חומרים, נעשה שימוש בכלל Van't Hoff. הכלל של ואן הוף הוא שכאשר הטמפרטורה עולה ב-10 מעלות, יש תאוצה של פי 2-4.

   הנוסחה המתמטית המתארת ​​את כלל ואן הוף היא כדלקמן:

   כאשר γ הוא מקדם הטמפרטורה של קצב תגובה כימית (γ = 2-4).

   אבל משוואת Arrhenius מתארת ​​את תלות הטמפרטורה של קבוע הקצב בצורה הרבה יותר מדויקת:

   כאשר R הוא קבוע הגז האוניברסלי, A הוא גורם שנקבע לפי סוג התגובה, E, A היא אנרגיית ההפעלה.

   אנרגיית הפעלה היא האנרגיה שמולקולה צריכה לרכוש על מנת שתתרחש טרנספורמציה כימית. כלומר, זהו סוג של מחסום אנרגיה שיהיה צורך להתגבר על ידי מולקולות שמתנגשות בנפח התגובה כדי לפזר מחדש קשרים.

   אנרגיית ההפעלה אינה תלויה בגורמים חיצוניים, אלא תלויה באופי החומר. ערך אנרגיית ההפעלה של עד 40 - 50 קילו ג'/מול מאפשר לחומרים להגיב זה עם זה באופן פעיל למדי. אם אנרגיית ההפעלה עולה על 120 קילו ג'/מול, אז החומרים (בטמפרטורות רגילות) יגיבו לאט מאוד. שינוי בטמפרטורה מביא לשינוי במספר המולקולות הפעילות, כלומר מולקולות שהגיעו לאנרגיה גדולה מאנרגיית ההפעלה, ולכן מסוגלות לבצע טרנספורמציות כימיות.

   פעולת זרז

   זרז הוא חומר שיכול להאיץ את התהליך, אך אינו חלק ממוצריו. קטליזה (האצה של טרנספורמציה כימית) מחולקת ל · הומוגנית, · הטרוגנית. אם המגיבים והזרז נמצאים באותו מצב של צבירה, הקטליזה נקראת הומוגנית, אם שונה, אז הטרוגנית. מנגנוני הפעולה של זרזים מגוונים ומורכבים למדי. בנוסף, יש לציין כי זרזים מאופיינים בסלקטיביות של פעולה. כלומר, אותו זרז, תוך האצת תגובה אחת, עשוי שלא לשנות את המהירות של האחרת בשום צורה.

   לַחַץ

   אם חומרים גזים משתתפים בטרנספורמציה, אז השינוי בלחץ במערכת ישפיע על קצב התהליך ... זה בגלל ש, שעבור ריאגנטים גזים, שינוי בלחץ מוביל לשינוי בריכוז.

   קביעה נסיונית של קצב תגובה כימית

   ניתן לקבוע בניסוי את קצב הטרנספורמציה הכימית על ידי קבלת נתונים על האופן שבו משתנה ריכוז החומרים או המוצרים המגיבים ליחידת זמן. שיטות להשגת נתונים כאלה מחולקות ל

   • כִּימִי,
   • פיזיקלי וכימי.

   שיטות כימיותדי פשוט, נגיש ומדויק. בעזרתם, הקצב נקבע על ידי מדידה ישירה של הריכוז או הכמות של חומר של ריאגנטים או מוצרים. במקרה של תגובה איטית, נלקחות דגימות כדי לשלוט על אופן צריכת המגיב. לאחר מכן נקבע התוכן של המגיב בדגימה. על ידי לקיחת דגימות במרווחי זמן קבועים, ניתן לקבל נתונים על השינוי בכמות החומר במהלך האינטראקציה. סוגי הניתוח הנפוצים ביותר הם טיטרימטריה וגרבימטריה.

   אם התגובה ממשיכה במהירות, אז כדי לקחת דגימה, יש לעצור אותה. זה יכול להיעשות עם קירור, הסרה פתאומית של הזרז, ניתן גם לדלל או להעביר אחד מהריאגנטים למצב לא פעיל.

   השיטות של ניתוח פיזיקוכימי בקינטיקה ניסויית מודרנית משמשות לעתים קרובות יותר מאשר כימיות. בעזרתם תוכלו לצפות בשינוי בריכוז החומרים בזמן אמת. במקרה זה, אין צורך להפסיק את התגובה ולקחת דגימות.

   שיטות פיזיקוכימיות מבוססות על מדידה תכונות גשמיות, בהתאם לתכולה הכמותית של תרכובת מסוימת במערכת ומשתנה עם הזמן. לדוגמה, אם גזים מעורבים בתגובה, אז תכונה כזו עשויה להיות לחץ. הם גם מודדים מוליכות חשמלית, מקדם שבירה, ספקטרום ספיגה של חומרים.