Кинетика и равновесие химических реакций презентация

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ГОМОГЕННЫЕ И ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Скорость химической реакции
Скорость
химической реакции
– это физическая
величина, которая
определяется изменением
концентрации одного из
реагирующих веществ
в единицу времени
обозначается v
измеряется моль / л · с
v = C1-C2 / t2-t1 = ΔC / Δt
C1 – начальная концентрация
C2 – концентрация в момент времени t2
t1 – начальное время
t2 – время окончания эксперимента

Термин «скорость» в физике и в химии

СИСТЕМА – это одно или несколько веществ, физически ограниченных от внешней среды.
Система может быть замкнутой или открытой. В открытой системе возможен обмен веществ и энергией с внешней средой.
ФАЗА – это часть системы, отдаленная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы меняются скачком.

ГОМОГЕННАЯ СИСТЕМА – это система, состоящая из одной фазы.
(Например, воздух, любая газовая смесь, раствор соли в воде (без остатка), однородный сплав металлов)
разложение 2N2O5 (г) → 4NO2 (г) + O2 (г)
горение этана 2C2H6 (г) + 7O2 (г) → 4CO2 (г) + 6H2O (г)
ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА – это система, состоящая из нескольких фаз.
(Например, вода со льдом, любой раствор с осадком, эмульсия масла в воде и т.д.)
СаО(к) + СО2(г) → СаСО3 (к)
СО2 (г) + КОН (р-р) → КНСО3 (р-р)
СаСО3 (к) + НСl (р-р) → CaCl2 (р-р) + CO2 ­+ H2O (ж)

Время протекания реакции скорость реакции кинетика
«kinẽtikos”, что означает “движущийся”.
Кинетика – раздел физической химии, изучающий механизм и скорость протекания реакций
Мономолекулярные реакции полимеризации либо разложения:
CH3 – N =C → CH3 – C ≡ N
Br2 → 2Br.
Бимолекулярные реакции:
2 NOCl (г) → 2NO (г) + Cl2 ,
Br• + H2 → HBr + H•.
Тримолекулярные реакции встречаются очень редко:
2NO + O2 → 2NO2
2I• + H2 → 2HI,
где I• - свободный радикал йода – активная частица, имеющая неспаренный электрон.
По количеству участвующих в реакции частиц:

Факторы, влияющие на скорость реакции:
- концентрация реагентов,
- температура,
- физическое состояние реагентов,
- наличие катализаторов.

1. Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ выражается законом действующих масс (ЗДМ)
В 1864 – 1867 годах норвежские ученые Като Максимилиан Гульдберг и Петер Ваге для расчета скорости химической реакции предложили закон действующих масс, который был установлен экспериментальным путем для многих реакций.

ЗАКОН ДЕЙСТВИЯ МАСС
При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов

Концентрация
Чем больше концентрация, тем чаще происходят столкновения – скорость реакции больше
Закон действия масс:
скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ
Для реакции aA + bB → C :
v = k·[А]ª·[В]b
– кинетическое уравнение,
где k – константа скорости данной реакции;
[А] и [В] -молярные концентрации веществ А иВ (моль/л)
a и b - стехиометрические коэффициенты реакции
Для реакций без участия твёрдых веществ

Природа реагирующих веществ
(их химическая активность)
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ (всегда)
Zn + H2O → ZnO + H2↑ (только при нагревании)
Cu + H2O → (никогда)
Факторы, влияющие на скорость химической реакции

ПРИРОДА РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ (ЕА,кДж/моль) – это избыточная энергия, которой должны обладать молекулы, чтобы вступить в химическую реакцию.

Температура
Чем больше температура, тем больше скорость движения частиц, тем чаще происходят столкновения – скорость реакции больше
Правило Вант-Гоффа:
При изменении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции изменяется в 2-4 раза
t2 -t1 /10°
vt2 = vt1 · γ,
где vt2 – скорость реакции
при температуре t2
где vt1 – скорость реакции
при температуре t1
γ – температурный
коэффициент реакции

Площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ
Для гетерогенных реакций скорость прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Твёрдое вещество необходимо измельчить, если возможно, растворить в воде (измельчить до молекул)

Катализатор
Вещества, которые участвуют в химической реакции и увеличивают её скорость, оставаясь к концу реакции неизменными, называют катализаторами.
Вещества, которые замедляют скорость химической реакции, называют ингибиторами.

Катализ

Энергию, необходимую для превращения веществ
в состояние активированного комплекса,
называют энергией активации (Еа) Для реакции: А2 + В2 = 2АВ
А
│
А
+
В
│
В
А . . . . . А
· ·
· ·
· ·
· ·
· ·
В . . . . . В
А А
│ + │
В В