химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

рактеризующаяся значительно большим уменьшением энергии Гиббса, в обычных условиях практически не протекает. Смесь водорода с кислородом сохраняется при комнатной температуре без заметного взаимодействия очень длительное время, но в присутствии катализатора или при 700°С процесс протекает практически мгновенно (со взрывом).

Таким образом, для описания химической реакции необходимо знать закономерности ее протекания во времени, т.е. ее скорость и механизм. Скорость и механизм химических превращений изучает раздел химии — химическая кинетика.

Изучение скоростей реакций позволяет выяснить механизм сложных химических превращений. Это, в свою очередь, создает перспективы для нахождения путей управления химическим процессом. Выяс-212 нение кинетики реакций позволяет осуществить математическое их моделирование и с помощью компьютеров решить задачи оптимизации и автоматизации химико-технологических процессов.

Реакции могут быть гомогенными и гетерогенными. Гомогенные

реакции протекают в однородной среде (например, в газовой фазе или

жидком растворе). Гетерогенные реакции протекают в неоднородной

среде — между веществами, которые находятся в разных фазах (твер-

дой и жидкой, газовой и жидкой и т.д.). Таким образом, гомоген-

ные реакции происходят равномерно во всем объеме, заполненном

реагентами, гетерогенные — только на некоторых пограничных поверх-

ностях — на границе раздела фаз. Примером гетерогенной реакции

может служить реакция между веществом в газовой фазе и поверх-

ностью жидкого или твердого тела. '

Скоростью реакции называется число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции). Скорость реакции обычно характеризуют изменением концентрации какого-либо из исходных или конечных продуктов реакции в единицу времени и чаще всего выражают в моль/(см3-мин).

О скорости реакции можно судить также по скорости изменения какого-либо свойства системы, например, окраски, электрической проводимости, давления, спектра и т.д.

Если в момент времени т\ и т2 концентрация одного из исходных

веществ равны с\ и с2, то среднюю скорость v в интервале времени л и т2 можно выразить так:

- _ ci — с2 _ _ Ас т2 —, Ti At '

Поскольку речь идет об убыли концентрации исходного вещества, изменение концентрации в этом случае берется со знаком минус.

В ходе химических процессов концентрации веществ меняются непрерывно. Поэтому важно знать скорость реакции в данный момент времени, т.е. мгновенную скорость реакции. Последняя выражается первой производной концентрации по времени:

Если скорость реакции оценивается увеличением концентрации одного из продуктов реакции, то производная берется со знаком плюс.

На рис. 114 приведен график зависимости концентрации исходного вещества от времени. В каждый момент времени (например, п) мгно-

213

венная скорость реакции равна тангенсу угла наклона кривой v — tg а.

Исследование скоростей химических реакций и анализ подобных графиков позволяет получить ценные сведения о механизмах реакций.

Скорость химических превращений зависит от природы реагирующих веществ, их концентраций и внешних условий.

Очень часто стехиометрическое уравнение реакции не определяет ее механизма. Большинство реакций состоит из ряда более простых элементарных стадий.

Даже реакции с относительно простым стехиометрическим уравнением часто оказываются более сложными, чем это можно было бы заключить по уравнению реакции. Например, реакция

Н2(г) + С12(г) = 2НС1(г)

в действительности протекает по цепному механизму.

§ 2. ЭНЕРГИЯ ГИББСА АКТИВАЦИИ

Химическое превращение происходит тогда, когда возникают условия для перераспределения электронной плотности столкнувшихся частиц. Этот процесс протекает во времени и требует затраты энергии. Рассмотрим взаимодействие газообразных веществ А2 и В2:

А2(г) + В2(г) - 2 АВ(г)

Ход этого взаимодействия можно охарактеризовать тремя последовательными состояниями системы:

А В А-'В А В

А В

начальное (исходные реагенты)

конечное (продукты реакции)

| + | —? : ': —? +

А В

А"-В

переходное (активированный комплекс)

В переходном состоянии происходит перегруппировка атомов, сопровождающаяся перераспределением электронной плотности. Энер-

214

гию, необходимую для перехода веществ в состояние активированного комплекса, называют энергией Гггббса активации.

Напомним, что энергия Гиббса связана с энтальпией и энтропией соотношением

G= H-TS.

Аналогично, энергия Гиббса активации AG* связана с энтальпией активации ДЯ* и энтропией активации AS* однотипным выражением:

AG* = ДЯ* - TAS*.

Образование активированного комплекса требует затраты энергии. Вероятность того, что при столкновении частиц образуется активированный комплекс и произойдет реакция, зависит от энергии сталкивающихся частиц. Реагируют только те из молекул, энергия которых для этого достаточна. Такие молекулы называют активными.

страница 61
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
профнастил для кровли размеры и их цены в астрахани
купить справку медицинскую на оружие
Газовые котлы Chaffoteaux Pigma EVO 25 FF
куда накливать защиту на моноколесе

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)