химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

Энергию, необходимую для перехода веществ в состояние активированного

комплекса, называют энтальпией активации АН*.

Кроме энтальпии активации важным условием осуществления химической реакции является энтропия активации AS*. Она зависит от числа и ориентации молекул в момент столкновения. Так, допустим, что перераспределению электронной плотности в активированном комплексе А2...В2 благоприятствуют ориентации молекул при столкновении, как это показано на рис. 115, а. При ориентации же молекул, как это показано на рис. 115, б, вероятность химического взаимодействия гораздо меньше. Она становится еще меньше при ориентации молекул, показанной на рис. 115, в.

Энергетические изменения в реагирующей системе можно предста-

215

вить схемой, которая изображена на рис. 116. Здесь горизонтальная ось характеризует ход реакции:

[исходное состояние] -* [переходное состояние] -> [конечное состояние]

По оси ординат отложена энергия Гиббса системы. Исходное состояние имеет энергию GHa4, конечное GK0H. Разность энергий Гиббса начального и конечного состояний равна энергии Гиббса химической реакции Д G.

Скорость реакции непосредственно зависит от числа молекул, обладающих энергией, достаточной для образования активированного комплекса, т.е. способных к химическому превращению. Чем больше активных молекул, тем скорость реакции больше. Один из путей увеличения числа активных молекул — нагревание.

Для осуществления реакции молекулы при столкновении должны быть определенным образом ориентированы и обладать достаточной энергией.

Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры, энтальпии активации и энтропии активации определяется следующим выражением для константы скорости реакции:

Путь реакции

Р и с. 116. Энергетическая схема хода реакции А2 + В2 = 2АВ

Согласно этой схеме в химическое взаимодействие вступают лишь частицы, обладающие необходимой энергией Гиббса активации

дг/.

Высшая точка максимума кривой отвечает состоянию, когда реагирующие молекулы настолько сближены и искажены их структуры, что становится возможным образование продуктов реакции.

Энергия Гиббса активированного комплекса выше энергии начального и конечного состояния системы. Таким образом, энергия Гиббса активации — это своеобразный энергетический барьер, который отделяет исходные вещества от продуктов реакции.

Затраченная на активацию молекул энергия ДЯ при образовании продуктов реакции затем полностью или частично выделяется. Если при распаде активированного комплекса выделяется больше энергии, чем это необходимо для активации молекул, то реакция экзотермическая (ДЯ < 0). В противном случае — эндотермическая (ДЯ > 0).

-АН*/(RT) AS*/Я

Ze

где Z — в первом приближении множитель, отражающий общее число столкновений между взаимодействующими частицами в единицу времени; Т — абсолютная температура; R — молярная газовая постоянная; е — основание натуральных логарифмов.

Вероятность того, что столкнувшиеся молекулы будут иметь доста-

-AH*I(RT) D

точную энергию взаимодействия, пропорциональна е /ч . Вероятность же их нужной ориентации в момент соударения пропорцио-

AS*/R нальна t '

Из уравнения для К видно, что, поскольку Т входит в показатель степени, скорость химической реакции очень чувствительна к изменению температуры. Например, при повышении температуры на 100° скорость реакции

Н2(г) + 12(г) = 2Н1(г)

возрастает примерно в 1000 раз:

Т, К .... 556 575 629 666 700 781

* 4,45-Ю-5 1,37-10"4 2,52-10"3 1,41-10"2 6,43- 10"2 1,34

Из этого уравнения для К также следует, что чем больше энтальпия активации, тем значительнее влияние температуры на скорость реакции.

216

217

§ з

МЕХАНИЗМ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

В зависимости от природы реагирующих веществ и условий их взаимодействия в элементарных актах реакций могут принимать участие атомы, молекулы, радикалы или ионы. Свободными радикалами являются электронейтральные частицы, которые можно представить как осколки молекул, например -ОН (осколок от Н20), -NH2 (осколок от H3N), -SH (осколок от H2S) и т.д. К свободным радикалам относятся и свободные атомы.

Свободные радикалы чрезвычайно реакционноспособны, а энергия Гиббса активаций радикальных реакций очень мала (0—40 кДж/моль).

Образование свободных радикалов может происходить в процессе распада вещества при нагревании, освещении, под действием ядерных излучений, от сильных механических воздействий, при электроразряде и т.д. Свободные радикалы рождаются также в процессе самых разнообразных химических превращений. Энтальпия активации реакций

ДЯ* с участием ионов также незначительна (0—80 кДж/моль). Для осуществления же реакций непосредственно между молекулами обычно требуется высокая этальпия активации, поэтому такие реакции весьма редки.

Для протекания элементарного акта реакции необходимо, чтобы орбитали взаимодействующих частиц перекрывались и создавались условия для перехода электронов с занятых орбиталей на свободную, т.е. для перераспределения электронной плотн

страница 62
< 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
мда компьют курсы
лечение эрозии шейки матки каширская
кузовной ремонт вмятины двери без вытяжки
обучающие курсы по вязанию крючком

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
(03.12.2016)