химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

по данному веществу, необходимо создать такие условия, при которых' в процессе реакции изменялась бы концентрация только данного -вещества. Для этого концентрации всех остальных веществ — участников реакции должны быть настолько большими, чтобы изменением их во времени можно было пренебречь. Следовательно, значения этих концентраций можно ввести в константу скорости. Тогда для реакции

V1A + V2B + V3C —> v4D + v5E протекающей при постоянном объеме, можно записать:

где fej — kCffcQ1; л-i — степень, в которой концентрация i-ro вещества входит в Уравнение реакции, определяя порядок реакции по этому веществу.

Порядок реакции по данному веществу можно определить по времени полураспада. Для этого следует провести несколько опытов, задаваясь каждый раз исходной концентрацией данного вещества, и выяснить, как зависит время полураспада от количества исходного вещества. Как уже было сказано в § 6, время полурас* пада обратно пропорционально количеству или концентрации ис^ ходного вещества в степени, на единицу меньшей, чем порядок ре^ акции. Проводя опыты с каждым веществом в отдельности, можно* определить пи Пг и т. д. Суммарный порядок реакции п будет ра» вен

/i = rtj + л2+ ... +п. (I П5>

Этот метод особенно удобен для определения порядка реакций,, протекающих между газообразными веществами.

Порядок реакции можно определить также следующим обра* зом. Проводя, данную реакцию, берут все вещества, кроме одного, скажем А, в избытке. Реакцию повторяют дважды, задаваясь раз* личными начальными значениями концентрации. Тогда можно записать два уравнения скорости:

дсА dt

и

дСк

= Vf' (U17)

dt

Разделив выражение (1,117) на уравнение {1,116), получим

*)

dcAjdt \сА)

(1,118)

Прологарифмировав уравнение и решив его относительно будем иметь

Ъ(дс'А1&)-1фЦ*)

п{= - т — (1,119)

lg сА - lg сА

Дифференциалы можно заменить конечными разностями. Тогда

Щ = т - у, [I,

\gcA~\gcA

Уравнение (1,120) и позволяет определить порядок реакции по веществу А. Для этого надо определить изменение концентраций Дсд и Дед за время At, учитывая, что задаются двумя различными исходными значениями концентрации вещества А, а концентрации всех остальных веществ выбирают очень большими, чтобы изменением их за время Д* можно было пренебречь. Значения сд и с"КУ входящие в знаменатель, нужно брать средними для данного промежутка времени. Таким же образом нужно поступать для определения порядка реакций по веществам В и С. Складывая порядки реакций по всем реагирующим веществам, найдем порядок реакции в целом.

Реакцию не обязательно оба раза начинать сначала. Определяя концентрацию данного вещества в какой-либо момент времени, можно принять один из этих моментов за нулевой, концентрацию вещества в этот момент — за исходную, а концентрацию через период времени AT — за конечную для данного периода времени.

Шрядок реакции по каждому продукту можно определить из, уравнения 1,114 графически (рис. 1,4). Если на вертикальной оси отложить ig(—АСА/А^), а на горизонтальной lgCA, то получим прямую, тангенс угла наклона которой численно равен порядку реакции по данному веществу. Для построения такой кривой необходимо опытным путем определить среднюю скорость реакции (—Дсд/ДО и концентрацию вещества А в каждый момент времени. Величина (— ДСА/ДГ) будет соответствовать времени, отвечающему середине интервала Д?, если этот интервал достаточно мал.

§ 12. Влияние температуры на скорость реакции

В общем случае скорость химической реакции с повышением температуры увеличивается. Опыт показывает, что при повышении температуры на 10°С скорость реакции возрастает в 2—4 раза. Для характеристики зависимости скорости химической реакции от температуры был введен ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ У. Этот коэффициент является отношением константы скорости химической реакции при температуре Т +10° к константе скорости при температуре Г, т. е.

В среднем этот коэффициент равен трем. Следовательно, при изменении температуры на 100°С скорость реакции изменяется в 3 0 = 59049 раз. Пользуясь температурным коэффициентом скорости реакции, можно рассчитывать константы скоростей при различных температурах.

Прологарифмировав выражение (1,121), получим

lg VHO0 — lS kT — lS Y (1,122)

Обозначив lg^r+io°—lg&r через Alg/г и разделив обе части этого уравнения на ДГ = 10°, получим

A \g k lg у .

AT 10 KMAS)

Если считать, что в пределах 10° температурный коэффициент остается постоянным, выражение (1,123) можно записать так:

dlgk _LGJY_

dT 10 <1>1Щ

Проинтегрировав выражение (1,124), получим

kT lg Y

l«V=_lo~(Г2~r', - (I,125)

* 1

где Y—средний температурный коэффициент в интервале температур Г2 — Ti.

Приведенная выше оценка зависимости скорости химической реакции от температуры носит весьма приближенный характер и имеет малую практическую ценность. Более обоснованную зависимость константы скорости химической реакции от температуры можно получить с помощью уравнения изохоры или изобары химической реакции. Без индексов, характеризующих условия протекания процесса, уравнения изохоры и изобары запишутся одинаково:

d\nK АЯDF—=^N {1'126>

где К = -г константа химического равновесия; k\ и k2— константы скоростей прямой и обратной реакции; ДЯ— теплота химической реакции; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура.

Подставив вместо константы равновесия отношение констант скоростей, получим

d IN (ki/k2) d IN kt — din fe2 _ АЯ .

dT ^ dT RT2 U. 1-ГО

Запишем тепловой эффект как разность двух величин:

АЯ — Ei — Е2

Тогда выражение (1,127) можно переписать так:

d IN ki d IN k2 Ei E2

dT dT RT2 RT2 1 * U6>

С точностью до постоянной величины В можно считать, что слагаемые правой и левой части попарно равны друг другу, т, е.

?w^=-?k+B (U29>

Опыт показал, что 5 = 0. Поэтому, отбрасывая индексы, в общем виде уравнения (1,129) и (I, 130) можно записать следующим образом:

Это уравнение, получившее название УРАВНЕНИЯ ЛРРЕНИУСА, характеризует зависимость константы скорости химической реакции K от температуры Т. Величина Е имеет размерность энергии и носит название ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ. Энергию активации можно определить как тот избыток энергии по

сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в химическую реакцию.

Уравнение (1,131) легко проинтегрировать. Считая, что Е— величина постоянная, получим:

!nfc = --^r + lnC (1,132)

Где In С—константа интегрирования.

Если построить зависимость в координатах INK—\}Т (рис. 1,5), получим прямую линию. Отрезок, который отсекает эта прямая на оси ординат при 1/Т — 0, равен In С, а тангенс угла ор "аклона прямой

Е

(I, 133)

Отсюда можно определить величину энергии активации химической реакции.

Потенциируя выражение (I, 132), получим

Из этого уравнения видно, что константами, характеризующими реакцию, являются предэкспоненциальный множитель

страница 9
< 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

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


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

 

 

Реклама
Купить квартиру в жилом комплексе Остоженка Парк Палас с охраной
robbie williams купить билеты
журнальный столик мебель импекс виват купить
Joseph&Joseph Roll-up купить

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
(01.03.2017)