химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

но определить константу скорости реакции k.

Подставляя соотношение (V.5) в уравнение закона действующих масс реакции первого порядка, получаем

v = kCoe~kt. (V.6)

Из выражения (V.6) следует, что скорость реакции первого порядка убывает во времени по экспоненциальному закону.

Прологарифмировав уравнение (V.5), получаем

k= r4n(Co/C), (V.7)

следовательно, константа скорости реакции первого порядка имеет размерность, обратную времени (с-1). По уравнению (V.7) рассчитывают константу скорости k при известных значениях Со и С в момент t.

Разделив левую и правую части уравнения (V.7) на k:

t= fe"4n(C0/C), (V.8)

определим время, в течение которого исходная концентрация реагента в реакции первого порядка уменьшится вдвое (С = Со/2). Это время называют периодом полураспада (обозначают t\/2) или полупревращения:

tl/2= k~l\n2 = 0,693/fe. (V.9)

Как видно из соотношения (V.9), для реакций первого порядка ti/2 не зависит от исходной концентрации реагента.

По экспериментально найденному значению tl/2 можно рассчитать константу скорости реакции.

Рассмотрим кинетику реакции второго порядка. Будем считать для упрощения, что в реакции участвуют две одинаковые молекулы вещества А:

A -f А = Д2. В соответствии с законом действующих масс

v = kC\. (V.10)

Подставляя уравнение (V.2) в (V. 10), имеем(dC/dr) = &С2 (при dC<0). (V.ll)

Разделив переменные и проинтегрировав, получим

1/C=1/C0 + JW (V.12)

или

k= Г\\/С- 1/С0). (V.13)

Из уравнения (V. 13) следует, что константа скорости реакции второго порядка измеряется в л/(моль*с).

Из уравнений (V. 10) и (V. 12) следует, что

v = k[C0/(l +feC0/)2] (V.14)

и изменение скорости реакции второго порядка во времени имеет сложный

характер.

Разделив левую и правую части уравнения (V. 13) на ky получим

t = k~1{l/C- 1/Со). (V.15)

Следовательно, период полураспада для реакций второго порядка зависит от исходной концентрации компонента:

rl/2= 1/feCo. (V.16)

При рассмотрении зависимости скорости химических реакций от концентрации реагирующих веществ следует иметь в виду, что парциальное давление каждого газа при Т = const пропорционально его концентрации*. Поэтому скорость реакции, протекающей между газами (например, Ш + Ь— 2HI), может измеряться изменением их парциальных давлений за единицу времени. Закон действующих масс для таких реакций дает представление о зависимости их скоростей от парциальных давлений газообразных веществ р. Так, уравнение закона действующих масс (V.3) применительно к взаимодействию газообразных водорода Н2 с иодом Ь можно записать

v = кСн2С\г или v = /г/?н2Р12.

§ V.2. СКОРОСТЬ ГЕТЕРОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Многие химические процессы, имеющие большое значение в технике, относятся к числу гетерогенных реакций: горение твердого и жидкого топлива (например, С + Ог = СОг), химическая и электрохимическая коррозия металлов и сплавов (например, sZn + V2O2 — ZnO) и т. п. Реакция в гетерогенной системе осуществляется на поверхности раздела фаз.

В связи с тем что поверхность раздела фаз является реакционным пространством гетерогенной химической реакции, концентрацию газообразных и жидких веществ, участвующих во взаимодействии, измеряют количеством молей этих веществ, приходящихся на единицу реакционной поверхности (моль/м2 или моль/см2), и называют поверхностной концентрацией С$. Скорость гетерогенной химической реакции — средняя

или истинная

VKCT=±JЈL (V.18)

измеряется изменением поверхностной концентрации одного из веществ (газа или жидкости**), участвующих в реакции, за единицу времени; размерность скорости гетерогенной реакции моль/(м2-с) или моль/(см2»с).

Зависимость скорости гетерогенной химической реакции от поверхностной концентрации реагентов, так же как и зависимость скорости гомогенной реакции от объемной концентрации, определяется законом действующих масс (V.3). Так, например, зависимость скорости процесса Si (к) -f- 02 (г) — SiC>2 (к) при Т~ const от поверхностной концентрации кислорода имеет вид

* Для идеального газа, согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, р = RTC.

** Концентрация компонента, находящегося в твердой фазе, постоянна: C,s(tb) = const.

v = kCS(02),

где v — скорость реакции, моль/(м2-с); k — константа скорости, 1/с; С$(Ог)— поверхностная концентрация кислорода, моль/м .

Скорость гетерогенных взаимодействий часто снижается из-за того, что молекулы газообразного (или растворенного) реагента не успевают поступать из объема к реакционной поверхности. Чтобы скорость реакции при заданной температуре была максимальной, необходимо обеспечить интенсивный подвод реагента из объема V к реакционной поверхности 5. Стадия подвода реагента к поверхности раздела фаз часто является лимитирующей стадией гетерогенной реакции.

Скорость взаимодействия, протекающего в гетерогенной системе, зависит и от состояния реакционной поверхности, которое во многом определяется интенсивностью отвода от поверхности продуктов реакции. Последние иногда резко искажают свойства реакционной поверхности, изменяя

страница 55
< 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

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


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

 

 

Реклама
asus x99 e ws
паспорт гарантия стенд
http://www.cityglush.ru/remont-sistem-vykhlopa/remont-katalizatorov-zamena-katalizatora/mazda/
пример письма просьбы о помощи в русфонд

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
(18.12.2017)