химический каталог




Курс общей химии

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

ее природу. Так, например, ведет себя сульфат свинца, образующийся на поверхности раздела Pb — H2SO4 при реакции свинца с серной кислотой. Весьма существенно меняются свойства поверхности алюминия за счет образования на ней пленки AI2O3, малопроницаемой для кислорода, что значительно снижает скорость гетерогенной реакции: 4А1 -j- ЗО2 —v 2А12Оз- Стадия отвода реагента от поверхности раздела фаз также часто лимитирует процесс. Скорости подвода реагентов к реакционной поверхности и отвода от нее продуктов реакции (стадий переноса вещества) определяются процессами конвекции и диффузии; они зависят от вязкости среды и других факторов.

В некоторых случаях вычисляют скорость гетерогенного процесса, используя вместо поверхностной концентрации (из-за трудностей ее измерения) объемную концентрацию. Например, скорость реакции Si (к) -f- СЬ(г) —* Si02(k) рассчитывают по уравнению

v = kC(02),

где v — скорость реакции, моль/(л-с); k — константа скорости, 1 /с; С(Ог) — концентрация О2 в газообразной фазе над реакционной поверхностью, моль/л.

Измерение скорости гетерогенных реакций в моль/(л-с) приводит к тому, что v становится функцией площади реакционной поверхности S, так как чем больше эта площадь, тем больше и число столкновений молекул реагирующих веществ, находящихся в разных фазах гетерогенной системы. Следует отметить, что при Т ~ const на единице поверхности раздела фаз число столкновений молекул постоянно, и при правильном толковании закона действующих масс применительно к гетерогенным процессам скорость гетерогенной реакции (V.17) не зависит от площади поверхности раздела фаз, так же как скорость гомогенной реакции (V.18) не зависит от объема системы.

§ V.3. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Правило Вант-Гоффа. Скорость химической реакции зависит от температуры, причем при повышении температуры скорость реакции увеличивается. Голландский ученый Якоб Вант-Гофф показал, что при повышении температуры на десять градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2—4 раза;

vn=-vTly~lw, (V.19)

где Vj2 и vt, — скорости реакции при температурах Г2 и Т\; у — температурный коэффициент скорости реакции.

Из уравнения (V.19) следует, что температурный коэффициент скорости реакции у равен отношению vT2/vT„ когда Т2 — Т] = 10 К, т. е. коэффициент у показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 К.

При концентрациях реагирующих веществ 1 моль/л скорость реакции численно равна константе скорости к (см. § V. 1). Уравнение (V. 19) можно записать так:

у у

kTkTiy~±. (V.20)

Уравнение (V.20) показывает, что константа скорости зависит от температуры так же, как и скорость процесса.

Уравнение Аррениуса. Энергия активации химической реакции. Уравнения (V. 19) и (V.20) лишь приближенно оценивают зависимости v — f(T) и к — /{У). Функциональную зависимость константы скорости химической реакции к от температуры установил шведский ученый С. Аррениус (1889):

к = Ае-&. (V-21)

где Л — предэкспоненциальный множитель; Еа — энергия активации реакции; Т — абсолютная температура, К.

В химической кинетике часто пользуются уравнением Аррениуса в логарифмической форме:

lnft = - Ea/RT + InA (V.22)

Из уравнения (V.22) следует, что зависимость константы скорости химической реакции от температуры, построенная в координатах \пк — 1/Г, линейна (рис. V.3). Эта зависимость позволяет определить энергию активации реакции Еа по тангенсу угла наклона прямой и предэкспоненциальный множитель Л по отрезку, отсекаемому прямой на оси ординат, когда \/Т = 0.

Исследования советских химиков (В. И. Гольданский и сотр.) в области сверхнизких температур (ниже температуры кипения азота — 77 К) показали, что для ряда взаимодействий при сверхнизких температурах закон Аррениуса перестает действовать; это выражается в том, что завивиснмость 1п? от 1/T

Ink

f/T

Рис. V-3. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры

Рис. V.4. Зависимость константы скоростн реакции от температуры при отклонении от закона Аррениуса

(рис. V.4) становится нелинейной. Значения скоростей таких реакций при низких температурах (Т<Л0 К) на несколько порядков выше рассчитанных по уравнению Аррениуса.

В уравнение Аррениуса входят две величины; Еа и Л, являющиеся некоторыми характеристиками каждой реакции. Их физический смысл вытекает из следующих рассуждений. Необходимым условием начала химического взаимодействия между двумя молекулами должно быть их соударение. Однако не все соударения молекул заканчиваются актом химического взаимодействия, т. е. не все соударения эффективны. Более того, доля эффективных соударений от их общего числа, как правило, незначительна; большая часть столкновений между молекулами не приводит к реакции. В этом легко убедиться, вычислив на основании кинетической теории газов возможное число соударений молекул и соответствующую этому числу скорость реакции, а затем сравнить ожидаемую (в расчете на 100%-ную эффективность) скорость с

страница 56
< 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
склад для личного имущества москва
подарки для творчества детей
приглашение на 8 октября анна каренина мюзикл
ширмы 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
(05.12.2016)