Введение в реакционную способность молекул.

реклама
Введение в реакционную
способность молекул.
• Константа скорости химической реакции
Уравнение Аррениуса. Способы
интенсификации химических процессов.
• Понятие о гомогенном, гетерогенном и
гомогенном и ферментативном катализе.
Биомиметика.
Скорость химических реакций
• Скорость химической реакции есть число
элементарных актов химической реакции,
происходящих в единицу времени в единице объема
(для гомогенных реакций) или на единице
поверхности (для гетерогенных реакций).
• Скорость химической реакции есть изменение
концентрации реагирующих веществ в единицу
времени.
N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)
Закон действующих масс
• В основе химической кинетики лежит т. н. основной
постулат химической кинетики:
• Скорость химической реакции прямо пропорциональна
произведению концентраций реагирующих веществ,
взятых в некоторых степенях.
• Т. е. для реакции
• аА + bВ + dD + ... ––> еЕ + ...
• можно записать:
Коэффициент пропорциональности k есть
константа скорости химической реакции.
Она численно равна скорости реакции при
концентрациях всех реагирующих
веществ, равных 1 моль/
• Этот закон называется законом действующих масс. Он
был экспериментально открыт и теоретически
обоснован в середине XIX столетия и получил свое
название от термина «действующая масса» – синонима
современного понятия «концентрация».
Пусть реакция происходит в некоторой точке R через
предшествующее взаимодействию столкновение.
Если молярные концентрации веществ А и В
выразить через их символы в квадратных скобках,
то вероятность нахождения веществ А в точке R
будет пропоциональна [A], т. е. ω(A)=α[A].
Вероятность ω(B) нахождения вещества в этой точке
равна ω(B) = β[B], а вероятность их одновременного
присутствия в точке R (точке столкновения) равна
произведению ω(A)∙ω(В) = α[A]∙β[B]. Поскольку
только часть столкновений приводит к химической
реакции, то скорость реакции образования АВ равна
VAB = γ∙α[A]∙β[B] = γαβ[A][B]. Обозначив γ·α·β = k,
получаем для реакции A + B, VAB = k [A] [B]
Температура и скорость реакции
• Почти все химические реакции при
повышении температуры идут быстрее
•ВАНТ-ГОФФА ПРАВИЛО
- повышение температуры
на 10° приводит к
увеличению скорости в 2–4
раза.
ВАНТ-ГОФФ Якоб Хендрик
Нобелевская премия по химии (1901)
Уравнение Аррениуса
При фиксированной температуре реакция возможна, если
взаимодействующие молекулы обладают определенным
запасом энергии. Аррениус эту избыточную энергию назвал
энергией активации, а сами молекулы активированными.
Если Ea = 50–100 кДж ∙ моль–1
АРРЕНИУС Сванте Август
то выполняется Правило
Нобелевская премия по химии (1903). Вант-Гоффа
Энергетическая диаграмма
химической реакции
изобара
Вант-Гоффа
СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Повышение температуры
Увеличение давления
Использование более активных химических агентов
Применение катализаторов
Молекулярная организация каталитической системы
Катализ
Некаталитическая
реакция
A+B  C
Каталитическая
реакция
A+B +K(ABK)
(ABK)  C
Скачать