- •Билет 1
- •Билет 2
- •Билет 3
- •Билет 4
- •1. Зависимость скорости реакции от температуры
- •Билет 5
- •Билет 6
- •Билет 7
- •Билет 8 и 9
- •Билет 11
- •Билет 12
- •Билет 12
- •Билет 15
- •Билет 16
- •Билет 17
- •Билет 18
- •Билет 19
- •Билет 20
- •Билет 21
- •Билет 22
- •Билет 23
- •Билет 24
- •Билет 25
- •Билет 27
- •Билет 28
- •Билет 29
- •Билет 31
- •Билет 33
- •Билет 35
- •Билет 36
- •Билет 38
- •Билет 39
- •Билет 40
- •Билет 41
- •Билет 42 методы защиты от коррозии металлов и сплавов
- •Билет 43
- •Билет 50
- •Практика
Билет 4
Правило Вант – Гоффа. Повышение температуры ускоряет большинство химических реакций. Согласно эмпирическому правилу Вант- Гоффа при повышении температуры на 10 К скорость многих реакций увеличивается в 2 – 4 раза
где v2 и v1 - скорости реакции при температурах Т2 и Т1, γ - коэффициент, значение которого для эндотермической реакции выше, чем для экзотермической. Для многих реакций γ лежит в пределах 2 – 4.
При концентрациях реагирующих веществ 1 моль/л скорость реакции численно равна константе скорости k. Правило Вант – Гоффа запишется так:
Уравнение показывает, что константа скорости зависит от температуры так же, как и скорость процесса.
Эти два уравнения можно использовать лишь для ориентировочных расчетов, так как точность их не очень высока.
Простой расчет показывает, что правило Вант-Гоффа при температурах вблизи 300 К выполняется, если энергии активации реакций находятся в диапазоне 50-100 кДж/моль.
Уравнение Аррениуса описывает температурную зависимость не только для простых химических процессов. Психологические исследования людей с разной температурой тела (от 36,4 до 39оС) показали, что субъективное ощущение времени (скорость отсчета тактов) и скорость забывания случайных последовательностей знаков описываются уравнением Аррениуса с энергией активации 190 кДж/моль [2].
Положительное значение энергии активации показывает, что на пути от исходных веществ к продуктам имеется энергетический барьер который не позволяет немедленно осуществляться всем термодинамически возможным реакциям.
Существуют реакции, которые замедляются при нагревании; их эффективная (полученная в результате измерения скорости процесса в целом) энергия активации отрицательна. В таких случаях стехиометрическое уравнение описывает сложный многостадийный процесс.Например, реакция
2NO + O2 = 2NO2
протекает в две стадии, первая из которых обратима:
2NO (NO)2
(NO)2 + O2 = 2NO2
1. Зависимость скорости реакции от температуры
Зависимость активности ферментов (скорости реакции) от температуры описывается колоколообразной кривой с максимумом скорости при значениях оптимальной температуры для данного фермента.
Закон о повышении скорости реакции в 2-4 раза при повышении температуры на 10°С справедлив и для ферментативных реакций, но только в пределах до 55-60°С, т.е. до температур денатурации белков. Наряду с этим, как исключение, имеются ферменты некоторых микроорганизмов, существующих в воде горячих источников и гейзеров.
При понижении температуры активность ферментов понижается, но не исчезает совсем. Иллюстрацией может служить зимняя спячка некоторых животных (суслики, ежи), температура тела которых понижается до 3-5°С. Это свойство ферментов также используется в хирургической практике при проведении операций на грудной полости, когда больного подвергают охлаждению до 22°С.
Билет 5
Активные и неактивные молекулы сосуществуют в максвелл-больцмановском равновесии. В этом случае скорость всего процесса в целом будет определяться концентрацией активных молекул, которая может быть вычислена по законам статистического ( максвелл-больцмановского) распределения.
Между активными и неактивными молекулами в данной химической системе существует подвижное равновесие, зависящее от температуры и других факторов.
Еа - энергия активации - это минимальная энергия (в расчете на 1 моль или 1 кмолъ), которой должны обладать реагирующие (исходные) частицы, чтобы столкновение между ними привело к реакции.
Энергия активации Еа имеет размерность энергия/моль и измеряется в единицах Дж/моль.