24.Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа.

Влияние температуры на скорость химической реакции определяется правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Математически это правило передается следующим уравнением: vt2 = vt1* g(t2-t1)/10; где vt1 и vt2 - скорости реакций при температурах t2 и t1; g - температурный коэффициент реакции - число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на каждые 10°C. Такая значительная зависимость скорости химической реакции от температуры объясняется тем, что образование новых веществ происходит не при всяком столкновении реагирующих молекул. Взаимодействуют только те молекулы ( активные молекулы), которые обладают достаточной энергией, чтобы разорвать связи в исходных частицах. Поэтому каждая реакция характеризуется энергетическим барьером. Для его преодоления молекуле необходима энергия активации - некоторая избыточная энергия, которой должна обладать молекула для того, чтобы ее столкновение с другой молекулой привело к образованию нового вещества. С ростом температуры число активных молекул быстро увеличивается, что приводит в резкому возрастанию скорости реакции по правилу Вант-Гоффа. Энергия активации для каждой конкретной реакции зависит от природы реагирующих веществ.

25. Влияние температуры на скорость химической реакции. Уравнение Аррениуса.

Объяснение зависимости скорости реакции от температуры было дано С.Аррениусом. К реакции приводит не каждое столкновение молекул реагентов, а только наиболее сильные столкновения. Лишь молекулы, обладающие избытком кинетической энергии, способны к химической реакции. С.Аррениус рассчитал долю активных (т.е. приводящих к реакции) соударений реагирующих частиц a, зависящую от температуры: - a = exp(-E/RT). и вывел уравнение Аррениуса для константы скорости реакции: k = koe-E/RT; где ko и E dзависят от природы реагентов. Е - это энергия, которую надо придать молекулам, чтобы они вступили во взаимодействие, называемая энергией активации.

26. Химическое равновесие в гомогенных и гетерогенных системах. Принцип Ле Шателье. Методы регулирования химических реакций.

Ле Шателье — Брауна принцип (принцип смещения равновесия), устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия. Так, при нагревании равновесной системы в ней происходят изменения (например, химические реакции), идущие с поглощением теплоты, а при охлаждении — изменения, протекающие с выделением теплоты. При увеличении давления смещение равновесия связано с уменьшением общего объёма системы, а уменьшению давления сопутствуют физические или химические процессы, приводящие к увеличению объема.

27.Катализаторы и каталитические системы. Механизм действия гомогенных катализаторов.

КАТАЛИЗАТОРЫ, в-ва, изменяющие скорость хим. р-ции или вызывающие ее, но не входящие в состав продуктов. Различают катализаторы гомог. и гетерог. катализа. Типичные катализаторы для гомог. катализа - протонные и апротонные к-ты, основания, нек-рые комплексы металлов, для гетерогенного - металлы, оксиды металлов, сульфиды и др. Р-ции одного и того же типа могут протекать в условиях как гомогенного, так и гетерог. катализа. Так, для кислотно-основных р-ций типичные катализаторы - р-ры к-т и оснований или твердые тела с кислотными (Аl2О3, ТiO2, ТhO2, алюмосиликаты, цеолиты и др.) или основными [CaO, BaO, MgO, Ca(NH2)2 и др.] св-вами. Для окислит.-восстановит. р-ций наиб. распространенными катализаторами являются переходные металлы (Pt, Pd, Ni, Fe, Co), оксиды (V2O5, MnO2, MoO3, Сr2О3), в т.ч. шпинели, сульфиды (MoS2, WS2, CoS), а также полупроводники, не имеющие в своем составе переходных элементов.

Все каталитические процессы подразделяют на две группы. К гомогенному катализу относятся процессы, в которых реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе и образуют гомогенную систему, например некоторые газофазные каталитические реакции, многие каталитические реакции в растворах. Примером гомогенной каталитической реакции является окисление оксида серы (IV) кислородом в присутствии оксида азота (VI)

Каталитические реакции протекают по слитной и стадийной схемам, обычно в разных температурных интервалах. По слитной схеме часто осуществляются гомогенные каталитические реакции при температурах 300…400К и ферментативные реакции. По стадийной схеме протекают, как правило гетерогенные каталитические реакции при температурах 600…800К.

Обе приведенные схемы отражают общую и характерную особенность механизма протекания каталитических реакций, а именно цикличность . в каталитических реакциях один и тот же активный центр или молекула катализатора может многократно (103-1011раз) вступать в химическое взаимодействие с молекулами реагента.