A kémiai reakciók sebessége. A kémiai reakciók sebessége A nitrogén és a hidrogén reakciósebessége csökkenni fog, ha
A kémiai reakció sebessége egyenlő a reakciótér egységnyi idő alatti mennyiségének változásával A kémiai reakció típusától függően (homogén vagy heterogén) a reakciótér jellege megváltozik. A reakcióteret általában annak a területnek nevezik, amelyben a kémiai folyamat lokalizálódik: térfogat (V), terület (S).
A homogén reakciók reakciótere egy reagensekkel megtöltött térfogat. Mivel az anyag mennyiségének az egységnyi térfogathoz viszonyított arányát koncentrációnak (c) nevezzük, a homogén reakció sebessége megegyezik a kiindulási anyagok vagy reakciótermékek koncentrációjának időbeli változásával. Vannak átlagos és pillanatnyi reakciósebességek.
Az átlagos reakciósebesség:
ahol c2 és c1 a kiindulási anyagok koncentrációja a t2 és t1 időpontokban.
A „-” mínusz jel ebben a kifejezésben akkor kerül elhelyezésre, amikor a sebességet a reagensek koncentrációjának változásán keresztül találjuk meg (ebben az esetben Dс< 0, так как со временем концентрации реагентов уменьшаются); концентрации продуктов со временем нарастают, и в этом случае используется знак плюс «+».
Reakciósebesség be pillanatnyilag az idő vagy a pillanatnyi (valós) reakciósebesség v egyenlő:
A reakciósebesség SI-ben mértékegysége [mol × m-3 × s-1], egyéb mértékegységei [mol × l-1 × s-1], [mol × cm-3 × s-1], [mol ×cm –Z×min-1].
A heterogén kémiai reakció sebessége v A reaktáns mennyiségének (Dn) egységnyi idő alatt (Dt) per egységnyi határfelületi terület (S) változásának nevezzük, és a következő képlettel határozzuk meg:
vagy származékon keresztül:
A heterogén reakciósebesség mértékegysége mol/m2 ×s.
1. példa. A klórt és a hidrogént összekeverjük egy edényben. A keveréket felmelegítettük. 5 másodperc elteltével a hidrogén-klorid koncentrációja az edényben 0,05 mol/dm3 lett. Határozza meg a hidrogén-klorid képződésének átlagos sebességét (mol/dm3 s).
Megoldás. Meghatározzuk a hidrogén-klorid koncentráció változását az edényben 5 másodperccel a reakció megkezdése után:
ahol c2, c1 a HCl végső és kezdeti moláris koncentrációja.
Dc (HCl) = 0,05 - 0 = 0,05 mol/dm3.
Számítsuk ki a hidrogén-klorid képződés átlagos sebességét a (3.1) egyenlet segítségével:
Válasz: 7 = 0,01 mol/dm3 ×s.
2. példa 3 dm3 térfogatú edényben a következő reakció megy végbe:
C2H2 + 2H2®C2H6.
A hidrogén kezdeti tömege 1 g 2 s a reakció megkezdése után, a hidrogén tömege 0,4 g. Határozzuk meg a C2H6 képződésének átlagos sebességét (mol/dm"×s).
Megoldás. A reakcióba belépő hidrogén tömege (mpror (H2)) egyenlő a hidrogén kezdeti tömege (miout (H2)) és a nem reagált hidrogén végső tömege (tk (H2)) különbségével:
tpror.(H2)= tiskh(H2)-mk(H2); tpror (H2) = 1-0,4 = 0,6 g.
Számítsuk ki a hidrogén mennyiségét:
= 0,3 mol.
Határozza meg a képződött C2H6 mennyiségét:
Az egyenlet szerint: 2 mol H2®-ből 1 mol C2H6 képződik;
Feltétel szerint: 0,3 mol H2-ből ® x mol C2H6 keletkezik.
n(C2H6) = 0,15 mol.
Kiszámoljuk a képződött C2H6 koncentrációját:
Megtaláljuk a C2H6 koncentráció változását:
0,05-0 = 0,05 mol/dm3. Számítsuk ki a C2H6 képződésének átlagos sebességét a (3.1) egyenlet segítségével:
Válasz: =0,025 mol/dm3 ×s.
A kémiai reakció sebességét befolyásoló tényezők . A kémiai reakció sebességét a következő fő tényezők határozzák meg:
1) a reagáló anyagok jellege (aktivációs energia);
2) a reagáló anyagok koncentrációja (a tömeghatás törvénye);
3) hőmérséklet (van't Hoff-szabály);
4) katalizátorok jelenléte (aktivációs energia);
5) nyomás (gázokat érintő reakciók);
6) az őrlés mértéke (reakciók szilárd anyagokkal);
7) a sugárzás típusa (látható, UV, IR, röntgen).
A kémiai reakció sebességének a koncentrációtól való függését a kémiai kinetika alaptörvénye - a tömeghatás törvénye - fejezi ki.
A tömeg cselekvés törvénye . 1865-ben N. N. Beketov professzor állított fel először egy hipotézist a reaktánsok tömege és a reakcióidő közötti mennyiségi összefüggésről: „...a vonzás arányos a ható tömegek szorzatával. Ezt a hipotézist megerősítette a tömeghatás törvénye, amelyet 1867-ben két norvég kémikus, K. M. Guldberg és P. Waage hozott létre. A tömeghatás törvényének modern megfogalmazása a következő: állandó hőmérsékleten a kémiai reakció sebessége egyenesen arányos a reagáló anyagok koncentrációinak szorzatával, a reakcióegyenletben szereplő sztöchiometrikus együtthatókkal egyenlő hatványokban.
Az aA + bB = tM + nN reakcióhoz a tömeghatás törvényének kinetikai egyenlete a következő:
, (3.5)
ahol a reakciósebesség;
k- arányossági együttható, amelyet a kémiai reakció sebességi állandójának neveznek (= 1 mol/dm3-nél k számszerűen egyenlő ); - a reakcióban részt vevő reagensek koncentrációja.
A kémiai reakció sebességi állandója nem függ a reagensek koncentrációjától, hanem a reaktánsok jellege és a reakciókörülmények (hőmérséklet, katalizátor jelenléte) határozzák meg. Adott körülmények között végbemenő konkrét reakció esetén a sebességi állandó egy állandó érték.
3. példaÍrja fel a reakció tömeghatás törvényének kinetikai egyenletét:
2NO (g) + C12 (g) = 2NOCI (g).
Megoldás. Ennek a kémiai reakciónak a (3.5) egyenlete a következő:
.
Heterogénnek kémiai reakciók A tömeghatás törvényének egyenlete csak azoknak az anyagoknak a koncentrációját tartalmazza, amelyek gáz vagy folyékony fázisban vannak. Egy anyag koncentrációja a szilárd fázisban általában állandó, és beleszámít a sebességi állandóba.
4. példaÍrja fel a reakciók tömeghatás törvényének kinetikai egyenletét:
a) 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s);
b) CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g).
Megoldás. A (3.5) egyenlet ezekre a reakciókra a következő formában lesz:
Mivel a kalcium-karbonát szilárd anyag, amelynek koncentrációja a reakció során nem változik, így pl. ebben az esetben a reakciósebesség egy bizonyos hőmérsékleten állandó.
5. példa Hányszorosára nő a nitrogén-monoxid (II) oxigénnel való oxidációjának sebessége, ha a reagensek koncentrációját megkétszerezzük?
Megoldás. Felírjuk a reakcióegyenletet:
2NO + O2= 2NO2.
Jelöljük a reagensek kezdeti és végső koncentrációit c1(NO), cl(O2) és c2(NO), c2(O2)-ként. Ugyanígy jelöljük a kezdeti és végső reakciósebességet: vt, v2. Ezután a (3.5) egyenlet felhasználásával megkapjuk:
.
A feltétel szerint c2(NO) = 2c1 (NO), c2(O2) = 2c1(O2).
Azt találjuk, hogy v2 =к2 × 2cl(O2).
Határozza meg, hányszorosára nő a reakciósebesség:
Válasz: 8 alkalommal.
A nyomásnak a kémiai reakció sebességére gyakorolt hatása a gázokat érintő folyamatok esetében a legjelentősebb. A nyomás n-szeres változása esetén a térfogat csökken, a koncentráció pedig n-szeresére nő, és fordítva.
6. példa. Hányszorosára nő az A + B = C egyenlet szerint reagáló gáznemű anyagok közötti kémiai reakció sebessége, ha a rendszerben megkétszerezzük a nyomást?
Megoldás. A (3.5) egyenlet segítségével kifejezzük a reakciósebességet a nyomás növelése előtt:
.
A nyomás növekedése után a kinetikai egyenlet a következő formában lesz:
.
A nyomás 2-szeres növekedésével a Boyle-Mariotte törvény szerinti gázkeverék térfogata (рУ = const) is 2-szeresére csökken. Következésképpen az anyagok koncentrációja 2-szeresére nő.
Így c2(A) = 2c1(A), c2(B) = 2c1(B). Majd
Meghatározzuk, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő a nyomás növekedésével.
Méret: px
Kezdje a megjelenítést az oldalról:
Átirat
1 Reakciósebesség, függése a különböző tényezőktől 1. A reakciósebesség növeléséhez a nyomás növelése, szén-monoxid hozzáadása (1v) a rendszer lehűtése, a szén-monoxid eltávolítása (1v) 2. A nitrogén reakciójának sebessége hidrogénnel nem függ a katalizátor nyomásának hőmérsékletétől a reakciótermék mennyisége 3. A szén oxigénnel való reakciójának sebessége nem függ a teljes nyomás hőmérsékletétől, a szén finomságától, a reakció mennyiségétől termék 4. A H 2 + Cl 2 = 2HCl + Q reakció sebességének csökkentéséhez csökkenteni kell a hőmérsékletet, növelni kell a nyomást, csökkenteni kell a hidrogén-klorid koncentrációját, növelni a hidrogén koncentrációját 5. A sebesség növelése a reakcióból ZN 2 + N 2 = 2NH 3 + Q le kell hűteni a rendszert csökkenteni kell a nyomást eltávolítani ammóniát adjunk hozzá hidrogént 6. A nitrogén és a hidrogén reakciójának sebességét a következőképpen határozzuk meg:
2 7. A szén-monoxid oxigénnel való reakciójának sebességét 8. A legnagyobb sebességgel at szobahőmérsékletű cink (granulátum) és oxigén kölcsönhatásba lép cink (granulátum) és sósav cink (por) és oxigén cink (por) és sósav 9. Cink és oxigén reagál a legnagyobb sebességgel szobahőmérsékleten, sósav és nátrium-karbonát oldat, nátrium-lúg és alumínium-oxid kalcium és víz 10. A nitrogén és a hidrogén reakciósebessége megnő, ha a keveréket hevített vason vezetjük, ammóniát adagolunk, lehűtjük, növeljük a reakcióedény térfogatát 11. A szén-monoxid reakciósebessége ( ii) oxigénnel csökken hevítéskor, gázokat vezetve a felmelegített platinán, hozzáadva szén-dioxid a reakcióedény térfogatának növelése 12. A reakció sebessége nő oxigén hozzáadásával réz(ii)-oxid
3 ammónia nitrogén 13. A reakció sebessége nő hidrogén víz hozzáadásával nitrogén-monoxid(ii) ammónia 14. A cink és a sósav reakciósebessége csökken, ha cinket őrölnek HCl hozzáadásával, ha melegítik 15. A sebesség A cink és a sósav reakciója növekszik a cink őrlésével az oldat hűtésekor, amikor az oldatot idővel hígítjuk 16. A reakcióban a bomlási sebesség 0,016 mol/(l perc). Mekkora a képződés sebessége (mol/(l perc)-ben)? 0,008 0,016 0,032 0, A reakcióban a képződés sebessége 0,012 mol/(l perc). Mekkora a bomlás sebessége (mol/(l perc)-ben)? 0,006 0,012
4 0,024 0, Az elemi reakció sebessége a következőképpen függ a koncentrációktól: 19. Az elemi reakció sebessége a következőképpen függ a koncentrációktól: 20. Az és és és a legnagyobb sebességgel reagálnak szobahőmérsékleten 21. 22 reakcióba lép a vízzel a legnagyobb sebességgel szobahőmérsékleten A magnézium kölcsönhatása vízzel, cink híg ecetsavval, ezüst-nitrát oldata réz sósavval és oxigénnel történik a legnagyobb sebességgel szobahőmérsékleten.
5 23. Az egyszerű anyagokra bomlási reakció sebessége növekszik hozzáadással, nyomásnöveléssel, hűtéssel, a reakcióedény térfogatának növelésével 24. Az oktánszámú krakkolási reakció sebessége a gázfázisban hűléssel, hozzáadással, nyomásnöveléssel nő, a reakcióedény térfogatának növelése 25. A kémiai reakció sebességének növeléséhez növelni kell a hőmérsékletet, hidrogén-jodid hozzáadásával csökkenteni kell a nyomást növelni a reakcióedény térfogatát 26. Melyik állítás hamis a katalizátorokkal kapcsolatban? A katalizátorok részt vesznek egy kémiai reakcióban A katalizátorok megváltoztatják a kémiai egyensúlyt A katalizátorok megváltoztatják a reakció sebességét A katalizátorok felgyorsítják az előre és fordított reakciókat is 27. A foszfor és az oxigén közötti reakció sebessége oxigén és nitrogén-oxid (II) kén és hidrogén között magnézium és salétromsav 28 A kémiai reakció sebességét nem befolyásolja az ammóniakoncentráció változása
6 nyomású hidrogén koncentráció hőmérséklet 29. A reakció a hidrogén és a fluor bróm jód klór között a legalacsonyabb sebességen megy végbe 30. A kémiai reakció sebességének növeléséhez növelni kell a vasionok koncentrációját a vasat összetörni a hőmérsékletet csökkenteni a koncentrációt sav 31. A legnagyobb sebességgel a hidrogén reagál brómmal jóddal fluor klórral 32. Szobahőmérsékleten a hidrogén legaktívabban a kénnel, nitrogénnel, klórral, brómmal reagál 33. A vas és a sósavoldat közötti reakció sebessége csökken a hőmérséklet növelése, a sav hígítása, a sav koncentrációjának növelése, a vas aprítása 34. Az etil-acetát hidrolízisreakciójának sebességének növeléséhez ecetsavat kell hozzáadni, etanolt melegíteni kell az oldatot növelni a nyomást 35. legnagyobb sebességnél normál körülmények között a víz kölcsönhatásba lép
7 kalcium-oxid vas szilícium-oxid (IV) alumínium 36. A reakció sebessége nő a koncentráció növekedésével csökkenő hőmérséklet növekvő nyomás növekvő hőmérséklet 37. A nitrogén koncentrációjának növelése növeli a reakció sebességét 38. A cink sósavval való reakciójának sebessége nem függ a savhőmérséklet nyomás nyomás érintkezési felület reagensek koncentrációjáról 39. A kölcsönhatás 40. A kémiai reakció sebessége nő a foszfor hozzáadásával növeli az oxigén koncentrációját növeli a foszfor-oxid koncentrációját (V) csökkenti a térfogatát felvett oxigén 41. A reakciósebesség növelését elősegíti: a nyomás növelése a reakcióelegy hűtése
8 kén hozzáadása a hőmérséklet növeléséhez 42. A legnagyobb sebességen a 43 közötti reakció. A legnagyobb sebességen szobahőmérsékleten a reakció 44. A kémiai reakció sebességének növelése érdekében növelni kell a króm növekedését a hidrogénionok koncentrációja csökkenti a hőmérsékletet növeli a hidrogén koncentrációját a legnagyobb sebességgel a hidrogén-bromid kölcsönhatásba lép az oxiddal vas (III) fém cink fém nikkel bárium-hidroxid oldat 46. A kémiai reakció sebessége nem függ a sósav koncentrációjától a hidrogén sav hőmérséklete a magnézium őrlési foka 47. A kén és vas közötti reakció sebessége a szilícium és az oxigén között a hidrogén és az oxigén nem függ a cink és a sósav reagensek érintkezési felületének növekedésétől
a reakció szobahőmérsékleten megy végbe 51. A reakció a legnagyobb sebességgel szobahőmérsékleten megy végbe 52. A reakciósebesség növekedését elősegítik: csökkenő nyomás Csökkenő koncentráció hűtés a rendszer hőmérséklete emelkedik 53. A reakció sebessége cink és sósav oldat között A sav mennyisége csökken, ha a reakcióelegyet felmelegítjük és a savat hígítjuk
10 engedje át a hidrogén-kloridot a reakcióelegyen, használjon 54-es cinkport. Szobahőmérsékleten a kálium-kalcium-magnézium-alumínium a legmagasabb, 55-ös sebességgel reagál a vízzel. Az 1-bróm-propán hidrolízisreakciójának sebességének növelése érdekében savat kell hozzáadni. , csökkenti az 1-brómpropán koncentrációját, növeli a hőmérsékletet, növeli a propanol koncentrációját 56. A magnézium és a réz-szulfát oldat közötti reakció sebessége nem függ a só koncentrációjától, a reakcióedény térfogatának hőmérsékletétől , a reagensek érintkezési felülete 57. A legnagyobb sebességgel a sósav kölcsönhatásba lép fém cinkkel, nátrium-hidroxid oldattal, fémvassal, szilárd vas(II)-karbonáttal
A20. feladatok a kémiában 1. A nitrogén és a hidrogén reakciójának sebessége csökken 1) a hőmérséklet csökkenésével 2) a nitrogénkoncentráció növekedésével 3) a katalizátor használatával 4) a nyomás növekedésével Befolyásoló tényezők
1. A javasolt anyagok listájából válasszon ki két olyan anyagot, amelyek mindegyikével a vas melegítés nélkül reagál. cink-klorid réz(ii)-szulfát tömény salétromsav híg sósav
Teszt: "A kémiai reakció sebessége." Tesztfelelős: Dátum: 1. feladat Képlet a homogén reakció sebességének meghatározásához 1) 2) 3) 4) 2. feladat Matematikai kifejezés Van't Hoff szabály 1) 2) 3) 4) Feladat
Feladatok 5. Egyszerű és összetett anyagok. Szervetlen anyagok 1. Anyagok, amelyek képlete és jelentése amfoter-hidroxid és sav-amfoter-hidroxid és só, bázis és sav
A bázisok és savak kémiai tulajdonságai 1. A kálium-hidroxid oldata reagál egy oldattal 2. A kénsav oldata reagál az oldattal 3. A kénsav oldata nem reagál 4. A réz(ii)-hidroxid reagál
A kémia A8-as feladatai 1. A cink reakcióba lép az oldattal A fémek reakcióba lépnek kevésbé aktív fémek sóival. A Mg, Na, Ca aktívabb fémek, mint a cink, így ezekkel a sókkal nem lehetséges a reakció.
1. A javasolt listából válasszon ki két oxidot, amelyek reagálnak sósavoldattal, de nem reagálnak nátrium-hidroxid oldattal. CO SO 3 CuO MgO ZnO 2. Válasszon ki kettőt a listából
"Reverzibilis és irreverzibilis kémiai reakciók. Kémiai egyensúly. A kémiai egyensúly eltolódása különböző tényezők hatására.". Tesztfelelős: Dátum: 1. feladat A víz képlete előtti együttható
Kémiai problémák gyűjteménye a 9. orvosi osztály számára, összeállította Gromchenko I.A. Moszkvai Oktatási Központ 109 2012 Az oldott anyag tömeghányada. 1. 250 g oldat 50 g nátrium-kloridot tartalmaz. Határozza meg
2016 1. 4,2 g lítiumot feloldottunk 250 ml vízben, majd hozzáadtunk 200 g 20%-os réz(ii)-szulfát oldatot. Határozza meg a só tömeghányadát a kapott oldatban
Feladatbank 11. évfolyam kémia 1. Az elektronikus konfiguráció megfelel az ionnak: 2. A részecskék és és és azonos konfigurációjúak 3. A magnézium atomjai és hasonló konfigurációjú a külső energiaszint
1. Vizes oldatok és és és kölcsönhatása során nem képződik csapadék 2. Vizes oldatok és és és kölcsönhatása során nem képződik csapadék 3. A kölcsönhatás során az ioncserélő reakcióban víz képződik és és és
Feladatok 9. Egyszerű anyagok kémiai tulajdonságai: fémek és nemfémek 1. A vas reakcióba lép kalcium-kloriddal, brómmal, nátrium-oxiddal, nátrium-hidroxiddal 2. A klór reakcióba lép salétromsavval, szulfáttal
Feladatlap bankkémia 9. évfolyam 1. Egy elemnek három elektronja van a 2. energiaszinten. Az elem rendszáma 3 5 7 13 2. Hány elektron van a rendszámú elem külső szintjén
Előkészületi feladatok 1. Vas(II)-szulfid oxigénben történő elégetésekor 28 liter kén-dioxid szabadult fel (normál körülmények között). Számítsa ki az eredeti vasvegyület tömegét grammban! Válasz
A szervetlen anyagok különböző osztályai közötti kapcsolatot megerősítő reakciók. 1. A nátriumot kénnel olvasztották össze. A kapott vegyületet sósavval kezeljük, és a keletkező gáz teljesen reagál
A KÉMIA ELMÉLETI ALAPJAI 1. Az inert gáz elektronikus konfigurációja az ion 1) Fe 3+ 2) Fe 2+ 3) Co 2+ 4) Ca 2+ 2. Az inert gáz elektronikus konfigurációja az ion 1) O 2-2) S 2+ 3 ) Si 2+ 4) Br +
A helyes döntés A 31. feladat négyes egyenleteket tartalmazzon Az egyes reakcióegyenletek helyes rögzítéséért 1 pont jár. A feladat elvégzéséért maximum 4 pontot kaphatsz. Mindegyik igaz
Kód 1. rész 2. rész C1 C2 C3 C4 C5 C6 Ʃ Végeredmény Végpontszám (100 pontból) (10 pontból) 10. FH és HB osztályba jelentkezők felvételi munkája Megoldás (a helyes válaszok félkövérrel vannak kiemelve)_
1. Az alábbi elemek közül melyik a legjellemzőbb nem fém? 1) Oxigén 2) Kén 3) Szelén 4) Tellúr 2. Melyik elem elektronegativitása a legnagyobb? 1) Nátrium
17. Minták kémiai folyamatok. A kémiai reakció sebességének fogalma. A kémiai reakció sebességének változását befolyásoló tényezők A kémiai reakció sebessége a koncentráció változásának aránya
1743654. lehetőség 1. Határozza meg, hogy a jelzett elemek közül két elem mely atomjaiban van alapállapotban egy páratlan elektron. 2. Írja be a válaszmezőbe a kiválasztott elemek számát! Válasszon ki három elemet
B5. feladatok kémiából 1. Párosítsa az oxid nevét és azon anyagok képleteit, amelyekkel kölcsönhatásba léphet! OXID NEVE A) kálium-oxid szén-monoxid(ii) B) króm-oxid(iii) oxid
Feladatok A19 kémiából 1. A nátrium-oxid kölcsönhatása vízzel a következő reakciókra vonatkozik: 1) kapcsolat, irreverzibilis 2) csere, reverzibilis 3) kapcsolat, reverzibilis 4) csere, irreverzibilis A nátrium-oxid bázikus
A9 kémiai feladatok 1. Melyik oxid reagál oldattal, de nem reagál oldattal? MgO Bázikus oxid, mivel a Mg +2 oxidációs fokú fém. A bázikus oxidok reakcióba lépnek savakkal, savas oxidokkal,
1. Mekkora a szénatom magjának töltése? 1) 0 2) +6 3) +12 4) -1 2. Mi a közös a 12 6C és 11 6C atomokban? 1) Tömegszám 2) Protonok száma 3) Neutronok száma 4) Radioaktív tulajdonságok Belépési vizsgálatok
1. Milyen típusú kémiai kötés található a bárium-oxidban? kovalens nempoláris fém kovalens poláris ionos 2. Milyen típusú kémiai kötés van a klór-oxidban(vii)? kovalens poláris ionos kovalens
KÉMIAI VIZSGÁLATI VIZSGÁLAT (KÜLSŐ 9. OSZTÁLY) 1. Kémiai reakció, amely csapadék képződésével megy végbe a) h 2 SO 4 + BaCl 2 b) HNO 3 + KOH c) HCl + CO 2 d) HCl + Ag 2. az anyagok közül melyik a) karbonát
Nyári feladatok a kémiából: 1. Milyen mennyiségű CO 2 anyag tartalmaz annyi oxigénatomot, mint amennyi 160 g SO 3 anyagban van? 2. Milyen kémiai mennyiségben tartalmaz CH 4 anyagot
Feladatok 3. Molekulák szerkezete. Kémiai kötés 1. Milyen típusú kémiai kötés található a bárium-oxidban? kovalens nempoláris fém kovalens poláris ionos 2. Milyen típusú kémiai kötés van a klór-oxidban(vii)?
Feladatok 11. Bázisok kémiai tulajdonságai. A savak kémiai tulajdonságai 1. A kálium-hidroxid oldat reagál 2. A kénsav oldat reagál egy oldattal 3. A kénsav oldata nem reagál
1. A javasolt listából válasszon ki két olyan vegyületet, amelyben ionos kémiai kötés van jelen. 2. Hidrogénkötés jön létre a metanol hidrogénmolekulái között toluol metanol metanolsav
Szövetségi Halászati Ügynökség Szövetségi Állami Költségvetési oktatási intézmény magasabb szakképzés"Asztrahán állam műszaki egyetem» Fejlesztés
5. lehetőség 1. rész Az M I válaszlapon jelen rész feladatainak kitöltésekor az Ön által elvégzett feladat száma alá (A1 - A30) tegye az „x” jelet a négyzetbe, amelynek száma megfelel a számnak. az általad választott közül
A11. feladatok a kémiából 1. A vas(II)-szulfid két anyag mindegyikének oldatával reagál: A vas(II)-szulfid egy oldhatatlan só, így nem lép reakcióba más sókkal, hanem reagál.
Kémiai reakció. A kémiai reakciók körülményei és jelei. Kémiai egyenletek 1. Melyik egyenlet felel meg a bomlási reakciónak? 2. Milyen egyenlet felel meg a cserereakciónak? 3. Melyik
1. A főbb tulajdonságokat az elem külső oxidja mutatja: 1) kén 2) nitrogén 3) bárium 4) szén 2. Melyik képlet felel meg az elektrolitok disszociációs fokának kifejezésének: 1) α = n \n 2) V m = V\n 3) n =
1. Mekkora az oxigénatom magjának töltése? 1) 2 2) +6 3) +7 4) +8 2. Mi a közös az 1 1H, 2 1H, 3 1H atomokban? 1) Tömegszám 2) Protonok száma 3) Neutronok száma 4) Radioaktív tulajdonságok Belépési tesztek
Feladatok A25 kémiából 1. Oxidáló tulajdonságok kénsav reakcióban nyilvánul meg, melynek sémája: Az oxidálószerek elektronokat fogadnak be és csökkentik az oxidációs állapotot. A kénsav oxidáló hatású lehet
Kémia 11. osztály. Demo verzió 3 (45 perc) 3 Diagnosztikai tematikus munka 3 a KÉMIAI Egységes Államvizsgára készülő „Az anyagok szerkezete: atomszerkezet, kémiai kötés, kristályos” témakörökben.
4. Feladatok egy keverékben lévő kémiai vegyület tömegének (térfogatának, mennyiségének), a reakciótermék tömeg (térfogat) hányadának és tömeghányadának (tömeg) megkeresésére. A probléma megoldását elemzéssel kell kezdeni
1. teszt Periodikus törvény és periodikus rendszer kémiai elemek. Az atom szerkezete. 1. Miben különböznek egyazon elem izotópjainak atomjai? 1) a protonok száma; 2) a neutronok száma; 3) elektronok száma;
C2 feladatok kémiából 1. Adott anyagok: foszfor, klór, vizes oldatok kénsav és kálium-hidroxid. 1. 2. 3. 4. 2. Adott: hidrogén-bromid, nátrium-permanganát, nátrium-hidroxid és bróm. Rögzítve
9. osztály 1. Melyik anyagból 1 mól disszociál, akkor keletkezik a legtöbb (mólban kifejezett) ion? 1. Nátrium-szulfát 2. Vas(III)-klorid 3. Nátrium-foszfát 4. Kobalt(II)-nitrát 2. Adja meg a vegyületeket
9. évfolyamos tanulók középszintű bizonyítványának (családi nevelés és önképzés formájában) tesztelő anyagok bemutató változata KÉMIÁBAN 4 5 A fő alcsoport V (A) csoport 4. periódusában
OLIMPIA LEVELEZŐI FORDULÓJÁNAK FELADATAI „FIATAL TEHETSÉGEK. KÉMIA" 2009/2010 TANÉV A válaszfájlban szereplő feladatokra kell válaszolni! Az 1-20. feladatokban ki kell választani egyet vagy többet helyes opciók
2017-2018-as tanév 11. évfolyam kémia középfokú képesítésének bemutató változata 1. Feladat Határozza meg, hogy a sorozatban feltüntetett két elem közül melyik atomnak van egy külső energiaszinten.
1. Feladat. Adott az elektronok elhelyezkedése a vasatom 3. és 4. elektronszintjén: A latin betűkkel jelölt elektronok közül melyik felel meg az alábbi kvantumszámoknak? n=3; l =
Számítási feladatok megoldása 1. 160 g 10 %-os bárium-nitrát oldat és 50 g 11 %-os tömegarányú kálium-kromát oldat öntésekor csapadék képződik. Számítsa ki a kapott kálium-nitrát tömeghányadát!
1. Milyen egyenlet felel meg a bomlási reakciónak? 2. Milyen egyenlet felel meg a cserereakciónak? 3. Milyen egyenlet felel meg a helyettesítési reakciónak? 4. Változással járó bomlási reakcióban
KÉMIAI Opció 0000 Utasítások a jelentkezőknek 3 óra (180 perc) áll rendelkezésre a vizsgamunka elvégzésére. A munka 2 részből áll, ebből 40 feladat. Ha a feladatot nem lehet azonnal elvégezni,
Számítási problémák be szervetlen kémia 1. A fém tömeghányada a fémet jellemző oxidösszetételben: 71,4%. Válassza ki a következő állításokat: a) NEM redukált hidrogénnel a felhasznált oxidból b)!
FIPI Trial OGE 2018 kémiában Az 1. képzési verzió: Mustafina Ekaterina Andreevna készítette
A „Fokozott összetettségű problémák megoldása” szabadon választható tantárgy értékelő anyagai 0 osztályhoz Feladatszám Bevitel ellenőrzés Tartalmi elemek és a végzettek felkészültségi szintjére vonatkozó követelmények kodifikátora
Jegyek kémiából 8. évfolyamon átvezető vizsgára 1. jegy 1. Kémia tantárgy. Anyagok. Az anyagok egyszerűek és összetettek. Az anyagok tulajdonságai. 2. Savak. Osztályozásuk és tulajdonságaik. 2. jegy 1. Anyagok átalakulása.
A21. feladatok a kémiából 1. A rendszerben a kémiai egyensúly a reakciótermékek felé tolódik el 1) növekvő nyomással 2) növekvő hőmérséklettel 3) csökkenő nyomással 4) katalizátor segítségével.
Kémia 9. osztály. 5. bemutató verzió (90 perc) 1 Diagnosztikai tematikus munka 5 a KÉMIAI OGE előkészítése során a „Nem fémek IVA VIIA csoportok” témakörben Periódusos rendszer kémiai elemek D.I.
Ioncsere reakciók: az elkészítési feladatok 1. Az Y anyag oldatából néhány cseppet egy kémcsőbe csepegtettünk X sóoldattal. A reakció eredményeként csapadék szabadul fel. A javasolt listából
Az atomszerkezet és időszakos törvény D.I. Mengyelejev 1. A 3. periódusban, IIA csoportban található kémiai elem atommagjának töltése egyenlő: 1) +12 2) +2 3) +10 4) +8 2. Mekkora a töltés az atommag (+Z),
Kémia feladat a 10. évfolyamba lépőknek 2018.03.31.1. lehetőség 1. Hogyan kell végrehajtani a következő átalakításokat: klór - hidrogén-klorid - rubídium-klorid - klór? Írja fel a reakcióegyenleteket 2. Oxigén keveréke és
A 11. évfolyamos tanulók kémia középfokú minősítésének lebonyolításához szükséges zárómunka specifikációja 1. A munka célja A munka az egyéni záróellenőrzési eljárást hivatott lefolytatni.
1. lehetőség A A rész 1. A foszforatom magjának töltése 1) + 5; 2) +15; 3) +16; 4) +3 A 2. Az Mg-AI-Si sorozatban a tulajdonságok 1) fémesről nemfémesre 3) savasról bázikusra 2) bázikusról bázikusra változnak.
Feladatok 10. Oxidok kémiai tulajdonságai 1. A kén(vi)-oxid reakcióba lép nátrium-nitráttal, klórral, alumínium-oxiddal, szilícium-oxiddal 2. A kén(iv)-oxid reakcióba lép réz(ii)-szulfid szén-oxigénnel
Vas 1. 7. Helyesek? a következő ítéleteket a vas- és alumínium-oxidok tulajdonságairól? V. Az alumínium és a vas is stabil oxidokat képez +3 oxidációs állapotban. B. A vas(III)-oxid amfoter. 2.
Önkormányzati autonóm oktatási intézmény alap középiskola Zarubino községben Kémia jegyek Kémiai tanár Somova N.Kh. 2012 Vizsgadolgozatok kémiából Elméleti
1. KÖVETELMÉNYEK A VÉGZETT KÉPZÉS SZINTJÉNEK A kémia tanulás eredményeként a hallgatónak: ismernie/értenie kell: - vegyjeleket: kémiai elemek jeleit, képleteket. vegyszerekés kémiai egyenletek
4.1.3 A 11. osztály feladatai 1. Az egyik fontos jellemzőit kovalens kötés a hossza. Az alábbi kapcsolatok közül melyiknek van minimális kommunikációs hossza? 1. HF 2. HCl 3. HBr 4. HI 2. Nagy mennyiség
KÉMIA, 11. évfolyam 1. lehetőség, 2014. március Területi diagnosztikai munka a KÉMIA 1. LEHETŐSÉGÉN A. rész Az 1. válaszlap A1 A9 feladatainak kitöltésekor az elvégzendő feladat száma alá tegyen egy „x”-et a négyzetbe,
KÉMIA, 11. évfolyam 1. lehetőség, 2014. március Területi diagnosztikai munka a KÉMIA 1. LEHETŐSÉGÉN A rész Az 1. válaszlap A1 A9 feladatainak kitöltésekor az elvégzendő feladat száma alá tegyen egy „x”-et a négyzetbe,
A kémiai reakciók különböző sebességgel mennek végbe: kis sebességgel cseppkövek és sztalagmitok képződése során, átlagos sebességgel ételkészítéskor, azonnal robbanáskor. A reakciók nagyon gyorsan mennek végbe vizes oldatokban.
A kémiai reakció sebességének meghatározása, valamint a folyamat körülményeitől való függésének tisztázása a kémiai kinetika – a kémiai reakciók időbeli mintázatainak tudománya – feladata.
Ha a kémiai reakciók homogén közegben, például oldatban vagy gázfázisban mennek végbe, akkor a reagensek kölcsönhatása a teljes térfogatban megy végbe. Az ilyen reakciókat ún homogén.
(v homog) az egységnyi idő és térfogategység alatti anyagmennyiség változása:
ahol Δn egy anyag mólszámának változása (leggyakrabban az eredeti, de lehet reakciótermék is); Δt - időintervallum (s, perc); V a gáz vagy oldat térfogata (l).
Mivel az anyagmennyiség és a térfogat aránya a C moláris koncentrációt jelenti, akkor
Így a homogén reakció sebességét az egyik anyag koncentrációjának egységnyi idő alatti változásaként határozzuk meg:
ha a rendszer hangereje nem változik.
Ha a reakció különböző halmazállapotú anyagok között megy végbe (például szilárd anyag és gáz vagy folyadék között), vagy olyan anyagok között, amelyek nem képesek homogén közeget képezni (például nem elegyedő folyadékok között), akkor az csak az anyagok érintkezési felületén. Az ilyen reakciókat ún heterogén.
Az egységnyi felületen az egységnyi idő alatt bekövetkező anyagmennyiség változásaként definiálható.
ahol S az anyagok érintkezési felülete (m 2, cm 2).
Az anyag mennyiségének változása, amely a reakció sebességét határozza meg külső tényező megfigyelte a kutató. Valójában minden folyamatot mikroszinten hajtanak végre. Nyilvánvaló, hogy ahhoz, hogy egyes részecskék reagálhassanak, először össze kell ütközniük, és hatékonyan ütközniük kell: nem golyóként szétszóródva különböző irányokba, hanem úgy, hogy a „régi kötések” megsemmisülnek vagy meggyengülnek a részecskékben, és az „újak” megtörténhetnek. formában, és ehhez a részecskéknek elegendő energiával kell rendelkezniük.
A számított adatok azt mutatják, hogy például gázokban a molekulák légköri nyomáson történő ütközése másodpercenként milliárdokat tesz ki, vagyis minden reakciónak azonnal meg kell történnie. De ez nem igaz. Kiderült, hogy a molekuláknak csak nagyon kis része rendelkezik a hatékony ütközésekhez szükséges energiával.
Azt a minimális többletenergiát, amellyel egy részecskének (vagy részecskepároknak) rendelkeznie kell egy hatékony ütközéshez, az ún. aktiválási energia Ea.
Így a reakcióba belépő összes részecske útján az E a aktiválási energiával egyenlő energiagát található. Ha kicsi, sok részecske képes legyőzni, és a reakciósebesség nagy. Ellenkező esetben „push”-ra van szükség. Ha gyufát hozol egy alkohollámpa megvilágítására, akkor az alkoholmolekulák és az oxigénmolekulák hatékony ütközéséhez (a gát leküzdéséhez) szükséges E a többletenergiát adják át.
A kémiai reakció sebessége sok tényezőtől függ. A főbbek a következők: a reagensek jellege és koncentrációja, nyomás (gázos reakciókban), hőmérséklet, katalizátorok hatása, heterogén reakciók esetén a reagensek felülete.
Hőmérséklet
A hőmérséklet emelkedésével a legtöbb esetben a kémiai reakció sebessége jelentősen megnő. A 19. században J. X. van't Hoff holland kémikus megfogalmazta a szabályt:
Minden 10 °C-os hőmérséklet-emelkedés a hőmérséklet növekedéséhez vezetreakciósebesség 2-4 alkalommal(ezt az értéket a reakció hőmérsékleti együtthatójának nevezzük).
A hőmérséklet emelkedésével a molekulák átlagos sebessége, energiájuk és az ütközések száma enyhén növekszik, de meredeken növekszik a reakció energiagátját leküzdő hatékony ütközésekben részt vevő „aktív” molekulák aránya. Matematikailag ezt a függőséget a következő összefüggés fejezi ki:
ahol v t 1 és v t 2 a reakciósebesség rendre a végső t 2 és a kezdeti t 1 hőmérsékleten, és γ a reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója, amely megmutatja, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő minden 10 °C-os emeléssel hőmérsékletben.
A reakciósebesség növelésére azonban nem mindig alkalmazható a hőmérséklet emelése, mivel a kiindulási anyagok bomlásnak indulhatnak, az oldószerek vagy maguk az anyagok elpárologhatnak stb.
Endoterm és exoterm reakciók
Ismeretes, hogy a metán és a légköri oxigén reakcióját felszabadulás kíséri nagy mennyiségben hőség. Ezért a mindennapi életben főzéshez, vízmelegítéshez és fűtéshez használják. Az otthonokba csövön keresztül szállított földgáz 98%-ban metánból áll. A kalcium-oxid (CaO) vízzel való reakciója szintén nagy mennyiségű hő felszabadulásával jár.
Mit jelezhetnek ezek a tények? Amikor a reakciótermékekben új kémiai kötések jönnek létre, több energiát, mint amennyi a reagensekben lévő kémiai kötések megszakításához szükséges. A felesleges energia hőként és néha fényként szabadul fel.
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q (energia (fény, hő));
CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 + Q (energia (hő)).
Az ilyen reakcióknak könnyen fel kell lépniük (mivel a kő könnyen gördül lefelé).
Azokat a reakciókat, amelyek során energia szabadul fel, nevezzük HŐTERMELŐ(a latin „exo” szóból - ki).
Például sok redoxreakció exoterm. Az egyik ilyen gyönyörű reakció az intramolekuláris oxidáció-redukció, amely ugyanazon só - ammónium-dikromát (NH 4) 2 Cr 2 O 7 - belsejében megy végbe:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = N 2 + Cr 2 O 3 + 4 H 2 O + Q (energia).
A másik dolog a visszahatás. Hasonlítanak a kő dombra való felgurításához. Még mindig nem sikerült metánt nyerni CO 2 -ből és vízből, és erős melegítésre van szükség ahhoz, hogy kalcium-hidroxidból, Ca(OH) 2-ből égetett mész CaO-t nyerjünk. Ez a reakció csak állandó külső energiaáramlás mellett megy végbe:
Ca(OH) 2 = CaO + H 2 O - Q (energia (hő))
Ez arra utal, hogy a Ca(OH) 2 kémiai kötéseinek megszakításához több energia szükséges, mint amennyi a CaO és H 2 O molekulákban új kémiai kötések kialakulása során felszabadul.
Azokat a reakciókat, amelyekben az energia elnyelődik, nevezzük ENDTERMIKUS(az „endo”-ból - befelé).
Reagensek koncentrációja
A nyomásváltozás, amikor gáznemű anyagok vesznek részt a reakcióban, ezen anyagok koncentrációjának változásához is vezet.
A részecskék közötti kémiai kölcsönhatások létrejöttéhez hatékonyan ütközniük kell. Minél nagyobb a reagensek koncentrációja, annál több az ütközés, és ennek megfelelően annál nagyobb a reakciósebesség.
A kémiai reakció sebessége arányos a reagáló anyagok koncentrációinak szorzatával, a reakcióegyenletben szereplő együtthatóikkal egyenlő hatványokban.
Ezt a törvényt úgy is hívják tömegcselekvés törvénye.
Az A + B = D reakció esetén ezt a törvényt a következőképpen fejezzük ki:
A 2A + B = D reakció esetén ez a törvény a következőképpen fejeződik ki:
Itt C A, C B az A és B anyagok koncentrációja (mol/l); k 1 és k 2 arányossági együtthatók, úgynevezett reakciósebesség-állandók.
A reakciósebesség-állandó fizikai jelentését nem nehéz megállapítani - számszerűen megegyezik azzal a reakciósebességgel, amelyben a reaktánsok koncentrációja 1 mol/l, vagy szorzatuk egységgel egyenlő. Ebben az esetben egyértelmű, hogy a reakciósebesség állandó csak a hőmérséklettől függ, és nem függ az anyagok koncentrációjától.
A tömeg cselekvés törvénye nem veszi figyelembe a szilárd halmazállapotú reagensek koncentrációját, mert felületeken reagálnak és koncentrációjuk általában állandó.
Például egy szénégetési reakciónál a reakciósebesség kifejezést a következőképpen kell írni:
azaz a reakciósebesség csak az oxigénkoncentrációval arányos.
Ha a reakcióegyenlet csak egy teljes kémiai reakciót ír le, amely több szakaszban megy végbe, akkor egy ilyen reakció sebessége összetett módon függhet a kiindulási anyagok koncentrációjától. Ezt a függést kísérletileg vagy elméletileg határozzák meg a javasolt reakciómechanizmus alapján.
A katalizátorok hatása
Speciális, a reakciómechanizmust megváltoztató, energetikailag kedvezőbb, alacsonyabb aktiválási energiájú pályára terelő anyagok segítségével lehet a reakció sebességét növelni. Katalizátoroknak nevezik őket (a latin katalizis - pusztítás szóból).
A katalizátor tapasztalt vezetőként működik, egy turistacsoportot nem egy magas hegyi hágón keresztül vezet (a leküzdése sok erőfeszítést és időt igényel, és nem mindenki számára elérhető), hanem az általa ismert elkerülő utakon, amelyek mentén sokkal könnyebben és gyorsabban lehet legyőzni a hegyet.
Igaz, a körforgalommal nem egészen oda lehet eljutni, ahová a főhágó vezet. De néha pontosan erre van szükség! Pontosan így hatnak a szelektívnek nevezett katalizátorok. Nyilvánvaló, hogy nincs szükség ammónia és nitrogén elégetésére, de a nitrogén-oxidot (II) használják a salétromsav előállításához.
Katalizátorok- ezek olyan anyagok, amelyek részt vesznek egy kémiai reakcióban és megváltoztatják annak sebességét vagy irányát, de a reakció végén mennyiségileg és minőségileg változatlanok maradnak.
A kémiai reakció sebességének vagy irányának megváltoztatását katalizátor segítségével katalízisnek nevezzük. A katalizátorokat széles körben használják különféle iparágak ipar és közlekedés (katalizátorok, amelyek az autók kipufogógázaiból származó nitrogén-oxidokat ártalmatlan nitrogénné alakítják).
A katalízisnek két típusa van.
Homogén katalízis, amelyben mind a katalizátor, mind a reaktánsok azonos aggregációs állapotban (fázisban) vannak.
Heterogén katalízis, amelyben a katalizátor és a reagensek vannak különböző fázisok. Például a hidrogén-peroxid lebontása szilárd mangán (IV)-oxid katalizátor jelenlétében:
Maga a katalizátor a reakció következtében nem fogy el, de ha a felületén más anyagok adszorbeálódnak (ezeket katalitikus mérgeknek nevezik), akkor a felület működésképtelenné válik, és a katalizátor regenerálása szükséges. Ezért a katalitikus reakció végrehajtása előtt a kiindulási anyagokat alaposan megtisztítjuk.
Például a kénsav érintkezési módszerrel történő előállításához szilárd katalizátort használnak - vanádium (V) oxid V 2 O 5:
A metanol gyártása során szilárd „cink-króm” katalizátort (8ZnO Cr 2 O 3 x CrO 3) használnak:
A biológiai katalizátorok - enzimek - nagyon hatékonyan működnek. Kémiai természetüknél fogva fehérjék. Nekik köszönhetően az élő szervezetekben alacsony hőmérsékleten nagy sebességgel, összetett kémiai reakciók mennek végbe.
Egyéb érdekes anyagok ismertek - inhibitorok (a latin inhibere - késleltetés). Nagy sebességgel reagálnak az aktív részecskékkel, és alacsony aktivitású vegyületeket képeznek. Ennek eredményeként a reakció élesen lelassul, majd leáll. Inhibitorokat gyakran speciálisan adnak különféle anyagokhoz, hogy megakadályozzák a nem kívánt folyamatokat.
Például a hidrogén-peroxid oldatokat inhibitorokkal stabilizálják.
A reagáló anyagok jellege (összetételük, szerkezetük)
Jelentése aktivációs energiák az a tényező, amely a reagáló anyagok természetének a reakciósebességre gyakorolt hatását befolyásolja.
Ha az aktiválási energia alacsony (< 40 кДж/моль), то это означает, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, ибо в этих реакциях участвуют разноименно заряженные ионы, и энергия активации в данных случаях ничтожно мала.
Ha az aktiválási energia magas(> 120 kJ/mol), ez azt jelenti, hogy a kölcsönhatásban lévő részecskék ütközésének csak egy kis része vezet reakcióhoz. Az ilyen reakció sebessége ezért nagyon alacsony. Például az ammónia szintézis reakciójának előrehaladását normál hőmérsékleten szinte lehetetlen észrevenni.
Ha a kémiai reakciók aktiválási energiái köztes értékűek (40120 kJ/mol), akkor az ilyen reakciók sebessége átlagos lesz. Ilyen reakciók közé tartozik a nátrium kölcsönhatása vízzel vagy etil-alkohollal, a brómos víz etilénnel való színtelenítése, a cink kölcsönhatása sósavval stb.
A reagáló anyagok érintkezési felülete
A heterogén anyagok felületén lezajló reakciók sebessége – egyéb tényezők azonossága mellett – ennek a felületnek a tulajdonságaitól függ. Ismeretes, hogy a porított kréta sokkal gyorsabban oldódik sósavban, mint egy azonos súlyú krétadarab.
A reakciósebesség növekedése elsősorban annak köszönhető a kiindulási anyagok érintkezési felületének növelése, valamint számos más ok, például a „helyes” kristályrács szerkezetének megsértése. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a keletkező mikrokristályok felületén lévő részecskék sokkal reaktívabbak, mint ugyanazok a részecskék a „sima” felületen.
Az iparban a heterogén reakciók lebonyolításához „fluidizált ágyat” alkalmaznak a reagáló anyagok érintkezési felületének növelésére, a kiindulási anyagok ellátására és a termékek eltávolítására. Például a kénsav előállítása során a piriteket „fluidizált ágyon” égetik.
Referenciaanyag a teszt elvégzéséhez:
Periódusos rendszer
Oldhatósági táblázat
A kémiai reakciók különböző sebességgel mennek végbe. Némelyikük a másodperc töredékei alatt teljesen véget ér, mások percek, órák, napok alatt. Ezenkívül ugyanaz a reakció bizonyos körülmények között gyorsan lezajlik, például megemelt hőmérsékleten, és lassan más körülmények között, például hűtéskor; Sőt, ugyanazon reakció sebességében a különbség nagyon nagy lehet.
A reakciósebesség kérdésének mérlegelésekor különbséget kell tenni a ben előforduló reakciók között homogén rendszer és a benne lejátszódó reakciók heterogén rendszer.
A fázis a rendszer része, amelyet interfész választ el a többi részétől .
Az egy fázisból álló rendszert homogénnek nevezzük (ha a reakció egy homogén rendszerben megy végbe, akkor az a rendszer teljes térfogatában megy végbe):
H2+CI2=2HCl
Heterogén - több fázisból álló rendszer (ha heterogén rendszert alkotó anyagok között reakció megy végbe, akkor az csak a rendszert alkotó fázisok határfelületén mehet végbe):
Fe+2HCl=FeCl2+H2
A reakció csak a fém felületén megy végbe, mert csak itt érintkezik egymással a két reagáló anyag. Ebben a tekintetben a homogén reakció sebességét és a heterogén reakció sebességét eltérően határozzák meg
A homogén rendszerre példa bármilyen gáz, például nitrogén és oxigén keveréke. A homogén rendszer másik példája több anyag oldata egy oldószer például nátrium-klorid, magnézium-szulfát, nitrogén és oxigén vizes oldata. A heterogén rendszerek példái a következő rendszerek: víz jéggel, telített oldat üledékkel, szén és kén levegőben. Ez utóbbi esetben a rendszer három fázisból áll: két szilárd és egy gázfázisból.
A homogén reakció sebessége a reaktánsok vagy reakciótermékek mólkoncentrációjának egységnyi idő alatti változásának aránya:
V=∆C⁄∆t=∆n⁄(V∙∆t)
n az anyag mennyisége.
A heterogén reakció sebessége a reakcióban lévő vagy a reakció során képződő anyag mennyiségének változása egységnyi idő alatt a fázis egységnyi felületén:
V=∆n⁄(S∙∆t)
A reakciósebességet befolyásoló legfontosabb tényezők közé tartozik:
1. a reagáló anyagok természete;
2. koncentrációjuk;
3. hőmérséklet;
4. katalizátorok jelenléte a rendszerben;
5. egyes heterogén reakciók sebessége a folyadék vagy gáz mozgásának intenzitásától is függ annak a felületnek, amelyen a reakció végbemegy, az érintkezési terület közelében.
Kezdjük a legegyszerűbb és legfontosabbal:
A reakciósebesség függése a reagensek koncentrációjától.
A kiindulási anyagok részecskéi közötti kémiai kölcsönhatás létrejöttének szükséges feltétele azok ütközése egymással. Vagyis a részecskéknek annyira közel kell kerülniük egymáshoz, hogy az egyik atomja átélje a másik atomjai által létrehozott elektromos mezők hatását. Ezért a reakciósebesség arányos az ütközések számával, amelyeken a reagáló anyagok molekulái átmennek.
Az ütközések száma viszont annál nagyobb, minél nagyobb az egyes kiindulási anyagok koncentrációja, vagy minél nagyobb a reagáló anyagok koncentrációinak szorzata. Tehát a reakció sebessége:
arányos az A anyag koncentrációjának és a B anyag koncentrációjának szorzatával. Ha az A és B anyag koncentrációját [A]-on és [B]-n keresztül jelöljük, felírhatjuk^
v =k∙[A]∙[B]
k - arányossági együttható - adott reakció sebességi állandója (kísérletileg meghatározva).
Az így létrejövő kapcsolat a törvényt fejezi ki tömegakció olyan kémiai reakcióhoz, amely két részecske ütközésekor következik be: állandó hőmérsékleten a kémiai reakció sebessége egyenesen arányos a reagáló anyagok koncentrációjának szorzatával. (K. Guldberg és P. Waage 1867-ben G).
Logikus a feltételezés, hogy ha 3 részecske vesz részt a reakcióban (Több mint három részecske egyidejű ütközésének valószínűsége rendkívül kicsi, a 3-nál több részecskét tartalmazó egyenletek láncreakciók, amelyek mindegyike külön-külön megy végbe és saját sebességgel rendelkezik), akkor a tömeghatás törvényét ennek megfelelően írjuk le:
v =k∙[A] 2∙ [V]
v =k∙[A]∙ [B]∙[N]
Amint látható, ebben az esetben a reakciósebesség kifejezésében az egyes reagáló anyagok koncentrációja a reakcióegyenletben szereplő megfelelő együtthatóval megegyező mértékben szerepel.
A k sebességi állandó értéke a reagáló anyagok természetétől, a hőmérséklettől és a katalizátorok jelenlététől függ, de nem függ az anyagok koncentrációjától.
Homogén reakciókban:
v =k∙ 3 ∙
Heterogén reakciókban a reakciósebesség-egyenlet magában foglalja a koncentrációt csak gáznemű anyag :
2Na (szilárd) +H 2 (gáz) → 2NaH (szilárd)
Egyensúlyi állapotban, amikor az előrehaladó reakció sebessége megegyezik a fordított reakció sebességével, a következő összefüggés áll fenn:
aA + bB+… = zZ+dD+…
K=([A] a ∙[B] b …) ⁄ ([D] d ∙ [Z] z …)
A gáznemű anyagok közötti reakciók egyensúlyi állapotának kifejezésére gyakran használják parciális nyomásukat:
N 2 (gáz) +3H 2 (gáz) → 2NH 3 (gáz)
Ez érdekes:
Az egyensúlyi állandó hőmérséklettől és nyomástól való függése. Amint azt a termodinamikáról szóló cikkben leírtuk, az egyensúlyi állandó a Gibbs-energiához kapcsolódik a következő egyenlettel:
Vagy
Ebből az egyenletből látható, hogy az egyensúlyi állandó nagyon érzékeny a hőmérséklet emelkedésére/csökkenésére, és szinte érzéketlen a nyomásváltozásokra. Az egyensúlyi állandó függése az entrópia- és entalpiatényezőktől a reagensek természetétől való függését mutatja.
Az egyensúlyi állandó függése a a reagensek természete.
Ez a függőség egy egyszerű kísérlettel kimutatható:
Zn+2HCl=ZnCl2+H2
Sn+2HCl=SnCl2+H2
A hidrogén az 1. reakcióban intenzívebben szabadul fel, mivel a Zn aktívabb fém, mint az Sn.
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
Zn+2CH3COOH=Zn(CH3COO)2+H2
A hidrogén az 1. reakcióban intenzívebben szabadul fel, mivel a H 2 SO 4 több erős sav mint CH 3 COOH.
Következtetés: minél aktívabb az anyag, annál aktívabban reagál. A savak esetében az aktivitás az erősségük (protonadó képességük), a fémeknél a feszültségsorban elfoglalt helyük.
A heterogén reakciók sebességének függősége a folyadék vagy gáz mozgásának intenzitásától annak a felületnek, amelyen a reakció végbemegy, az érintkezési terület közelében.
Ezt a függést kísérletileg is kimutatták. Itt az érintkezési területtől való függés látható; a gáz vagy folyadék mozgási sebességétől való függés a határfelületen logikának engedelmeskedik.
4Al (szilárd) +3O 2 → 2Al 2 O 3
4Al (föld) +3O 2 → 2Al 2 O 3
Az Al (zúzott) intenzívebben reagál az oxigénnel (lángoszlop, ha meg akarod ismételni, dobj egy kis ezüstöt a tűzbe, de nagyon óvatosan, minden biztonsági intézkedést betartva), mint az Al (szilárd), nem is gyullad meg.
Következtetés: az őrlés mértéke befolyásolja a reakció sebességét: minél jobban zúzott az anyag, annál nagyobb a reagensek érintkezési felülete, annál nagyobb a heterogén reakciók sebessége.
A reakciósebesség függése a hőmérséklettől.
A gázok és folyadékok molekuláris kinetikai elmélete lehetővé teszi bizonyos anyagok molekulái közötti ütközések számának kiszámítását bizonyos körülmények között. Ha felhasználjuk az ilyen számítások eredményeit, akkor kiderül, hogy az anyagok molekulái közötti ütközések száma közönséges körülmények között olyan nagy, hogy minden reakciónak szinte azonnal meg kell történnie. A valóságban azonban nem minden reakció ér véget gyorsan. Ez az ellentmondás megmagyarázható, ha feltételezzük, hogy a reagáló anyagok molekuláinak nem minden ütközése vezet reakciótermék kialakulásához. Ahhoz, hogy egy reakció létrejöjjön, vagyis új molekulák jöjjenek létre, először meg kell szakítani vagy meg kell gyengíteni az atomok közötti kötéseket a kiindulási anyagok molekuláiban. Ez némi energiaköltést igényel. Ha az ütköző molekulák nem rendelkeznek ilyen energiával, akkor az ütközés hatástalan lesz - nem vezet új molekula kialakulásához. Ha az ütköző molekulák kinetikus energiája elegendő a kötések gyengítéséhez vagy megszakításához, akkor az ütközés az atomok átrendeződéséhez és új anyag molekulájának kialakulásához vezethet.
Azt az energiát, amellyel a molekuláknak rendelkezniük kell ahhoz, hogy ütközésük új anyag képződéséhez vezessen, e reakció aktiválási energiájának nevezzük.
A hőmérséklet emelkedésével az aktív molekulák száma nő. Ebből következik, hogy a kémiai reakció sebességének növekednie kell a hőmérséklet emelkedésével.
Ezt a függőséget Van't Hoff szabálya fejezi ki: Minden 10-re emelkedik a hőmérséklet ℃ a reakciósebesség 2-4-szeresére nő:
V 2 - végső reakciósebesség V 1 - kezdeti reakciósebesség; γ (∆t ℃)⁄10 hőmérsékleti együttható, amely azt mutatja, hogy a sebesség hányszorosára nő, ha a hőmérséklet 10 ℃-kal (együttható fok) nő.
Ez érdekes:
Mint fentebb említettük, ahhoz, hogy a molekuláris ütközések előnyösek legyenek, aktiválási energiával kell rendelkezniük. A különböző reakciók aktiválási energiája eltérő. Értéke az a tényező, amelyen keresztül a reagáló anyagok természetének a reakciósebességet befolyásolja. Egyes reakcióknál alacsony az aktiválási energia, másoknak éppen ellenkezőleg, magas.
Ha az aktiválási energia nagyon alacsony (kevesebb, mint 40 kJ/mol), ez azt jelenti, hogy a reagáló anyagok részecskéi közötti ütközések jelentős része reakcióhoz vezet. Az ilyen reakció sebessége nagy. Ha egy reakció aktiválási energiája nagyon magas (több mint 120 kJ/mol), ez azt jelenti, hogy a kölcsönhatásban lévő részecskék ütközésének csak nagyon kis része vezet kémiai reakcióhoz. Az ilyen reakció sebessége nagyon alacsony. Ha egy reakció aktiválási energiája nem túl kicsi és nem túl magas (40-120 kJ/mol), akkor egy ilyen reakció nem megy végbe nagyon gyorsan és nem is nagyon lassan. Egy ilyen reakció sebessége mérhető.
A jelentős aktiválási energiát igénylő reakciók a kiindulási anyagok molekuláiban az atomok közötti kötések megszakadásával vagy gyengülésével kezdődnek. Ebben az esetben az anyagok instabil köztes állapotba kerülnek, amelyet nagy energiaellátás jellemez. Ezt az állapotot aktivált komplexnek nevezzük. Kialakulásához aktiválási energia szükséges. Az instabil aktivált komplex nagyon rövid ideig létezik. Lebomlik reakciótermékekké. A legegyszerűbb esetben az aktivált komplex az atomok olyan konfigurációja, amelyben a régi kötések meggyengültek. Fontolja meg a reakciót:
Ahol az elején a kezdeti reagensek, majd az aktivált komplex, majd a reakciótermékek vannak.
Ezt az energiát, amely az anyagok aktivált komplexmé történő átalakulásához szükséges, aktiválási Gibbs-energiának nevezzük. Az aktiválás entrópiájához és entalpiájához kapcsolódik a következő egyenlet:
Az anyagok aktivált komplex állapotába való átviteléhez szükséges energiát aktiválási entalpiának nevezzük. H≠ De az aktiválás entrópiája is fontos, ez a molekulák számától és orientációjától függ az ütközés pillanatában.
Vannak kedvező irányzatok („a”) és kedvezőtlenek („b” és „c”).
A reagáló rendszer energiaszintjeit az alábbi diagram mutatja. Azt mutatja, hogy csak azok a molekulák lépnek kölcsönhatásba, amelyek rendelkeznek a szükséges Gibbs-aktivációs energiával; a legmagasabb pont az az állapot, amikor a molekula olyan közel van, és szerkezete torz, hogy lehetséges reakciótermékek képződése:
Így a Gibbs-aktivációs energia az az energiagát, amely elválasztja a reagenseket a termékektől. Molekulák aktiválására költött ezután hőként szabadul fel.
A rendszerben lévő katalizátor jelenlététől való függés.Katalízis.
Azokat az anyagokat, amelyek egy reakció eredményeként nem fogyasztanak el, de befolyásolják annak sebességét, katalizátoroknak nevezzük.
Azt a jelenséget, amikor az ilyen anyagok hatására a reakció sebessége megváltozik, katalízisnek nevezzük. A katalizátorok hatására létrejövő reakciókat katalitikusnak nevezzük.
A legtöbb esetben a katalizátor hatása azzal magyarázható, hogy csökkenti a reakció aktiválási energiáját. Katalizátor jelenlétében a reakció különböző köztes szakaszokon megy végbe, mint anélkül, és ezek a szakaszok energetikailag jobban hozzáférhetők. Más szóval, katalizátor jelenlétében más aktivált komplexek keletkeznek, amelyek kialakítása kevesebb energiát igényel, mint a katalizátor nélkül keletkező aktivált komplexek kialakulása. Így a reakció aktiválási energiája csökken; Néhány molekula, amelynek energiája nem volt elegendő az aktív ütközéshez, most aktívnak bizonyul.
Van homogén és heterogén katalízis.
Homogén katalízis esetén a katalizátor és a reagensek egy fázist (gázt vagy oldatot) alkotnak.
Heterogén katalízis esetén a katalizátor független fázisként van jelen a rendszerben. A heterogén katalízis során a reakció a katalizátor felületén megy végbe, ezért a katalizátor aktivitása a felület méretétől és tulajdonságaitól függ. A nagy („fejlett”) felület eléréséhez a katalizátornak porózus szerkezetűnek vagy erősen zúzott (nagyon diszpergált) állapotúnak kell lennie. at gyakorlati alkalmazása a katalizátort általában porózus szerkezetű hordozóra visszük fel (habkő, azbeszt stb.).
A vegyiparban a katalizátorokat nagyon széles körben használják. A katalizátorok hatására a reakciók milliószorosára vagy még jobban felgyorsulhatnak. Egyes esetekben katalizátorok hatására olyan reakciók gerjeszthetők, amelyek nélkülük adott körülmények között gyakorlatilag nem mennek végbe.
Ez érdekes:
Mint már említettük: a reakciósebesség változása katalizátor jelenlétében az egyes szakaszok aktiválási energiájának csökkenése miatt következik be. Nézzük ezt részletesebben:
(A…B)-aktivált komplex.
Legyen ennek a reakciónak nagy aktiválási energiája, és nagyon alacsony sebességgel menjen végbe. Legyen lényeg K (katalizátor), amely könnyen kölcsönhatásba lép A és formálása A.K. :
(A…K)-aktivált komplex.
Az AK könnyen kölcsönhatásba lép B-vel, és AB-t alkot:
AK+B=(AK…B)=AB+K
(AK…B)-aktivált komplex.
AK+B=(AK…B)=AB+K
Ezeket az egyenleteket összeadva a következőt kapjuk:
A fentiek mindegyike látható a grafikonon:
Ez érdekes:
Néha a szabad gyökök katalizátorként játszanak szerepet, aminek következtében a reakció láncmechanizmuson keresztül megy végbe (magyarázat alább). Például reakció:
De ha vízgőzt vezet be a rendszerbe, szabad gyökök keletkeznek ∙OH és H∙.
∙OH+CO=CO2+H∙
H∙+O 2 =∙OH+∙O
CO+∙O=CO 2
Így a reakció sokkal gyorsabban megy végbe.
Láncreakciók. A láncreakciók aktív központok - atomok, ionok vagy gyökök (molekulatöredékek) részvételével mennek végbe, amelyek párosítatlan elektronokkal rendelkeznek, és ennek eredményeként nagyon magas reaktivitást mutatnak.
Az aktív centrumok és a kiindulási anyagok molekulái közötti kölcsönhatás során a reakciótermék molekulái, valamint új aktív részecskék képződnek - új aktív centrumok, amelyek képesek kölcsönhatásra. Így az aktív központok az anyagok egymást követő átalakulásának láncainak létrehozóiként szolgálnak.
A láncreakcióra példa a hidrogén-klorid szintézise:
H2 (gáz)+ Cl2 (gáz)= 2 HCl
Ezt a reakciót a fény hatása okozza. A sugárzó energia kvantumának elnyelése λυ klórmolekula gerjesztéséhez vezet. Ha a rezgési energia meghaladja az atomok közötti kötés energiáját, akkor a molekula szétesik:
Cl 2 +λυ=2Cl∙
A keletkező klóratomok könnyen reagálnak a hidrogénmolekulákkal:
Cl∙+H 2 =HCl+H∙
A hidrogénatom viszont könnyen reagál egy klórmolekulával:
H∙+Cl2=HCl+Cl∙
Ez a folyamatsor tovább folytatódik. Más szavakkal, egy elnyelt fénykvantum sok HCI-molekula kialakulásához vezet. A lánc véget érhet, amikor részecskék ütköznek az edény falával, valamint két aktív és egy inaktív részecske ütközésekor, amelynek eredményeként az aktív részecskék molekulává egyesülnek, és a felszabaduló energia elszáll. az inaktív részecske által. Ilyen esetekben áramköri szakadás lép fel:
Cl∙+Cl∙=Cl 2
Cl∙+Cl∙+Z=Cl2+Z∙
Ahol Z - harmadik részecske.
Ez a lánc-elágazás reakció mechanizmusa: minden elemi kölcsönhatáskor egy aktív centrum képződik, a reakciótermék molekuláján kívül egy új aktív centrum.
Az elágazó láncreakciók közé tartozik például az egyszerű anyagokból víz képződésének reakciója. Ennek a reakciónak a következő mechanizmusát kísérletileg megállapították és számításokkal megerősítették:
H 2 +O 2 = 2∙OH
∙OH+H 2 = H 2 O+H∙
H∙+O 2 =∙OH+O∙∙
Ó∙∙+H 2 =∙OH+H∙
Láncmechanizmuson keresztül mennek végbe olyan fontos kémiai reakciók, mint az égés, robbanások, szénhidrogén-oxidációs folyamatok (alkoholok, aldehidek, ketonok, szerves savak termelése) és polimerizációs reakciók. Ezért a láncreakciók elmélete a mérnöki és kémiai technológia számos fontos ágának tudományos alapjául szolgál.
A láncfolyamatok közé tartoznak a nukleáris láncreakciók is, amelyek például atomreaktorokban vagy egy atombomba robbanása során lépnek fel. Itt az aktív részecske szerepét egy neutron tölti be, amelynek az atommagba való behatolása annak széteséséhez vezethet, amely nagy energia felszabadulásával és új szabad neutronok képződésével jár, folytatva a nukleáris láncot. átalakulások.
Ez érdekes:
Reakciósebesség heterogén rendszerekben. Heterogén reakciók vannak nagy érték a technológiában.
Ha figyelembe vesszük a heterogén reakciókat, könnyen belátható, hogy ezek szorosan kapcsolódnak az anyagátviteli folyamatokhoz. Valójában ahhoz, hogy egy reakció, például a szén elégetése lefolyjon, az szükséges, hogy a reakció során keletkező szén-dioxid folyamatosan távolodjon a szén felszínétől, és új mennyiségű oxigén közelítse meg. Mindkét folyamat (visszahúzás CO2 a szénfelszínről és az ellátásról O2 hozzá) konvekcióval (gáz- vagy folyadéktömeg mozgásával) és diffúzióval valósulnak meg.
Így egy heterogén reakció során legalább három szakaszt lehet megkülönböztetni:
1. A reaktáns felszínre juttatása;
2. Kémiai reakció a felületen;
3. A reakciótermék eltávolítása a felületről.
Állandósult állapotú reakcióban mindhárom szakasz azonos sebességgel megy végbe. Ráadásul sok esetben a reakció aktiválási energiája kicsi, és a második szakasz (maga a kémiai reakció) nagyon gyorsan lezajlik, ha a reagens felszínre jutása és a termék eltávolítása is elég gyorsan megtörténik. . Következésképpen az ilyen reakciók sebességét az anyag átviteli sebessége határozza meg. Várható, hogy a konvekció erősödésével sebességük növekedni fog. A tapasztalat megerősíti ezt a feltételezést. Tehát a szén égési reakciója:
C+O 2 =CO 2
amelynek kémiai szakasza kis aktiválási energiát igényel, annál gyorsabban megy végbe, minél intenzívebben jut oxigén (vagy levegő) a szénhez.
A heterogén reakció sebességét azonban nem minden esetben határozza meg az anyagátvitel sebessége. A nagy aktiválási energiájú reakciók meghatározó szakasza a második szakasz - maga a kémiai reakció. Természetesen az ilyen reakciók sebessége nem növekszik fokozott keveréssel. Például a vas oxidációs reakciója oxigénnel nedves levegőben nem gyorsul a fémfelület növekvő levegőellátásával, mivel itt a folyamat kémiai szakaszának aktiválási energiája meglehetősen magas.
A reakció sebességét meghatározó szakaszt sebességkorlátozó szakasznak nevezzük. Az első példában a korlátozó szakasz egy anyag átvitele, a másodikban maga a kémiai reakció.
Irreverzibilis és visszafordítható reakciók. Kémiai egyensúly. Változás a kémiai egyensúlyban. Le Chatelier elve.
Minden kémiai reakció két csoportra osztható: irreverzibilis és reverzibilis reakciók. Az irreverzibilis reakciók végbemennek – amíg az egyik reaktáns teljesen el nem fogy. A reverzibilis reakciók nem mennek végbe: reverzibilis reakcióban a reagensek egyike sem fogy el teljesen. Ez a különbség abból adódik, hogy egy visszafordíthatatlan reakció csak egy irányba mehet végbe. Reverzibilis reakció történhet előre és hátrafelé egyaránt.
Nézzünk két példát:
1) A cink és a tömény salétromsav kölcsönhatása így megy végbe:
Zn+4HNO3 →Zn(NO3)2+NO2+2H2O
at elegendő mennyiségben salétromsav, a reakció csak akkor ér véget, ha az összes cink feloldódott. Ezenkívül, ha megpróbálja végrehajtani ezt a reakciót fordított irány- nitrogén-dioxidot átvezetve cink-nitrát oldaton, akkor a fémes cink és a salétromsav nem működik - ez a reakció nem mehet az ellenkező irányba. Így a cink és a salétromsav kölcsönhatása visszafordíthatatlan reakció.
2) Az ammóniaszintézis a következő egyenlet szerint megy végbe:
3H2 +N2↔2NH3
Ha összekever egy mól nitrogént három mól hidrogénnel, a rendszerben olyan körülményeket teremt, amelyek a reakció lezajlásához kedvezőek, és megfelelő idő elteltével elemzi a gázelegyet, akkor az elemzés eredményei azt mutatják, hogy nem csak a reakció termék (ammónia) is jelen lesz a rendszerben, de a kiindulási anyagok (nitrogén és hidrogén) is jelen lesznek. Ha most azonos körülmények között nem nitrogén-hidrogén keveréket, hanem ammóniát teszünk kiindulási anyagként, akkor megállapíthatjuk, hogy az ammónia egy része nitrogénre és hidrogénre bomlik, és a mennyiségek végső aránya mindhárom anyag közül ugyanaz lesz, mint abban az esetben, ha nitrogén és hidrogén keverékéből indulunk ki. Így az ammóniaszintézis reverzibilis reakció.
A reverzibilis reakciók egyenleteiben az egyenlőségjel helyett nyilak is használhatók; szimbolizálják a reakciót előre és hátrafelé egyaránt.
A reverzibilis reakciókban a reakciótermékek egyidejűleg jelennek meg, és koncentrációjuk nő, de ennek eredményeként fordított reakció indul meg, és sebessége fokozatosan növekszik. Amikor az előre és a visszirányú reakció sebessége egyenlő lesz, kémiai egyensúly. Így az utolsó példában egyensúly jön létre a nitrogén, a hidrogén és az ammónia között.
A kémiai egyensúlyt dinamikus egyensúlynak nevezzük. Ez azt hangsúlyozza, hogy egyensúlyi állapotban előre és fordított reakciók is előfordulnak, de ezek sebessége azonos, aminek következtében a rendszer változásai nem észrevehetők.
A kémiai egyensúly mennyiségi jellemzője a kémiai egyensúlyi állandónak nevezett érték. Nézzük meg egy példa reakció segítségével:
A rendszer egyensúlyi állapotban van:
Ezért:
Ennek a reakciónak az egyensúlyi állandója.
Állandó hőmérsékleten a reverzibilis reakció egyensúlyi állandója egy állandó érték, amely a reakciótermékek (számláló) és a kiindulási anyagok (nevező) koncentrációja közötti egyensúlyt mutatja.
Az egyensúlyi állandó egyenlet azt mutatja, hogy egyensúlyi körülmények között a reakcióban részt vevő összes anyag koncentrációja összefügg egymással. Ezen anyagok bármelyikének koncentrációjának változása az összes többi anyag koncentrációjában is változást von maga után; ennek eredményeként új koncentrációk jönnek létre, de a köztük lévő arány ismét megfelel az egyensúlyi állandónak.
A heterogén reakciók egyensúlyi állandójának, valamint a tömeghatás törvényének kifejezéséhez csak azoknak az anyagoknak a koncentrációját kell figyelembe venni, amelyek gázfázisban vannak. Például egy reakcióhoz:
az egyensúlyi állandó alakja:
Az egyensúlyi állandó értéke a reagáló anyagok természetétől és a hőmérséklettől függ. Nem függ a katalizátorok jelenlététől. Mint már említettük, az egyensúlyi állandó megegyezik az előre és a fordított reakció sebességi állandóinak arányával. Mivel a katalizátor azonos mértékben változtatja mind az előre, mind a fordított reakciók aktiválási energiáját, ez nem befolyásolja sebességi állandóik arányát. Ezért a katalizátor nem befolyásolja az egyensúlyi állandó értékét, ezért nem tudja sem növelni, sem csökkenteni a reakció hozamát. Csak gyorsítani vagy lassítani tudja az egyensúly létrejöttét. Ez látható a grafikonon:
Változás a kémiai egyensúlyban. Le Chatelier elve. Ha egy rendszer egyensúlyi állapotban van, akkor mindaddig benne marad, amíg a külső feltételek állandóak. Ha a feltételek megváltoznak, a rendszer kibillen az egyensúlyi állapotból - az előre és a visszirányú folyamatok sebessége egyenlőtlenül változik - reakció lép fel. Legmagasabb érték vannak olyan esetek, amikor az egyensúlyban, a nyomásban vagy a hőmérsékletben részt vevő anyagok koncentrációjának változása okoz egyensúlyhiányt.
Le Chatelier elve:
Ha egy egyensúlyban lévő rendszerre bármilyen befolyást gyakorolnak, akkor a benne lezajló folyamatok hatására az egyensúly olyan irányba tolódik el, hogy a kifejtett hatás csökken.
Valóban, amikor az egyik anyag bekerül a rendszerbe ( csak egy gáznemű anyag koncentrációjának növekedése/csökkenése befolyásolja) részt vesz a reakcióban, az egyensúly ennek az anyagnak a fogyasztása felé tolódik el. A nyomás növekedésével eltolódik, így a rendszerben a nyomás csökken; a hőmérséklet emelkedésével az egyensúly az endoterm reakció felé tolódik el – a rendszerben a hőmérséklet csökken (részletesebben lent).
Le Chatelier elve nemcsak a kémiai, hanem a különféle fizikai-kémiai egyensúlyokra is vonatkozik. Az egyensúly eltolódása, amikor az olyan folyamatok körülményei, mint a forrás, a kristályosodás és az oldódás megváltozik, Le Chatelier elvének megfelelően.
1. Egyensúlyi zavar a reakcióban részt vevő bármely anyag koncentrációjának változása miatt.
Legyen a hidrogén, a hidrogén-jodid és a jódgőz egyensúlyban egymással egy bizonyos hőmérsékleten és nyomáson. Vigyünk be további mennyiségű hidrogént a rendszerbe. A tömeghatás törvénye szerint a hidrogén koncentrációjának növekedése az előrehaladó reakció - a HI szintézis reakció - sebességének növekedésével jár, míg a fordított reakció sebessége nem változik. A reakció most gyorsabban megy előre előre, mint fordított irányban. Ennek következtében a hidrogén és a jód gőz koncentrációja csökken, ami lelassítja az előrehaladó reakciót, és nő a HI koncentrációja, ami felgyorsítja a fordított reakciót. Egy idő után az előre és a fordított reakció sebessége ismét egyenlő lesz, és új egyensúly jön létre. Ugyanakkor a HI koncentrációja most magasabb lesz, mint a H 2 hozzáadása előtt volt, és a H 2 koncentrációja alacsonyabb lesz.
Az egyensúlyhiány okozta koncentrációváltozási folyamatot elmozdulásnak vagy egyensúlyi eltolódásnak nevezzük.
Ha ugyanakkor az egyenlet jobb oldalán lévő anyagok koncentrációja nő, akkor azt mondják, hogy az egyensúly jobbra tolódik el, vagyis a közvetlen reakció irányába; amikor a koncentrációk az ellenkező irányba változnak, akkor az egyensúly balra - a fordított reakció irányába - eltolódásáról beszélnek. A vizsgált példában az egyensúly jobbra tolódott el. Ugyanakkor az anyag (H 2), amelynek koncentrációjának növekedése egyensúlyhiányt okozott, reakcióba lépett - koncentrációja csökkent.
Így az egyensúlyban részt vevő bármely anyag koncentrációjának növekedésével az egyensúly ennek az anyagnak a fogyasztása felé tolódik el; Ha bármely anyag koncentrációja csökken, az egyensúly ennek az anyagnak a kialakulása felé tolódik el.
2. Nyomásváltozások miatti egyensúlyi zavar (a rendszer térfogatának csökkentésével vagy növelésével).
Ha egy reakcióban gázok vesznek részt, az egyensúly felborulhat, ha a rendszer térfogata megváltozik. Amikor a nyomás a rendszer összenyomásával növekszik, az egyensúly a gázok térfogatának csökkenése felé tolódik el, azaz a nyomás csökkenésekor az egyensúly a térfogat növekedése felé tolódik el, azaz a nyomás növekedése felé:
3H2 +N2↔2NH3
A nyomás növekedésével a reakció az ammónia képződése felé tolódik el; a nyomás csökkenésekor a reagensek felé mozdul el.
3. Kiegyensúlyozatlanság a hőmérséklet változásai miatt.
A kémiai reakciók túlnyomó többségének egyensúlya a hőmérséklet változásával eltolódik. Az egyensúlyi eltolódás irányát meghatározó tényező a reakció termikus hatásának előjele. Megmutatható, hogy a hőmérséklet emelkedésével az egyensúly az endoterm reakció irányába tolódik el, ha pedig csökken, az exoterm reakció irányába:
Ez azt jelenti, hogy a hőmérséklet emelkedésével a hidrogén-jodid hozama nő, a hőmérséklet csökkenésekor pedig az egyensúly a reagensek felé tolódik el.
Fizikai módszerek a kémiai átalakulások serkentésére.
Az anyagok reakciókészségét befolyásolja: fény, ionizáló sugárzás, nyomás, mechanikai hatás, radiolízis, fotolízis, lézerfotokémia stb. A lényegük az alkotás különféle módokon gerjesztett vagy töltött részecskék és gyökök szuperegyensúlyi koncentrációi, amelyek reakciói más részecskékkel bizonyos kémiai átalakulásokhoz vezetnek.
1. számú feladat
Az etilén és a hidrogén reakciósebességének csökkenéséhez vezet.
1) a hőmérséklet csökkenése
3) katalizátor használata
Válasz: 14
Magyarázat:
1) a hőmérséklet csökkenése
A hőmérséklet csökkentése csökkenti az exoterm és endoterm reakciók sebességét.
2) az etilénkoncentráció növekedése
A reagensek koncentrációjának növelése mindig növeli a reakciósebességet
3) katalizátor használata
Minden hidrogénezési reakció szerves vegyületek katalitikusak, azaz katalizátorok jelenlétében jelentősen felgyorsulnak.
4) a hidrogénkoncentráció csökkenése
A kiindulási reagensek koncentrációjának csökkentése mindig csökkenti a reakciósebességet
5) nyomásnövekedés a rendszerben
A nyomás növelése, ha legalább az egyik reaktáns gáz, növeli a reakció sebességét, mert valójában ez ugyanaz, mint ennek a reagensnek a koncentrációjának növelése.
2. feladat
Metanol propionsavval.
1) a hőmérséklet emelkedése
2) nyomáscsökkenés
3) a hőmérséklet csökkenése
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 14
Magyarázat:
1) a hőmérséklet emelkedése
A hőmérséklet emelkedésével minden reakció sebessége nő (exoterm és endoterm egyaránt)
2) nyomáscsökkenés
Semmilyen módon nem befolyásolja a reakciósebességet, mert a kiindulási reagensek, a metanol és a propionsav, folyadékok, és a nyomás csak azon reakciók sebességét befolyásolja, amelyekben legalább az egyik reagens gáz.
3) a hőmérséklet csökkenése
A hőmérséklet csökkentése minden (exoterm és endoterm) reakció sebességét csökkenti.
4) erős szervetlen sav alkalmazása katalizátorként
Az alkoholok karbonsavakkal való kölcsönhatása (észterezési reakció) felgyorsul erős ásványi (szervetlen) savak jelenlétében
5) ultraibolya fénnyel történő besugárzás
Az észterezési reakció ionos mechanizmussal megy végbe, és az ultraibolya fény csak néhány olyan reakciót érint, amelyek szabad gyökös mechanizmussal mennek végbe, például a metán klórozására.
3. feladat
Előre irányuló reakciósebesség
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + Q
ezzel növekszik:
1) a nitrogénkoncentráció növekedése
2) a nitrogénkoncentráció csökkenése
3) az ammónia koncentrációjának növelése
4) az ammóniakoncentráció csökkenése
5) növekvő hőmérséklet
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 15
4. feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két hatást, amelyek közül nem függ reakciósebesség
2C (s) + CO 2 (g) → 2CO (g)
1) a szén őrlésének foka
2) hőmérséklet
3) szén mennyisége
4) CO-koncentráció
5) CO 2 koncentráció
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 34
5. feladat
A külső hatások javasolt listájából válasszon ki két hatást, amelyek alatt a reakciósebesség
2CaO (s) + 3C (s) → 2CaC 2 (s) + CO 2 (g)
növeli.
1) a CO 2 koncentráció növekedése
2) a hőmérséklet csökkenése
3) nyomásnövekedés
4) a hőmérséklet emelkedése
5) a CaO őrlési foka
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 45
6. feladat
A külső hatások javasolt listájából válasszon ki két olyan hatást, amelyek ne nyújtsanak befolyásolja a reakciósebességet
HCOOCH 3 (l) + H 2 O (l) → HCOOH (l) + CH 3 OH (l).
1) a HCOOCH koncentrációjának változása 3
2) katalizátor használata
3) nyomásnövekedés
4) a hőmérséklet emelkedése
5) a HCOOH koncentráció változása
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 35
7. feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amely a reakciósebesség növekedéséhez vezet
S (s) + O 2 (g) → SO 2 (g).
1) a kén-dioxid koncentrációjának növekedése
2) a hőmérséklet emelkedése
3) az oxigénkoncentráció csökkenése
4) a hőmérséklet csökkenése
5) az oxigénkoncentráció növekedése
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 25
8. feladat
A külső hatások javasolt listájából válasszon ki két olyan hatást, amelyek ne befolyásolja a reakciósebességen
Na 2 SO 3 (oldat) + 3HCl (oldat) → 2NaCl (oldat) + SO 2 + H 2 O.
1) a sósav koncentrációjának változása
2) nyomásváltozás
3) hőmérsékletváltozás
4) a nátrium-szulfit koncentrációjának változása
5) a nátrium-klorid koncentráció változása
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 25
9. feladat
A javasolt anyagok listájából válasszon ki két-két párt, amelyek közötti reakció szobahőmérsékleten a legnagyobb sebességgel megy végbe.
1) cink és kén
2) nátrium-karbonát és kálium-klorid oldatai
3) kálium és híg kénsav
4) magnézium és sósav
5) réz és oxigén
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 34
10. feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amely a reakciósebesség növekedéséhez vezet
CH4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + H 2O (g).
1) az oxigénkoncentráció növekedése
2) a hőmérséklet csökkenése
3) a szén-dioxid-koncentráció növekedése
4) a metánkoncentráció növekedése
5) nyomáscsökkenés
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 14
11. számú feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amely a reakciósebesség növekedéséhez vezet
2AgNO 3 (tv) → 2Ag (tv) + O 2 (g) + 2NO 2 (g).
1) nyomáscsökkenés a rendszerben
2) nyomásnövekedés a rendszerben
3) a hőmérséklet emelkedése
4) ezüst csiszolási foka
5) az ezüst-nitrát őrlési foka
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 35
12. feladat
A javasolt anyagok listájából válasszon ki két-két párt, amelyek között a reakció a legkisebb sebességgel megy végbe szobahőmérsékleten.
1) réz-szulfát (oldat) és nátrium-hidroxid (oldat)
2) nátrium és víz
3) magnézium és víz
4) oxigén és cink
5) kénsav (oldat) és kálium-karbonát (oldat)
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 34
15. számú feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amely a reakciósebesség növekedéséhez vezet
Fe (szol) + 2H+ → Fe 2+ + H2 (g).
1) a vasionok koncentrációjának növekedése
2) fémvas köszörülése
3) néhány vasdarab hozzáadása
4) a savkoncentráció növekedése
5) a hőmérséklet csökkenése
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 24
16. feladat
A javasolt anyagok listájából válasszon ki két párt, amelyek közötti reakciósebességet nem függ a reagensek érintkezési felületének növelésétől.
1) kén és vas
2) szilícium és oxigén
3) hidrogén és oxigén
4) kén-dioxid és oxigén
5) cink és sósav
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 34
17. számú feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amelyek a nitrogén és a hidrogén reakciójának sebességét növelik.
1) a hőmérséklet emelkedése
2) inhibitor alkalmazása
3) katalizátor használata
4) az ammóniakoncentráció csökkenése
5) a hidrogénkoncentráció csökkenése
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 13
18. feladat
A külső hatások javasolt listájából válasszon ki két olyan hatást, amelyek ne hozd a reakciósebesség megváltoztatásához
CH 3 COOC 2 H 5 + OH - → CH 3 COO - + C 2 H 5 OH.
1) hőmérsékletváltozás
2) az alkoholkoncentráció változása
3) a lúgkoncentráció változása
4) a sókoncentráció változása
5) az éterkoncentráció változása
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 24
19. számú feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amelyek mellett az észter-hidrolízis reakció sebessége jelentősen megnő.
1) a hőmérséklet emelkedése
2) lúg hozzáadása
3) az alkoholkoncentráció csökkentése
4) az éterkoncentráció csökkenése
5) nyomásnövekedés
A „VÁLASZ” mezőbe írja be a kiválasztott típusú reakciók számát.
Válasz: 12
20. számú feladat
A javasolt külső hatások listájából válasszon ki két olyan hatást, amely a réz és a salétromsav reakciósebességének megváltozásához vezet.