Tính Hệ Số Nhiệt độ Của Tốc độ Phản ứng Trong Từng Trường Hợp Sau

Tốc độ phản ứng hóa học tăng khi nhiệt độ tăng. Sự gia tăng tốc độ phản ứng với nhiệt độ có thể được ước tính bằng cách sử dụng quy tắc van't Hoff. Theo quy luật, nhiệt độ tăng 10 độ thì hằng số tốc độ của phản ứng tăng lên 2-4 lần:

Quy tắc này không được thực hiện ở nhiệt độ cao, khi hằng số tốc độ hầu như không thay đổi theo nhiệt độ.

Quy tắc của Van't Hoff cho phép bạn nhanh chóng xác định ngày hết hạn của một loại thuốc. Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ phân hủy của thuốc. Điều này rút ngắn thời gian xác định ngày hết hạn của thuốc.

Phương pháp này bao gồm thực tế là thuốc được giữ ở nhiệt độ cao T trong một thời gian nhất định tT, lượng thuốc bị phân hủy m được tìm thấy và tính toán lại đến nhiệt độ bảo quản tiêu chuẩn là 298K. Coi quá trình phân huỷ thuốc là phản ứng bậc 1, tốc độ biểu thị ở nhiệt độ chọn T và T = 298K là:

Coi khối lượng của thuốc bị phân hủy là như nhau đối với các điều kiện bảo quản tiêu chuẩn và thực, tốc độ phân hủy có thể được biểu thị bằng các phương trình:

Giả sử T = 298 + 10n, trong đó n = 1,2,3…,

Lấy biểu thức cuối cùng cho thời hạn sử dụng của thuốc trong điều kiện tiêu chuẩn 298K:

Lý thuyết về va chạm chủ động. Năng lương̣̣ kich hoaṭ. Phương trình Arrhenius. Mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa.

Lý thuyết về va chạm chủ động được S. Arrhenius đưa ra vào năm 1889. Lý thuyết này dựa trên ý tưởng rằng để một phản ứng hóa học xảy ra, cần phải có va chạm giữa các phân tử của các chất ban đầu và số lần va chạm được xác định bởi cường độ chuyển động nhiệt của các phân tử, tức là sự phụ thuộc của nhiệt độ. Nhưng không phải mọi va chạm của các phân tử đều dẫn đến biến đổi hóa học: chỉ có va chạm tích cực mới dẫn đến biến đổi đó.

Va chạm chủ động là sự va chạm xảy ra, ví dụ, giữa các phân tử A và B với một lượng lớn năng lượng. Năng lượng tối thiểu mà các phân tử của các chất ban đầu phải có để va chạm của chúng hoạt động được gọi là hàng rào năng lượng của phản ứng.

Năng lượng hoạt hóa là năng lượng dư thừa có thể được truyền hoặc chuyển đến một mol chất.

Năng lượng hoạt hóa ảnh hưởng đáng kể đến giá trị của hằng số tốc độ phản ứng và sự phụ thuộc của nó vào nhiệt độ: Ea càng lớn, hằng số tốc độ càng thấp và sự thay đổi nhiệt độ càng ảnh hưởng đáng kể.

Hằng số tốc độ phản ứng liên quan đến năng lượng hoạt hóa bằng một mối quan hệ phức tạp được mô tả bởi phương trình Arrhenius:

k = Ae – Ea / RT, trong đó A là cấp số nhân trước; Ea là năng lượng hoạt hóa, R là hằng số khí phổ bằng 8,31 j / mol; T là nhiệt đọ tuyệt đối;

e là cơ số của logarit tự nhiên.

Tuy nhiên, các hằng số tốc độ phản ứng quan sát được thường nhỏ hơn nhiều so với các hằng số được tính bằng phương trình Arrhenius. Do đó, phương trình hằng số tốc độ phản ứng được sửa đổi như sau:

(trừ trước toàn bộ phân số)

Hệ số nhân làm cho sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số tốc độ khác với phương trình Arrhenius. Vì năng lượng hoạt hóa Arrhenius được tính là tang của hệ số góc phụ thuộc logarit của tốc độ phản ứng vào nhiệt độ nghịch đảo, nên thực hiện tương tự với phương trình , chúng tôi nhận được:

Đặc điểm của phản ứng dị thể. Tỷ lệ phản ứng dị thể và các yếu tố quyết định nó. Vùng động học và vùng khuếch tán của các quá trình không đồng nhất. Ví dụ về phản ứng dị thể được quan tâm đối với dược phẩm.

PHẢN ỨNG TƯƠNG TỰ, chem. phản ứng liên quan đến các chất bị phân hủy. các pha và cùng nhau hợp thành một hệ thống không đồng nhất. Phản ứng dị thể điển hình: nhiệt. sự phân hủy của muối để tạo thành các sản phẩm ở thể khí và rắn (ví dụ CaCO3 -> CaO + CO2), khử oxit kim loại bằng hydro hoặc cacbon (ví dụ PbO + C -> Pb + CO), hòa tan kim loại trong axit (ví dụ: Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), tương tác. thuốc thử rắn (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Trong một lớp đặc biệt, các phản ứng xúc tác dị thể xảy ra trên bề mặt chất xúc tác được phân biệt; trong trường hợp này, các chất phản ứng và sản phẩm có thể không ở trong các pha khác nhau. Theo chiều hướng, trong phản ứng N2 + + 3H2 -> 2NH3 xảy ra trên bề mặt chất xúc tác sắt, các chất phản ứng và sản phẩm phản ứng đều ở pha khí và tạo thành hệ đồng đẳng.

Các đặc điểm của phản ứng dị thể là do trong đó có sự tham gia của các pha ngưng tụ. Điều này gây khó khăn cho việc trộn và vận chuyển các chất phản ứng và sản phẩm; Có thể kích hoạt các phân tử thuốc thử trên bề mặt phân cách. Động học của bất kỳ phản ứng dị thể nào được định nghĩa là tốc độ của chính hóa chất đó. quá trình biến đổi, và quá trình chuyển giao (khuếch tán) cần thiết để bổ sung lượng tiêu thụ của các chất phản ứng và loại bỏ các sản phẩm phản ứng khỏi vùng phản ứng. Trong trường hợp không có cản trở khuếch tán, tốc độ của phản ứng dị thể tỷ lệ với kích thước của vùng phản ứng; đây là tên của tốc độ phản ứng cụ thể được tính trên một đơn vị bề mặt (hoặc thể tích) của phản ứng. khu, không thay đổi theo thời gian; đối với các phản ứng đơn giản (một bước), nó có thể được xác định trên cơ sở quần chúng hành động của pháp luật. Định luật này không thỏa mãn nếu quá trình khuếch tán của các chất diễn ra chậm hơn so với hóa học. quận; trong trường hợp này, tốc độ quan sát được của phản ứng dị thể được mô tả bằng phương trình động học khuếch tán.

Tốc độ của một phản ứng dị thể là lượng chất tham gia vào phản ứng hoặc được tạo thành trong một phản ứng trên một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bề mặt pha.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học:

Bản chất của các chất phản ứng

Nồng độ của thuốc thử,

Nhiệt độ,

Sự hiện diện của một chất xúc tác.

Vheterog = Δp (S Δt), trong đó Vheterog là tốc độ phản ứng trong hệ dị thể; n là số mol của bất kỳ chất nào trong số các chất tạo thành sau phản ứng; V là thể tích của hệ; t - thời gian; S là diện tích bề mặt của pha mà phản ứng tiến hành; Δ - dấu tăng dần (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).

Bài toán 336. Ở 150 ° C, một số phản ứng hoàn thành trong 16 phút. Lấy hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng bằng 2,5, tính xem phản ứng này sẽ kết thúc trong bao lâu nếu tiến hành: a) ở 20 0 ° С; b) ở 80 ° C. Quyết định:Theo quy tắc van't Hoff, sự phụ thuộc của vận tốc vào nhiệt độ được biểu thị bằng phương trình:

v t và k t - tốc độ và hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ t ° C; v (t + 10) và k (t + 10) cùng giá trị ở nhiệt độ (t + 10 0 C); - hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng, giá trị của tốc độ này đối với hầu hết các phản ứng nằm trong khoảng 2 - 4.

a) Cho rằng tốc độ của một phản ứng hóa học ở một nhiệt độ nhất định tỷ lệ nghịch với thời gian của quá trình của nó, chúng ta thay dữ liệu đã cho trong điều kiện của bài toán thành một công thức biểu thị một cách định lượng quy tắc van't Hoff, chúng ta nhận được :

b) Vì phản ứng này diễn ra với sự giảm nhiệt độ, nên ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ của phản ứng này tỷ lệ thuận với thời gian của quá trình của nó, chúng ta thay thế dữ liệu cho trong điều kiện của bài toán thành một công thức biểu thị định lượng van't quy tắc Hoff, chúng tôi nhận được:

Trả lời: a) ở 200 0 С t2 = 9,8 s; b) ở 80 0 С t3 = 162 giờ 1 phút 16 s.

Bài toán 337. Giá trị của hằng số tốc độ phản ứng có thay đổi không: a) khi thay chất xúc tác này bằng chất xúc tác khác; b) khi nồng độ của các chất phản ứng thay đổi?

Quyết định: Hằng số tốc độ phản ứng là một giá trị phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng, nhiệt độ và sự có mặt của chất xúc tác, và không phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng. Nó có thể bằng tốc độ phản ứng trong trường hợp nồng độ của các chất phản ứng bằng nhau (1 mol / l).