Главная страница
qrcode

шпоры фх. 1. Физическая химия цель, задачи, методы исследования. Основные понятия физической химии


Название1. Физическая химия цель, задачи, методы исследования. Основные понятия физической химии
Дата09.09.2019
Размер0.58 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлашпоры фх.docx
ТипЗакон
#64779
страница5 из 8
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8

(раств.) + (раств.) (раств.) + H
Гетерогенные гетерофазные реакции. В этом случае реагенты находятся в разном фазовом состоянии, продукты реакции также могут находиться в любом фазовом состоянии. Реакционный процесс протекает на
2(раств.) Cl
Гетерогенные гомофазные реакции. Такие реакции протекают в пределах одной фазы, однако реакционная смесь является гетерогенной. Например, реакция образования
(газ)
Гомогенные гетерофазные реакции. Реагенты и продукты в такой реакции существуют в пределах одной фазы, однако реакция протекает на поверхности раздела фаз. Примером таких реакций являются некоторые
N
3
2 в зависимости от фазового состояния компонентов (исходных вещ-в и продуктов) различают реакции гомогенные гетерогенные, а также гомофазные и гетерофазные. Гомогенными называют реакции, протекающие в одной фазе: в смеси газов, в жидком растворе или (реже) в твёрдой фазе. К гетерогенным относят реакции , протекающие на границе двух фаз. Таких случаев 9границ фаз) может быть 5:Т-Т, Т-Ж, Т-Г, Ж-Ж, Т-Г. Граница Г-Г не реализуется на практике, так как газы смешиваются в любых соотношениях.В зависимости от числа исходных частиц, участвующих в элементарном акте, говорят о разной молекулярности элементарной стадии или реакции. В мономолекулярной стадии в элементарном акте участвует одна частица и молекулярность равна 1. В бимолекулярной стадии молекулярность равна 2 и в тримолекулярном- 3. Тримолекулярные стадии встречаются редко, так как одновременная встреча 3х частиц в элементарном акте хим.превращения маловероятна. А четырёхмолекулярные стадии в действительности не встречаются, так как одновременная встреча 4хчастиц – событие почти невероятное, и поэтому на практике оно не осуществляется.
33) Влияние концентрации на скорость химической реакции. Физический смысл, размерность константы скорости.

Химическая кинетика - это учение о скорости и механизме процесса и его зависимости от различных факторов, позволяющих ускорить или замедлить ход реакции.

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):

V
Это выражение используют со знаком «+», если скорость определяется по образующемуся в реакции веществу, в противном случае со знаком «-». Т.о. скорость реакции всегда положительна.

Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Средняя скорость в промежутке времени Δt:


В различных интервалах времени средняя скорость химической реакции имеет разные значения; истинная (мгновенная) скорость реакции определяется как производная от концентрации по времени:


Графики: а) кинетические кривые для исходных веществ (А) и продуктов реакции (В);

б) графическое определение истинной скорости.


а) б)

Для реакции в общем виде скорость химической реакции с учетом стехиометрических коэффициентов:

aA + bB = cC + dD

V
Закон действующих масс: скорость простой реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов в степени их стехиометрических коэффициентов.

Этим правилом и определяется влияние концентрации на скорость реакции. Оно было выражено (в несколько иной форме) впервые Гульдбергом и Вааге (1867).

Для простой реакции:

aA + bB = cC + dD

математическое выражение ЗДМ:

V = kCaCb,

где V – скорость реакции;

k – константа скорости реакции;

С
a и b – кинетический порядок реакции по веществу А и В соответственно.

В общем случае:

aA + bB + dD +………..

V = kCaCbCd……….

Скорость химической реакции, проводимой без добавления реагентов извне, максимальна в начале(кон-ции реагентов max ) и минимальна в конце (конц-я реагентов min)

Размерность V: V = [моль/(л•с)] = [моль/(м3•мин)]

Константа скорости реакции.

Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Физический смысл k вытекает из уравнения V = kCaCb .Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Константа при постоянной t0 зависит только от природы веществ и не зависит от их концентрации.

Размерность k: n =0, [k] = [ моль/л•с]

n = 1, [k] = [1/с]

Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (соответственно a, b и c) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (a + b + c) представляет собой общий порядок реакции. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

34) Кинетический анализ необратимых реакций первого порядка в закрытых системах.

Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций.

При кинетических исследованиях химических реакций обычно возникают 3 типа задач:

1) изучение зависимости скорости от конц-ии реагентов определение последних во времени.

2) определение таких кинетических параметров как удельная скорость, константа скорости и энергия активации, нахождение которых является основной задачей химической кинетики.

3) исследование механизма сложных химических превращений.

Механизм реакций – совокупность элементарных стадий, слагающих процесс.

Классификация по механизму реакции:

1) Простой процесс – протекает в одну стадию (реагент → продукт);

2) Сложный процесс – многостадийный (реагент → промежуточные продукты → конечный продукт)

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях.

Т. е. для реакции

aA + bB + dD + ……→ eE + …..

можно записать:

V = kCx Cy Cz…..

Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (соответственно х, у и z) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (х + у + z) представляет собой общий порядок реакции. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

A→B

W = -dC
W = kC
-dC
-dC
C
∫ dC
C
lnC
lnC
k
t = 1/k
Если t = 0, C
t = 0, x молей вещества прореагировало

k
t = 1/k
Для графического определения используем уравнение (1в). Из уравнения (1в) можем записать:

k
lnC

Из уравнения (1в) и (1д) видно, что константа зависит от начальной концентрации исходных веществ.

Уравнения (1в), (1д), (1ж), (1е), называются кинетическими уравнениями первого порядка.

dim[k-1 • моль/л / моль/л] = [1/c-1] = c-1

Чаше всего рассматривают так называемые периоды полураспада – время необходимое для превращения половины начального вещества. Отсчитываем время от начала реакции, полагая, что t = t
k
t
Из уравнения (1з) видно, что время полупревращения для реакции 1-го порядка не зависит от начальной концентрации.
35) Кинетический анализ необратимых реакций второго порядка в закрытых системах.
Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций.

При кинетических исследованиях химических реакций обычно возникают 3 типа задач:

1) изучение зависимости скорости от конц-ии реагентов определение последних во времени.

2) определение таких кинетических параметров как удельная скорость, константа скорости и энергия активации, нахождение которых является основной задачей химической кинетики.

3) исследование механизма сложных химических превращений.

Механизм реакций – совокупность элементарных стадий, слагающих процесс.

Классификация по механизму реакции:

1) Простой процесс – протекает в одну стадию (реагент → продукт);

2) Сложный процесс – многостадийный (реагент → промежуточные продукты → конечный продукт)

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях.

Т. е. для реакции

aA + bB + dD + ……→ eE + …..

можно записать:

V = kCx Cy Cz…..

Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (соответственно х, у и z) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (х + у + z) представляет собой общий порядок реакции. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

Различают 2 типа реакции 2-го порядка:
когда между собой реагируют две молекулы одного и того же вещества: 2А→С
  • когда между собой реагируют в эквивалентных количествах две молекулы различных веществ: А + В→ С
    1)C
    W = - dC2

    - dC2 (2a)

    -dC2 = kdt

    C
    ∫ dC2 = k ∫ dt

    C
    C
    ∫ C-2 dC
    C
    C
    1/C
    C
    1/C
    k
    t = 1/k
    Если t = 0, C
    t не равно 0, C
    k
    t = 1/k
    Для графического определения k используется ур-ие (2б)

    1/C
    1/C

    dim [k] = [1/c•моль/л / (моль/л)2] = [с-2•моль-1•л]

    t = t
    Подставим в уравнение (2д)

    K = 1/t2/2) = 1/t
    t
    Т.о. период полураспада для реакций 2-го порядка при C
    2) C
    -dC
    W = kC
    Если t = 0, C
    t не равно 0, C
    dx/(a-x)(b-x) = kdt

    Прежде чем взять этот интеграл, разобьем его на слагаемые

    1/(a-x)(b-x) = A(b-x) + B(a-x)/(a-x)(b-x)

    A(b-x) + B(a-x) =1

    Если x=b, то A(b-b) + B(a-b) =1

    B(a-b) =1

    B = 1/(a-b)

    Если x=a, то A(b-a) + B(a-a) =1

    A(b-a) =1

    A = 1/(b-a)

    Используем метод интегральных множителей

    x x t

    ∫ (A/(a-x))dx + ∫ (B/(b-x)) = k ∫ dt

    0 0 0

    Подставим значения А и В:

    x x t

    ∫ (1/(a-x)(b-a))dx + ∫ (1/(b-x)(a-b))dx = k ∫ dt

    0 0 0

    x x t

    -1/b-a ∫ (d/(a-x)/(a-x) – 1/a-b ∫ (d/(b-x)/(b-x) = k ∫ dt

    0 0 0

    x x t

    -1/b-a • ln(a-x) ∫ – 1/a-b • ln(b-x) ∫ = kt ∫

    0 0 0

    -1/b-a • [ln(a-x) – ln(a-0)] – 1/a-b • [ln(b-x) – ln(b-0)] = kt

    -1/b-a • [ln(a-x) – lna] – 1/a-b • [ln(b-x) – lnb] = kt

    1/a-b • [ln(a-x)/a] – 1/a-b • [ln(b-x)/b] = kt

    1/a-b • [ln(a-x)/a – ln(b-x)/b] = kt

    1/a-b • ln((a-x)/a / (b-x)/b) = k
    1/a-b • ln(b(a-x) / a(b-x)) = k
    k
    Для графического опр-я k при C
    ln b(a-x)/ a(b-x) = k(a-b)t
    36) Кинетический анализ необратимых реакций нулевого порядка в закрытых системах.
    Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций.

    При кинетических исследованиях химических реакций обычно возникают 3 типа задач:

    1) изучение зависимости скорости от конц-ии реагентов определение последних во времени.

    2) определение таких кинетических параметров как удельная скорость, константа скорости и энергия активации, нахождение которых является основной задачей химической кинетики.

    3) исследование механизма сложных химических превращений.

    Механизм реакций – совокупность элементарных стадий, слагающих процесс.

    Классификация по механизму реакции:

    1) Простой процесс – протекает в одну стадию (реагент → продукт);

    2) Сложный процесс – многостадийный (реагент → промежуточные продукты → конечный продукт)

    Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях.

    Т. е. для реакции

    aA + bB + dD + ……→ eE + …..

    можно записать:

    V = kCx Cy Cz…..

    Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

    Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (соответственно х, у и z) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (х + у + z) представляет собой общий порядок реакции. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

    Иногда концентрации реагента не входят в выражение для скорости, в таком случае говоря, что реакция «нулевого порядка», т.е. нулевой порядок реакции указывает на независимость скорости реакции от концентрации. Такая зависимость возможна, если:

    1) концентрация постоянна; 2) реакция протекает не совсем обычным путем (например, фотохим., каталит.)

    -dC
    -dC
    C
    - ∫ dC
    C
    C
    k
    t = C
    При t = 0, C
    t не равно 0, C
    k = a – (a-x)/t = x/t

    dim [k-1• л-1]

    Для графического определения используем:

    C
    - C
    C

    t = t
    k
    t
    1   2   3   4   5   6   7   8

    перейти в каталог файлов


  • связь с админом