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
страница6 из 8
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8

37)Реакции 3-ого порядка

Химическая кинетика рассматривает скорости химических реакций и параметры от которых они зависят. Наиболее важными параметрами являются концентрация, температура, давление. Скорость реакций в общем виде определяется изменением количества вещества в единицу времени, в единице реакционного пространства:, где R- реакционное пространство, n-число молей данного компонента в момент времени t.Скорость реакций выражается как производная от концентраций по времени для любого вещества, участвующего в реакций.

Важной характеристикой в химической кинетике является константа скорости. Ее физический смысл состоит в том, что при условии равенства концентрации реагирующих веществ(Са=Св=1) для гомогенных реакции константа скорости равна скорости реакции W=k, а для гетерогенных реакции
Из всех кинетических характеристик химических реакции наиболее важной является константа скорости. Чем больше по величине константа скорости , тем больше скорость. Рассмотрим р-ции 3-его порядка с точки зрения кинетики. Есть 2 типа р-ции 3-его порядка

1)3А=С –при вз-ии получается один продукт

2)А+В+С=Е+Д+Ж-при вз-ии получается несколько продуктов.

1)С
x=a/2 период полупревращения t=a/2 38-40)определить константу скорости первого и n-ого порядка расчетным и графическим способом, укажите ее размерность.уравнение расчета периода полураспада реакций 1-ого порядка.

Химическая кинетика рассматривает скорости химических реакций и параметры от которых они зависят. Наиболее важными параметрами являются концентрация, температура, давление. Скорость реакций в общем виде определяется изменением количества вещества в единицу времени, в единице реакционного пространства:
Важной характеристикой в химической кинетике является константа скорости. Ее физический смысл состоит в том, что при условии равенства концентрации реагирующих веществ(Са=Св=1) для гомогенных реакции константа скорости равна скорости реакции W=k, а для гетерогенных реакции
Из всех кинетических характеристик химических реакции наиболее важной является константа скорости. Чем больше по величине константа скорости , тем больше скорость.

В. Реакции первого порядка характеризуются кинетическим уравнением вида
Константу интегрирования определим из начальных условий: в момент времени t = 0 концентрация Сa
,или
Для графического определения используется уравнение (1б) в результате получаем:

Можно проследить, что логарифм концентрации для реакции первого порядка линейно зависит от времени (рис. 2.3) и константа скорости численно равна тангенсу угла наклона прямой к оси времени:
Из уравнения 1б и 1д видно, что К зависит от концентрации исходных веществ. Уравнения 1в 1д 1е- кинетические уравнения первого порядка.Единица измерения К,т.е. dim[K]=
Еще одной кинетической характеристикой реакции является период полупревращения t
Как видно из полученного выражения, период полупревращения реакции первого порядка не зависит от начальной концентрации исходного вещества.Таким образом,химическая кинетика-раздел химии,изучающий скорость и механизмы химических реакции,как было рассмотрено выше.

41. Влияние температуры на скорость химической реакции, правило Вант-Гоффа, закон Аррениуса.

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).

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:



Для природа реагирующих веществ,
  • наличие 
  • температура (
  • давление,
  • площадь поверхности реагирующих веществ.
    где 
    Следует помнить, что правило Вант-Гоффа применимо только для реакций с энергией активации 60-120 кДж/моль в температурном диапазоне 10-400oC. Правилу Вант-Гоффа также не подчиняются реакции, в которых принимают участие громоздкие молекулы, например белки в биологических системах. Температурную зависимость скорости реакции более корректно описывает 
    Из уравнения Вант-Гоффа температурный коэффициент вычисляется по формуле:


    Где А-частота столкновений реагирующих молекул

    Это уравнение в другом виде
    Скорость реакции сильнее изменяется с температурой в тех реакциях, в которых энергия активации больше и наоборот, если в данной реакции энергия активации незначительна, то скорость этой реакции слабо изменяется с температурой.

    42. Энергия активации, ее физический смысл. Методы определения энергии активации.


    В химической модели, известной как 
  • Молекулы должны обладать необходимой энергией (энергией активации). В процессе химической реакции взаимодействующие молекулы должны пройти через 
  • Катализатор не влияет на константу равновесия при обратимых реакциях. Он не может вызывать те реакции, которые в его отсутствии не идут, а только увеличивает скорость ТД возможных реакции.
  • Не существует универсальных катализаторов, для каждой конкретной реакции требуется свой особый катализатор.
  • В присутствии катализатора константа скорости реакции увеличивается, а константа равновесия не изменяется, т.е. катализатор не смещает химического равновесия, он способствует лишь более быстрому его достижению.
    Каталитические реакции по фазовому составу участников и катализатора , а не по существу механизма процесса удобно разделить на гомогенный и гетерогенный.

    При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе- газовой или в растворе.

    Плюсы:
    Высокая активность
  • Однородные активные частицы
    Минусы:
    Сложность отделения от реакционной смеси
    Часто неустойчивы и не подлежат регенерации.

    При гетерогенном катализе реагент и катализатор находятся в разных фазах.

    Плюсы:
    Стабильность
  • Легко отделяемые от реакционной смеси
  • Возможность использования в проточных установках
  • Регенерация
    Минусы:
    Меньшая активность по сравнению с гомогенными катализаторами
  • Требуют жестких условий процесса
  • Неоднородность активных центров
    По признакам относящимся к катализатору, гомогенный катализ подразделяется на кислотно-основной и окислительно-восстановительный.

    Ферменты-«Природные катализаторы»

    белковые молекулы, регулирующие биохимические реакции.

    Плюсы:
    обладают очень высокой активностью и селективностью
    Минусы:

    работают только при определенных условиях, таких, в которых протекают реакции в живых организмах.

    44. биогенные каталитические реакции. Кинетический анализ гомогенной каталитической реакции.

    Ферменты – это особые белки, ко­торые действуют как катализаторы в биологических системах. Ферменты – уникальные катализаторы, обладающие непревзойденной эффективностью действия и высокой селек­тивностью.

    В настоящее время известно более 2000 ферментов, многие из которых катализируют одну реакцию. Активность большой группы ферментов проявляется только в присутствии определенных соединений небелковой природы, называемых кофакторами. В качестве ко­факторов выступают ионы металлов или органические соединения. Примерно третья часть ферментов активируется переходными металлами.

    Ионы металлов в ферментах выполняют ряд функций: являются электрофильной группой активного центра фермента и облегчают взаимодействие с отрицательно заряженными участками молекул субстрата,  формируют каталитически активную конформацию структуры фермента (в формировании спиральной структуры РНК, участвуют ионы цинка и марганца),  участвуют в транс­порте электронов (комплексы переноса электрона). Способность иона металла выполнять свою роль в активном центре соответствующего фермента зависит от способности иона металла к комплексообразованию,   геометрии и устойчивости образуемого комплекса. Это обеспечивает повышение селективности фермента по отношению к субстратам, активации связей в ферменте или субстрате посредством координации и изменении формы субстрата в соответствии со стерическими требованиями активного центра.

    Биокомплексы различа­ются по устойчивости. Одни из них настолько прочны, что постоянно находятся в организме и выполняют определенную функцию. В тех случаях, когда связь кофактора и белка фермента прочна и разделить их трудно, его называют «простетической группой». Такие связи обнаружены в ферментах, содержащих гем-комплексное соединение железа с про­изводным порфина. Роль металлов таких комплексов высокоспецифична: замена его даже на близкий по свойствам элемент приводит к значительной или полной утрате физиологической активности. Данные ферменты относят к специфическим ферментам.

    Примерами таких соединений является хлорофилл, полифенилоксидаза, витамин В
    Каталитические свойства большинства ферментов определяются активным центром, образуемым разными микроэлементами. Ферменты синтезируются на период выполнения функции. Ион металла выполняет роль активатора и его можно заменить ионом другого металла без потери физиологической активности фермента. Такие отнесены к неспецифическим ферментам.

    Биокомплексы различа­ются по устойчивости. Одни из них настолько прочны, что постоянно находятся в организме и выполняют определенную функцию. В тех случаях, когда связь кофактора и белка фермента прочна и разделить их трудно, его называют «простетической группой». Такие связи обнаружены в ферментах, содержащих гем-комплексное соединение железа с про­изводным порфина. Роль металлов таких комплексов высокоспецифична: замена его даже на близкий по свойствам элемент приводит к значительной или полной утрате физиологической активности. Данные ферменты относят к специфическим ферментам.
    Примерами таких соединений является хлорофилл, полифенилоксидаза, витамин В
    Каталитические свойства большинства ферментов определяются активным центром, образуемым разными микроэлементами. Ферменты синтезируются на период выполнения функции. Ион металла выполняет роль активатора и его можно заменить ионом другого металла без потери физиологической активности фермента. Такие отнесены к неспецифическим ферментам.

    45. Электрохимия, особенности электрохимических реакций.
    1   2   3   4   5   6   7   8

    перейти в каталог файлов

  • Молекулы должны быть правильно ориентированы относительно друг друга.
    Уравнение Аррениуса
    k — константа скорости реакции, A — R
     — T — 
    С повышением температуры растёт вероятность преодоления энергетического барьера.

    Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике для приближённых вычислений кроме уравнения Аррениуса используют правило Вант-Гоффа: повышение температуры на 10 К увеличивает для большинства реакций скорость в 2-4 раза. Математически это означает, что скорость реакции зависит от температуры степенным образом:


    где γ — температурный коэффициент скорости (его значение лежит в интервале от 2 до 4). Правило Вант-Гоффа является весьма грубым и применимо только в очень ограниченном интервале температур.


    ΔН - выделившиеся энергия в ходе реакции

    К – уровень наименьшего запаса энергии, для взаимодействия молекул

    Е
    Е

    lgK=lgKo- Е а/2,303RT (9)

    Следовательно, lgK линейно зависит от обратной абсо­лютной температуры


    Предэкспоненциальный множитель К
    Если имеются значения константы скорости химической реакции при двух температурах, то из уравнения (9) можно полу­чить:

    Е
    Энергия активации Е
    Изложенный выше метод расчета Е
    Однако, есть способ расчета Е
    Пусть при температурах T
    W
    Заменим в уравнении (11) скорости реакций при заданных температурах соотношением


    Таким образом, отношение K
    Подставим в отношение (11а) значения констант скорости при температурах T
    K
    Полагая, что для узкого температурного интервала К
    ехр[-Ea/R(l/T
    Разделение переменных и интегрирование дают:

    ехр[-Еа(Т
    Следовательно, при заданных T
    Е43.Катализ, основные свойства катализатора

    Каталитические процессы имеют ряд общих характерных особенностей:
    Отсутствие стехиометричесих соотношении между катализатором и реагирующими веществами. Катализатор во время процесса не расходуется и остается химически неизменным.

  • связь с админом