የሙቀት መጠን እና ምላሽ ፍጥነት
በቋሚ የሙቀት መጠን, መስተጋብር ሞለኪውሎች የተወሰነ የኃይል መጠን ካላቸው ምላሽ መስጠት ይቻላል. አርረኒየስ ይህን ትርፍ ሃይል ብሎ ጠራው። የማንቃት ጉልበት , እና ሞለኪውሎቹ እራሳቸው ነቅቷል.
እንደ Arrhenius ተመን ቋሚ ክእና የማንቃት ኃይል ኢ.ኤየአርሄኒየስ እኩልታ በሚባለው ግንኙነት ይዛመዳሉ፡-
እዚህ ሀ- ቅድመ ገላጭ ሁኔታ; አር- ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ; ቲ- ፍጹም ሙቀት.
ስለዚህ, በቋሚ የሙቀት መጠን, የምላሽ መጠን ይወሰናል ኢ.ኤ. የበለጠ ኢ.ኤ, አነስተኛ የንቁ ሞለኪውሎች ቁጥር እና ምላሹ ቀስ በቀስ ይቀጥላል. ሲቀንስ ኢ.ኤፍጥነት ይጨምራል, እና መቼ ኢ.ኤ= 0 ምላሹ ወዲያውኑ ይከሰታል።
መጠን ኢ.ኤምላሽ ሰጪ ንጥረ ነገሮችን ተፈጥሮን ያሳያል እና ከጥገኛው በሙከራ ይወሰናል ክ = ረ(ቲ). እኩልታ (5.3) በሎጋሪዝም መልክ ከጻፍን እና ለቋሚዎች በሁለት የሙቀት መጠኖች መፍታት ፣ ኢ.ኤ:
γ የኬሚካላዊ ምላሽ ፍጥነት የሙቀት መጠን ነው. የ γ ዋጋ በሙቀት መጠን እና ከክልሉ ውጭ ስለሚወሰን የቫንት ሆፍ ደንብ የተወሰነ መተግበሪያ አለው። ኢ.ኤ= 50-100 ኪጄ ∙ mol -1 ይህ ህግ በጭራሽ አይተገበርም.
በስእል. 5.4 የመጀመሪያዎቹን ምርቶች ወደ ገባሪ ሁኔታ ለማስተላለፍ የሚወጣው ጉልበት (A * የነቃ ውስብስብ ነው) ከዚያም ወደ መጨረሻው ምርቶች በሚሸጋገርበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ ወይም በከፊል እንደገና እንደተለቀቀ ሊታይ ይችላል. በመጀመሪያዎቹ እና በመጨረሻዎቹ ምርቶች መካከል ያለው የኃይል ልዩነት Δን ይወስናል ኤችበማነቃቂያው ኃይል ላይ ያልተመሠረተ ምላሽ.
ስለዚህ, ከመጀመሪያው ሁኔታ ወደ መጨረሻው ሁኔታ በሚወስደው መንገድ, ስርዓቱ የኃይል መከላከያን ማሸነፍ አለበት. በግጭት ጊዜ አስፈላጊው ከመጠን በላይ ኃይል ያላቸው ንቁ ሞለኪውሎች ብቻ ናቸው። ኢ.ኤ, ይህንን መሰናክል ማሸነፍ እና ወደ ኬሚካላዊ መስተጋብር ሊገባ ይችላል. እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን, በምላሽ መካከለኛ ውስጥ ያሉ ንቁ ሞለኪውሎች መጠን ይጨምራል.
ቅድመ ገላጭ ሁኔታሀአጠቃላይ የግጭቶችን ብዛት ያሳያል። ቀላል ሞለኪውሎች ላሉት ምላሾች ሀወደ ቲዎሬቲካል ግጭት መጠን ቅርብ ዜድ፣ ማለትም እ.ኤ.አ. ሀ = ዜድ, ከጋዞች ኪነቲክ ቲዎሪ የተሰላ. ለተወሳሰቡ ሞለኪውሎች ሀ ≠ ዜድ, ስለዚህ ስቴሪክ ፋክተርን ማስተዋወቅ አስፈላጊ ነው ፒ:
እዚህ ዜድ- የሁሉም ግጭቶች ብዛት; ፒ- ለቦታ ተስማሚ የሆኑ የግጭቶች መጠን (ከ 0 እስከ እሴቶችን ይወስዳል) - ንቁ ፣ ማለትም ፣ በኃይል ተስማሚ ግጭቶች።
የፍጥነት ቋሚው ልኬት የሚገኘው ከግንኙነቱ ነው።
አገላለጽ (5.3) ስንመረምር፣ ምላሹን ለማፋጠን ሁለት መሠረታዊ እድሎች እንዳሉ ወደ ድምዳሜ ደርሰናል።
ሀ) የሙቀት መጠን መጨመር;
ለ) የማንቃት ጉልበት መቀነስ.
በርዕሱ ላይ ችግሮች እና ሙከራዎች "ኬሚካዊ ኪኔቲክስ. የሙቀት መጠን እና ምላሽ መጠን"
- የኬሚካላዊ ምላሽ መጠን. አነቃቂዎች - የኬሚካላዊ ምላሾች እና የተከሰቱበት ቅጦች ምደባ, 8-9 ኛ ክፍሎች
ትምህርት፡ 5 ምደባ፡ 8 ፈተናዎች፡ 1
ችግር 336.
በ 150 ° ሴ, አንዳንድ ምላሽ በ 16 ደቂቃዎች ውስጥ ይጠናቀቃል. የምላሹን የሙቀት መጠን ከ 2.5 ጋር እኩል በመውሰድ ፣ ይህ ምላሽ ከተፈጸመ ከየትኛው ሰዓት በኋላ እንደሚያበቃ አስሉ፡ ሀ) በ 20 0 ° ሴ; ለ) በ 80 ° ሴ.
መፍትሄ፡-
በቫንት ሆፍ ህግ መሰረት የፍጥነት ጥገኝነት በሙቀት መጠን ይገለጻል፡-
v t እና k t - በሙቀት t ° ሴ ላይ ያለው ምላሽ ፍጥነት እና ፍጥነት; v (t + 10) እና k (t + 10) በሙቀት (t + 10 0 C) ተመሳሳይ እሴቶች ናቸው; - የምላሽ መጠን የሙቀት መጠን ፣ለአብዛኛዎቹ ምላሾች እሴቱ ከ2-4 ባለው ክልል ውስጥ ነው።
ሀ) በአንድ የሙቀት መጠን ውስጥ ያለው የኬሚካላዊ ምላሽ መጠን ከተከሰቱበት ጊዜ ጋር የተገላቢጦሽ መሆኑን ከግምት ውስጥ በማስገባት በችግሩ መግለጫ ላይ የተሰጠውን መረጃ የቫንት ሆፍ ደንብን በቁጥር በሚገልጽ ቀመር እንተካለን፡-
ለ) ይህ ምላሽ የሙቀት መጠኑን በመቀነስ የሚቀጥል ስለሆነ በተወሰነ የሙቀት መጠን የዚህ ምላሽ መጠን ከተከሰቱበት ጊዜ ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን ስለሆነ በችግር መግለጫው ላይ የተሰጠውን መረጃ ቫን በቁጥር በሚገለጽ ቀመር እንተካለን። t Hoff ደንብ ፣ እኛ እናገኛለን-
መልስ: ሀ) በ 200 0 C t2 = 9.8 ሰ; ለ) በ 80 0 C t3 = 162 ሰ 1 ደቂቃ 16 ሴ.
ችግር 337.
የምላሽ ፍጥነቱ ዋጋ በየጊዜው ይለዋወጣል፡- ሀ) አንዱን ቀስቃሽ በሌላ ሲተካ; ለ) ምላሽ ሰጪ ንጥረ ነገሮች ክምችት ሲቀየር?
መፍትሄ፡-
የምላሽ ድግግሞሹ ቋሚነት የሚወሰነው በተለዋዋጭ ንጥረ ነገሮች ባህሪ, በሙቀት ላይ እና በአነቃቂዎች መገኘት ላይ ነው, እና ምላሽ በሚሰጡ ንጥረ ነገሮች ክምችት ላይ የተመሰረተ አይደለም. የሬክተሮች ውህዶች ከአንድነት (1 ሞል / ሊ) ጋር እኩል ሲሆኑ በጉዳዩ ውስጥ ካለው ምላሽ መጠን ጋር እኩል ሊሆን ይችላል.
ሀ) አንዱን ማነቃቂያ በሌላ ሲተካ፣ የተሰጠው የኬሚካላዊ ምላሽ መጠን ይለወጣል ወይም ይጨምራል። ማነቃቂያ ጥቅም ላይ ከዋለ, የኬሚካላዊው ምላሽ ፍጥነት ይጨምራል, እና የምላሽ መጠን ቋሚ እሴት በዚህ መሰረት ይጨምራል. የምላሽ ፍጥነቱ ቋሚ እሴት ለውጥ እንዲሁ አንድ ማነቃቂያ በሌላ ሲተካ ይከሰታል፣ ይህም የዚህ ምላሽ መጠን ከመጀመሪያው ማነቃቂያ ጋር በተያያዘ ይጨምራል ወይም ይቀንሳል።
ለ) የአስተያየቶች ትኩረት ሲቀየር ፣ የምላሽ መጠን እሴቶቹ ይለወጣሉ ፣ ግን የምላሽ መጠን ቋሚ እሴት አይቀየርም።
ችግር 338.
የምላሽ የሙቀት ተፅእኖ በነቃ ጉልበት ላይ የተመሰረተ ነው? መልሱን አረጋግጡ።
መፍትሄ፡-
የምላሹ የሙቀት ተጽእኖ በስርዓቱ የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ሁኔታዎች ላይ ብቻ የተመካ እና በሂደቱ መካከለኛ ደረጃዎች ላይ የተመካ አይደለም. የማግበር ሃይል የንጥረ ነገሮች ሞለኪውሎች ግጭታቸው ወደ አዲስ ንጥረ ነገር መፈጠር እንዲመራው ሊኖራቸው የሚገባው ትርፍ ሃይል ነው። የሙቀት መጠኑን በመጨመር ወይም በመቀነስ ፣ በመቀነስ ወይም በመጨመር የማግበር ኃይል ሊቀየር ይችላል። ማነቃቂያዎች የማንቃት ኃይልን ይቀንሳሉ, እና መከላከያዎች ይቀንሱታል.
ስለዚህ, የነቃ የኃይል ለውጥ ወደ ምላሽ ፍጥነት ለውጥን ያመጣል, ነገር ግን በሙቀት ምላሽ ላይ ለውጥ አያመጣም. የምላሽ የሙቀት ተጽእኖ ቋሚ እሴት ነው እና ለአንድ ምላሽ በንቃት ኃይል ላይ በሚደረጉ ለውጦች ላይ የተመካ አይደለም. ለምሳሌ ፣ አሞኒያ ከናይትሮጅን እና ሃይድሮጂን ለመፈጠር የሚሰጠው ምላሽ ቅጽ አለው-
ይህ ምላሽ exothermic ነው፣ > 0)። ምላሹ የሂደቱ ምላሽ ሰጪ ቅንጣቶች ብዛት እና የጋዝ ንጥረነገሮች ሞሎች ቁጥር በመቀነሱ ስርዓቱን ከተረጋጋ ሁኔታ ወደ የተረጋጋ ሁኔታ ይመራል ፣ entropy እየቀነሰ ይሄዳል።< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:
ችግር 339.
ለየትኛው ምላሽ, ቀጥተኛ ወይም ተቃራኒው, ቀጥተኛ ምላሽ ሙቀትን ከለቀቀ የማንቃት ኃይል ይበልጣል?
መፍትሄ፡-
ወደፊት እና በተገላቢጦሽ ምላሾች የማግበር ሃይሎች መካከል ያለው ልዩነት ከሙቀት ተጽእኖ ጋር እኩል ነው: H = E a (rev.) - E a (rev.) . ይህ ምላሽ የሚከሰተው ሙቀትን በሚለቀቅበት ጊዜ ነው, ማለትም. ያልተለመደ ነው ፣< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
ኢ (ለምሳሌ)< Е а(обр.) .
መልስ፡-ኢ (ለምሳሌ)< Е а(обр.) .
ችግር 340.
የማግበሪያው ኃይል በ 4 ኪጄ/ሞል ከተቀነሰ በ298 ኪ የሚደርሰው ምላሽ ምን ያህል ጊዜ ይጨምራል?
መፍትሄ፡-
የማግበሪያ ኢነርጂ ቅነሳን በኤአ እና የአፀፋው መጠን ቋሚዎች የገቢር ኃይል በ k እና k ከመቀነሱ በፊት እና በኋላ እንደቅደም ተከተል።
E a - የማንቃት ኃይል, k እና k" - የምላሽ መጠን ቋሚዎች, ቲ - የሙቀት መጠን በ K (298).
የችግሩን መረጃ ወደ መጨረሻው እኩልነት በመተካት እና የማግበር ኃይልን በ joules ውስጥ በመግለጽ የምላሽ መጠን መጨመርን እናሰላለን።
መልስ: 5 ጊዜ.
የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን የኬሚካላዊ ምላሽ ፍጥነት ይጨምራል. የቫንት ሆፍ ህግን በመጠቀም የምላሽ መጠን መጨመርን በሙቀት መገመት ይችላሉ። እንደ ደንቡ የሙቀት መጠኑን በ 10 ዲግሪ ማሳደግ የምላሽ መጠን በ2-4 ጊዜ ይጨምራል።
ይህ ደንብ በከፍተኛ ሙቀቶች ላይ አይተገበርም, ፍጥነቱ የማያቋርጥ የሙቀት መጠን ሲቀየር.
የቫንት ሆፍ ሕግ የመድኃኒቱን የመደርደሪያ ሕይወት በፍጥነት እንዲወስኑ ያስችልዎታል። የሙቀት መጠኑን መጨመር የመድሃኒት መበስበስን መጠን ይጨምራል. ይህም የመድኃኒቱን የመደርደሪያ ሕይወት ለመወሰን የሚፈጀውን ጊዜ ይቀንሳል።
ዘዴው መድሃኒቶቹ ከፍ ባለ የሙቀት መጠን T ለተወሰነ ጊዜ ይቀመጣሉ tT, የተበላሸ መድሃኒት መጠን ተገኝቷል እና ወደ መደበኛ የማከማቻ ሙቀት 298 ኪ.ሜ. የመድኃኒት መበስበስ ሂደት የመጀመሪያ ደረጃ ምላሽ እንደሆነ ከግምት ውስጥ በማስገባት በተመረጠው የሙቀት መጠን T እና T = 298 ኪ ላይ ያለው መጠን ይገለጻል ።
ለመደበኛ እና ለትክክለኛው የማከማቻ ሁኔታዎች የበሰበሰው መድሃኒት ብዛት አንድ አይነት መሆኑን ከግምት ውስጥ በማስገባት የመበስበስ መጠኑ እንደሚከተለው ሊገለፅ ይችላል-
T=298+10n በመውሰድ ላይ፣ n = 1፣2፣3…፣
የመድኃኒቱ የመደርደሪያ ሕይወት የመጨረሻ መግለጫ በ 298 ኪ.
ንቁ ግጭቶች ንድፈ ሃሳብ. የማንቃት ጉልበት. የአርሄኒየስ እኩልታ. በምላሽ ፍጥነት እና በማግበር ኃይል መካከል ያለው ግንኙነት።
የንቁ ግጭቶች ንድፈ ሃሳብ በኤስ. አርሄኒየስ በ 1889 ተቀርጿል. ይህ ጽንሰ-ሐሳብ የተመሠረተው ኬሚካላዊ ምላሽ እንዲከሰት በመነሻ ንጥረ ነገሮች ሞለኪውሎች መካከል ግጭቶች አስፈላጊ ናቸው ፣ እና የግጭቶቹ ብዛት የሚወሰነው በሞለኪውሎች የሙቀት እንቅስቃሴ መጠን ነው ፣ ማለትም። በሙቀት መጠን ይወሰናል. ነገር ግን እያንዳንዱ የሞለኪውሎች ግጭት ወደ ኬሚካላዊ ለውጥ አይመራም - ንቁ ግጭት ብቻ ወደ እሱ ይመራል።
ንቁ ግጭቶች ለምሳሌ በሞለኪውሎች A እና B መካከል ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል ያላቸው ግጭቶች የሚከሰቱ ግጭቶች ናቸው። ግጭታቸው ንቁ እንዲሆን የመነሻ ንጥረ ነገሮች ሞለኪውሎች ሊኖራቸው የሚገባው ዝቅተኛው የኃይል መጠን የግብረ-መልስ ኢነርጂ ተብሎ ይጠራል።
የማግበር ሃይል ወደ አንድ ሞል ንጥረ ነገር ሊሰጥ ወይም ሊተላለፍ የሚችል ትርፍ ሃይል ነው።
የማግበሪያ ኢነርጂው የምላሽ ፍጥነቱ ቋሚ እሴት እና በሙቀት ላይ ያለውን ጥገኛነት በእጅጉ ይነካል፡- በላቀ Ea፣ የፍጥነት መጠኑ አነስተኛ እና የሙቀት ለውጥ በከፍተኛ ሁኔታ ይነካል።
የምላሽ መጠን ቋሚነት በአርሄኒየስ እኩልታ በተገለጸው ውስብስብ ግንኙነት ከማንቃት ኃይል ጋር ይዛመዳል፡-
k=Aе–Ea/RT, A ቅድመ ገላጭ ሁኔታ ሲሆን; Eа የነቃ ኃይል ነው, R ሁለንተናዊ ጋዝ ቋሚ ከ 8.31 J / mol ጋር እኩል ነው; ቲ - ፍጹም ሙቀት;
የተፈጥሮ ሎጋሪዝም ኢ-መሠረት.
ነገር ግን፣ የታዩት የምላሽ ምላሾች ቋሚዎች በአብዛኛው ከአርሄኒየስ እኩልታ ከተሰሉት በጣም ያነሱ ናቸው። ስለዚህ፣ የምላሽ መጠን ቋሚ እኩልታ በሚከተለው መልኩ ተስተካክሏል።
(ከሁሉም ክፍልፋዮች በፊት ተቀንሷል)
ማባዛቱ የፍጥነት መለኪያው የሙቀት ጥገኛነት ከአርሄኒየስ እኩልዮሽ ጋር እንዲለያይ ያደርገዋል. የ Arrhenius አግብር ኃይል በተገላቢጦሽ የሙቀት ላይ ምላሽ መጠን ያለውን ሎጋሪዝም ጥገኛ ተዳፋት ሆኖ ይሰላል በመሆኑ, ከዚያም እኩልዮሽ ጋር ተመሳሳይ ማድረግ. እኛ እናገኛለን:
የተለያየ ምላሽ ባህሪያት. የተለያዩ ግብረመልሶች መጠን እና የሚወስኑት ምክንያቶች። የተለያዩ ሂደቶች የኪነቲክ እና ስርጭት አካባቢዎች። ለፋርማሲ ፍላጎት ያላቸው የተለያዩ ግብረመልሶች ምሳሌዎች።
የተለያዩ ግብረመልሶች፣ ኬም በመበስበስ ላይ ያሉ ንጥረ ነገሮችን የሚያካትቱ ምላሾች. ደረጃዎች እና በአጠቃላይ የተለያየ ስርዓት መፍጠር. የተለመዱ የተለያዩ ግብረመልሶች: የሙቀት. የጋዝ እና ጠንካራ ምርቶች መፈጠር (ለምሳሌ CaCO3 -> CaO + CO2) ፣ የብረት ኦክሳይድን ከሃይድሮጂን ወይም ከካርቦን (ለምሳሌ PbO + C -> Pb + CO) መቀነስ ፣ በአሲድ ውስጥ ብረቶች መሟሟት። (ለምሳሌ፣ Zn ++ H2SO4 -> ZnSO4 + H2)፣ መስተጋብር። ጠንካራ reagents (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). አንድ ልዩ ክፍል በማነቃቂያው ወለል ላይ የሚከሰቱ የተለያዩ የካታሊቲክ ምላሾችን ያጠቃልላል። በተጨማሪም ፣ ምላሽ ሰጪዎች እና ምርቶች በተለያዩ ደረጃዎች ላይሆኑ ይችላሉ። አቅጣጫ, ምላሽ N2 ++ ZH2 -> 2NH3 ብረት ቀስቃሽ ላይ ላዩን ላይ እየተከሰተ ጊዜ, reactants እና ምላሽ ምርት ጋዝ ዙር ውስጥ ናቸው እና አንድ ወጥ የሆነ ሥርዓት ይፈጥራሉ.
የ heterogeneous ምላሽ ባህሪያት በእነሱ ውስጥ የተጨመቁ ደረጃዎች ተሳትፎ ምክንያት ነው. ይህ reagents እና ምርቶች መካከል ቅልቅል እና ማጓጓዝ አስቸጋሪ ያደርገዋል; በይነገጹ ላይ የሬጀንት ሞለኪውሎችን ማንቃት ይቻላል። የማንኛውንም የተለያየ ምላሽ እንቅስቃሴ በኬሚካሉ ፍጥነት ይወሰናል. ለውጦች ፣ እንዲሁም ምላሽ ሰጪ ንጥረ ነገሮችን ፍጆታ ለመሙላት እና የምላሽ ምርቶችን ከምላሽ ዞን ለማስወገድ አስፈላጊ በሆኑ የማስተላለፍ ሂደቶች (ስርጭት)። ስርጭት እንቅፋት በሌለበት, heterogeneous ምላሽ መጠን ምላሽ ዞን መጠን ጋር ተመጣጣኝ ነው; ይህ በምላሹ በንጥል ወለል (ወይም መጠን) የሚሰላው የተወሰነ የምላሽ መጠን ነው። ዞኖች, በጊዜ ሂደት አይለወጥም; ለቀላል (አንድ-ደረጃ) ምላሽ ሊሆን ይችላል። በተግባራዊው የጅምላ ህግ መሰረት ይወሰናል. የንጥረ ነገሮች ስርጭት ከኬሚካላዊው ቀስ ብሎ ከቀጠለ ይህ ህግ አልረካም። ወረዳ; በዚህ ሁኔታ ፣ የተስተዋለው የ heterogeneous ምላሽ መጠን በስርጭት ኪኔቲክስ እኩልታዎች ይገለጻል።
የልዩነት ምላሽ መጠን በአንድ የክፍል ወለል አካባቢ በአንድ ጊዜ ምላሽ በሚሰጥበት ጊዜ ምላሽ የሚሰጥ ወይም የተፈጠረው ንጥረ ነገር መጠን ነው።
የኬሚካላዊ ምላሽ ፍጥነት ላይ ተጽዕኖ የሚያሳድሩ ምክንያቶች
ምላሽ ሰጪዎች ተፈጥሮ
Reagent ትኩረት,
የሙቀት መጠን,
የአነቃቂ መገኘት.
Vheterogen = Δп (S Δt), Vheterog በተለያዩ ስርዓቶች ውስጥ ያለው ምላሽ መጠን ነው; n በምላሹ ምክንያት የሚከሰቱ የማንኛቸውም ንጥረ ነገሮች የሞሎች ብዛት ነው; V የስርዓቱ መጠን ነው; t - ጊዜ; S ምላሹ የሚከሰትበት ደረጃ ላይ ያለው ወለል ነው; Δ - የመጨመር ምልክት (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).
የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን የኬሚካላዊ ሂደት ፍጥነት ይጨምራል. እ.ኤ.አ. በ 1879 የኔዘርላንድ ሳይንቲስት ጄ. ቫንት ሆፍ ተጨባጭ ህግን አዘጋጅቷል-የሙቀት መጠን በ 10 ኪ.
የደንቡ የሂሳብ መግለጫ ጄ. ቫንት ሆፍ፡-
γ 10 = (k t+10)/k t, የት k t የሙቀት መጠን T ላይ ያለው ምላሽ መጠን ቋሚ ነው; k t +10 - የሙቀት መጠን T + 10 ላይ የማያቋርጥ ምላሽ; γ 10 - የቫንት ሆፍ የሙቀት መጠን መጋጠሚያ። ዋጋው ከ 2 እስከ 4 ነው. ለባዮኬሚካላዊ ሂደቶች, γ 10 ከ 7 ወደ 10 ይለያያል.
ሁሉም ባዮሎጂያዊ ሂደቶች በተወሰነ የሙቀት መጠን ውስጥ ይከናወናሉ: 45-50 ° ሴ. በጣም ጥሩው የሙቀት መጠን 36-40 ° ሴ ነው. በእንስሳት ሞቅ ያለ ደም ውስጥ, ይህ የሙቀት መጠን በተመጣጣኝ ባዮሎጂያዊ ቴርሞሬጉሌሽን ምክንያት ነው. ባዮሎጂካል ስርዓቶችን በሚያጠኑበት ጊዜ, የሙቀት መጠኖች γ 2, γ 3, γ 5 ጥቅም ላይ ይውላሉ. ለማነጻጸር፣ ወደ γ 10 ይቀንሳሉ።
በVan't Hoff ደንብ መሠረት በሙቀት ላይ ያለው የምላሽ መጠን ጥገኝነት በቀመር ሊወከል ይችላል፡-
V 2/V 1 = γ ((ቲ 2 -ቲ 1)/10)
የማንቃት ጉልበት.የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን መጨመር ብቻ ሊገለጽ አይችልም ፣ ምክንያቱም በጋዞች ኪነቲክ ቲዎሪ መሠረት ፣ የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን የግጭቶች ብዛት ወደ ኢምንት ይጨምራል ። መጠን። እየጨመረ ሙቀት ጋር ምላሽ መጠን መጨመር አንድ ኬሚካላዊ ምላሽ ንጥረ ነገሮች ቅንጣቶች ማንኛውም ግጭት ጋር ሊከሰት አይደለም እውነታ ተብራርቷል, ነገር ግን ብቻ ግጭት ቅጽበት ላይ አስፈላጊውን ትርፍ ኃይል ያላቸው ንቁ ቅንጣቶች ስብሰባ ጋር.
የቦዘኑ ቅንጣቶችን ወደ ገባሪ ለመቀየር የሚያስፈልገው ጉልበት ይባላል የማንቃት ኃይል (ኢአ). የማግበሪያ ኢነርጂ ከአማካይ እሴቱ ጋር ሲነጻጸር ንጥረ ነገሮች በግጭት ወደ ምላሽ እንዲገቡ የሚያስፈልገው ትርፍ ሃይል ነው። የማንቃት ኃይል በኪሎጁል በአንድ ሞል (kJ/mol) ይለካል። በተለምዶ ኢ ከ40 እስከ 200 ኪጄ/ሞል ነው።
የኤክሶተርሚክ እና ኤንዶተርሚክ ምላሽ የኃይል ዲያግራም በምስል ውስጥ ይታያል። 2.3. ለማንኛውም ኬሚካላዊ ሂደት, የመጀመሪያ, መካከለኛ እና የመጨረሻ ግዛቶችን መለየት ይቻላል. በኃይል ማገጃው አናት ላይ፣ ሪአክተሮቹ የነቃ ውስብስብ ወይም የሽግግር ሁኔታ በሚባል መካከለኛ ሁኔታ ውስጥ ናቸው። የነቃው ውስብስብ እና የመነሻ ኃይል መካከል ያለው ልዩነት Ea ነው ፣ እና በምላሽ ምርቶች እና በመነሻ ንጥረ ነገሮች (reagents) መካከል ያለው ልዩነት ΔH ፣ የምላሹ የሙቀት ውጤት። የማግበሪያው ኃይል, እንደ ΔH, ሁልጊዜ አዎንታዊ እሴት ነው. ለ exothermic ምላሽ (ምስል 2.3, ሀ) ምርቶቹ ከሪአክተሮች (ኢአ) ዝቅተኛ የኃይል ደረጃ ላይ ይገኛሉ.< ΔН).
|
Ea የምላሽ መጠንን የሚወስን ዋናው ነገር ነው፡ Ea> 120 kJ/mol (ከፍተኛ የሃይል ማገጃ፣ በሲስተሙ ውስጥ ያሉ ጥቂት ንቁ ቅንጣቶች) ከሆነ፣ ምላሹ በዝግታ ይቀጥላል። እና በተቃራኒው ኢ ከሆነ< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.
ውስብስብ ባዮሞለኪውሎችን ለሚመለከቱ ምላሾች ፣ ቅንጣቶች በሚጋጩበት ጊዜ በተፈጠረው ገባሪ ስብስብ ውስጥ ፣ ሞለኪውሎቹ በተወሰነ መንገድ ወደ ህዋ ላይ ያተኮሩ መሆን አለባቸው የሚለውን እውነታ ከግምት ውስጥ ማስገባት አለበት ፣ ምክንያቱም ሞለኪውሎቹ ትንሽ ናቸው ። ከመጠኑ ጋር በተያያዘ ለውጦችን ያካሂዳል.
የታሪፍ ቋሚዎች k 1 እና k 2 በሙቀቶች T 1 እና T 2 የሚታወቁ ከሆነ, የ Ea ዋጋ ሊሰላ ይችላል.
ባዮኬሚካላዊ ሂደቶች ውስጥ, የማግበር ኃይል ከኦርጋኒክ ባልሆኑ 2-3 እጥፍ ያነሰ ነው. በተመሳሳይ ጊዜ, የውጭ ንጥረ ነገሮችን, xenobiotics, Ea ምላሽ ከተለመዱት ባዮኬሚካላዊ ሂደቶች በእጅጉ ይበልጣል. ይህ እውነታ ከባዕድ ነገሮች ተጽእኖ የስርዓቱ ተፈጥሯዊ ባዮፕሮቴሽን ነው, ማለትም. በሰውነት ላይ የሚደረጉ ምላሾች በዝቅተኛ ኢኤ ምቹ ሁኔታዎች ውስጥ ይከሰታሉ ፣ እና ለውጭ ምላሾች Ea ከፍተኛ ነው። ይህ የባዮኬሚካላዊ ሂደቶች ዋና ዋና ባህሪያትን የሚያመለክት የጂን መከላከያ ነው.
ከጥራት ግምቶች, የምላሾች መጠን እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን መጨመር እንዳለበት ግልጽ ነው, ምክንያቱም በተመሳሳይ ጊዜ የግጭት ቅንጣቶች ኃይል ይጨምራሉ እና በግጭት ጊዜ የኬሚካል ለውጥ የመከሰቱ ዕድል ይጨምራል. በኬሚካላዊ ኪነቲክስ ውስጥ ያለውን የሙቀት መጠን በቁጥር ለመግለጽ ሁለት ዋና ዋና ግንኙነቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ - የቫንት ሆፍ ደንብ እና የአርሄኒየስ እኩልታ።
የቫንት ሆፍ አገዛዝበ 10 o ሴ ሲሞቅ የአብዛኞቹ የኬሚካላዊ ግኝቶች መጠን ከ 2 እስከ 4 እጥፍ ይጨምራል. በሂሳብ ፣ ይህ ማለት የምላሽ ፍጥነቱ በኃይል-ሕግ በሙቀት ላይ የተመሠረተ ነው-
, (4.1)
የት ነው የፍጥነት የሙቀት መጠን (= 24)። የቫንት ሆፍ ህግ በጣም ጨካኝ እና ተፈጻሚ የሚሆነው በጣም ውስን በሆነ የሙቀት ክልል ውስጥ ብቻ ነው።
የበለጠ ትክክለኛ ነው። የአርሄኒየስ እኩልታየፍጥነት ቋሚ የሙቀት ጥገኛን በመግለጽ፡-
, (4.2)
የት አር- ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ; ሀ- ቅድመ ገላጭ ሁኔታ, በሙቀት ላይ የተመሰረተ አይደለም, ነገር ግን በምላሽ አይነት ብቻ ይወሰናል; ኢ ኤ - የማንቃት ጉልበትእንደ የተወሰነ የመነሻ ኃይል ሊገለጽ ይችላል: በግምት ለመናገር, የመጋጫ ቅንጣቶች ጉልበት ያነሰ ከሆነ. ኢ ኤ, ከዚያም በግጭት ጊዜ ጉልበቱ ካለፈ ምላሹ አይከሰትም ኢ ኤ, ምላሽ ይከሰታል. የማንቃት ኃይል በሙቀት መጠን ላይ የተመካ አይደለም.
በግራፊክ ጥገኝነት ክ(ቲ) እንደሚከተለው:
በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ፣ ኬሚካዊ ግብረመልሶች እምብዛም አይከሰቱም- ክ(ቲ) 0. በጣም ከፍተኛ በሆነ የሙቀት መጠን፣ ፍጥነቱ ቋሚው ወደ ገደቡ እሴት ያዘንባል፡- ክ(ቲ)ሀ. ይህ ሁሉም ሞለኪውሎች በኬሚካላዊ ንቁ ከመሆናቸው እውነታ ጋር ይዛመዳል እና እያንዳንዱ ግጭት ምላሽን ያስከትላል።
የማግበሪያው ኃይል በሁለት ሙቀቶች ውስጥ ያለውን የፍጥነት መጠን በመለካት ሊታወቅ ይችላል. ከሒሳብ (4.2) የሚከተለው ነው፡-
. (4.3)
ይበልጥ በትክክል ፣ የማግበር ኃይል የሚወሰነው በበርካታ የሙቀት መጠኖች ውስጥ ካለው የፍጥነት መጠን እሴቶች ነው። ይህንን ለማድረግ የ Arrhenius ቀመር (4.2) በሎጋሪዝም መልክ ተጽፏል
እና በ ln መጋጠሚያዎች ውስጥ የሙከራ ውሂብን ይመዝግቡ ክ - 1/ቲ. የውጤቱ ቀጥተኛ መስመር የማዕዘን ታንጀንት እኩል ነው - ኢ ኤ / አር.
ለአንዳንድ ምላሾች የቅድመ ገላጭ ሁኔታ በሙቀት መጠን ላይ ደካማ ይወሰናል. በዚህ ሁኔታ, የሚባሉት ልምድ ያለው የማግበር ኃይል:
. (4.4)
የቅድመ ገላጭ ሁኔታ ቋሚ ከሆነ ፣ ከዚያ የሙከራ ማግበር ኃይል ከአርሄኒየስ ገቢር ኃይል ጋር እኩል ነው። ኢኦፕ = ኢ ኤ.
ምሳሌ 4-1 የአርሄኒየስ እኩልታን በመጠቀም የቫንት ሆፍ ህግ የሚሰራው በምን አይነት የሙቀት መጠኖች እና ማግበር ላይ እንደሆነ ይገምቱ።
መፍትሄ። የቫንት ሆፍ ደንብ (4.1) እንደ የኃይል-ህግ የዋጋ ቋሚ ጥገኝነት እናስብ፡
,
የት ለ- ቋሚ እሴት. ይህንን አገላለጽ ከአርሄኒየስ እኩልታ (4.2) ጋር እናነፃፅረው፣ እሴቱን ~ ለፍጥነት የሙቀት መጠንን እንወስዳለን። ሠ = 2.718:
.
የዚህን ግምታዊ እኩልነት የሁለቱንም ወገኖች ተፈጥሯዊ ሎጋሪዝም እንውሰድ፡-
.
የሙቀት መጠንን በተመለከተ የተፈጠረውን ግንኙነት ከለየን በኋላ በማነቃቂያ ኃይል እና በሙቀት መካከል የሚፈለገውን ግንኙነት እናገኛለን-
የማግበሪያው ኃይል እና የሙቀት መጠኑ ይህን ግንኙነት የሚያረካ ከሆነ፣ የቫን'ት ሆፍ ህግ የሙቀት መጠኑን በምላሽ መጠን ላይ ያለውን ተጽእኖ ለመገምገም ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።
ምሳሌ 4-2 በ 70 o ሴ የሙቀት መጠን ውስጥ የመጀመሪያው የትእዛዝ ምላሽ በ 60 ደቂቃዎች ውስጥ 40% ይጠናቀቃል. የማነቃቂያው ኃይል 60 ኪ.ግ / ሞል ከሆነ በ 120 ደቂቃዎች ውስጥ 80% የሚሆነው ምላሽ በየትኛው የሙቀት መጠን ይጠናቀቃል?
መፍትሄ። ለአንደኛ-ትዕዛዝ ምላሽ፣ የፍጥነት ቋሚው በመለወጥ ደረጃ እንደሚከተለው ይገለጻል።
,
የት = x/ሀ- የመለወጥ ደረጃ. የአርሄኒየስን እኩልታ ግምት ውስጥ በማስገባት ይህንን እኩልነት በሁለት የሙቀት መጠኖች እንጽፈው፡-
የት ኢ ኤ= 60 ኪጄ/ሞል, ቲ 1 = 343 ኪ. ቲ 1 = 60 ደቂቃ፣ a 1 = 0.4፣ ቲ 2 = 120 ደቂቃ, a 2 = 0.8. አንዱን እኩልታ በሌላ ከፋፍለን ሎጋሪዝምን እንውሰድ፡-
ከላይ ያሉትን እሴቶች በዚህ አገላለጽ በመተካት እናገኛለን ቲ 2 = 333 ኪ = 60 o ሴ.
ምሳሌ 4-3 ከ -1.1 o C የሙቀት መጠን ወደ +2.2 o ሴ የሙቀት መጠን ሲንቀሳቀስ የዓሳ ጡንቻዎች የባክቴሪያ ሃይድሮሊሲስ መጠን በእጥፍ ይጨምራል። የዚህን ምላሽ ገቢር ኃይል ይገምቱ።
መፍትሄ። የሃይድሮሊሲስ መጠን በ 2 ጊዜ መጨመር በቋሚ ፍጥነት መጨመር ምክንያት ነው- ክ 2 = 2ክ 111 1 . በሁለት ሙቀቶች ውስጥ ከሚገኙት የፍጥነት ቋሚዎች ጋር ያለው የማግበር ኃይል በቀመር (4.3) ሊወሰን ይችላል ቲ 1 = ቲ 1 + 273.15 = 272.05 ኪ, ቲ 2 = ቲ 2 + 273.15 = 275.35 ኪ፡
130800 ጄ / ሞል = 130.8 ኪጄ / ሞል.
4-1 የቫንት ሆፍ ህግን በመጠቀም ምላሹ በ15 ደቂቃ ውስጥ በምን አይነት የሙቀት መጠን እንደሚያልቅ ያሰሉ፣ በ20 o ሴ 2 ሰአት የሚፈጅ ከሆነ የሙቀት መጠኑ 3. (መልስ)
4-2. በ 323 ኪው ያለው የንብረቱ ግማሽ ህይወት 100 ደቂቃ ነው, እና በ 353 ኪ 15 ደቂቃ ነው. የፍጥነት የሙቀት መጠንን ይወስኑ (መልስ)
4-3. በ 10 0 C የሙቀት መጠን መጨመር 3 ጊዜ ለመጨመር የምላሽ መጠን የማግበር ኃይል ምን መሆን አለበት ሀ) በ 300 ኪ. ለ) በ 1000 ኪ? (መልስ)
4-4. የመጀመሪያው የትዕዛዝ ምላሽ 25 kcal/mol የማግበር ሃይል እና የቅድመ ገላጭ ሁኔታ 5 ነው። 10 13 ሰከንድ -1. ለዚህ ምላሽ የግማሽ ህይወት በየትኛው የሙቀት መጠን ይሆናል: ሀ) 1 ደቂቃ; ለ) 30 ቀናት? (መልስ)
4-5. ከሁለቱም ሁኔታዎች ውስጥ የግብረ-መልስ መጠኑ ብዙ ጊዜ እየጨመረ የሚሄደው ከ 0 o C እስከ 10 o C ሲሞቅ ወይም ከ 10 o C እስከ 20 o C ሲሞቅ? የአርሄኒየስ እኩልታ በመጠቀም መልስህን አረጋግጥ።(መልስ)
4-6 የአንዳንድ ምላሽ የማግበር ኃይል ከሌላ ምላሽ የማግበር ኃይል 1.5 እጥፍ ይበልጣል። ሲሞቅ ከ ቲ 1 ለ ቲ 2 የሁለተኛው ምላሽ ፍጥነት ቋሚነት በ ጨምሯል። ሀአንድ ጊዜ. ሲሞቅ የመጀመሪያው ምላሽ መጠን ምን ያህል ጊዜ ጨምሯል። ቲ 1 ለ ቲ 2?(መልስ)
4-7. የተወሳሰቡ ምላሽ ፍጥነት በአንደኛ ደረጃ ደረጃዎች ፍጥነት በሚከተለው መልኩ ተገልጿል.
ከአንደኛ ደረጃ ደረጃዎች ጋር በተያያዙ ተጓዳኝ መጠኖች አንጻር የእንቅስቃሴውን ኃይል እና የቅድሚያ ገላጭ ሁኔታን ይግለጹ።(መልስ)
4-8 በ 20 ደቂቃዎች ውስጥ በ 125 o ሴ የማይቀለበስ የ 1 ኛ ቅደም ተከተል ምላሽ, የመነሻ ንጥረ ነገር የመቀየር ደረጃ 60% ነው, እና በ 145 o C ተመሳሳይ የመለወጥ ደረጃ በ 5.5 ደቂቃዎች ውስጥ ተገኝቷል. ለዚህ ምላሽ የፍጥነት ቋሚዎችን እና የነቃ ኃይልን ያግኙ።(መልስ)
4-9 በ 25 o ሴ የሙቀት መጠን የ 1 ኛ ትዕዛዝ ምላሽ በ 30 ደቂቃዎች ውስጥ በ 30% ይጠናቀቃል. የማግበሪያው ኃይል 30 ኪጄ/ሞል ከሆነ ምላሹ በ40 ደቂቃ ውስጥ 60% የሚሆነው በምን የሙቀት መጠን ነው? (መልስ)
4-10 በ 25 o ሴ የሙቀት መጠን የ 1 ኛ ትዕዛዝ ምላሽ በ 15 ደቂቃዎች ውስጥ 70% ይጠናቀቃል. የማግበሪያው ኃይል 50 ኪጄ/ሞል ከሆነ ምላሹ በ15 ደቂቃ ውስጥ 50% የሚሆነው በምን የሙቀት መጠን ነው? (መልስ)
4-11 የመጀመሪያው የትዕዛዝ ምላሽ መጠን ቋሚ 4.02 ነው. 10 -4 ሰ -1 በ393 ኪ እና 1.98። 10 -3 ሰ -1 በ 413 ኪ. ለዚህ ምላሽ ቅድመ ገላጭ ሁኔታን አስሉ (መልስ)
4-12 ለምላሹ H 2 + I 2 2HI, በ 683 ኪው የሙቀት መጠን ያለው የሙቀት መጠን ከ 0.0659 ሊ / (ሞል. ደቂቃ) ጋር እኩል ነው, እና በ 716 ኪ - 0.375 ሊ / (ሞል. ደቂቃ). የዚህን ምላሽ የማግበር ሃይል እና የቋሚ መጠን በ700 ኪ.(መልስ) ያግኙ።
4-13. ለምላሹ 2N 2 O 2N 2 + O 2 የሙቀት መጠን በ 986 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን 6.72 ሊትር / (ሞል. ደቂቃ) እና በ 1165 ኪ - 977.0 ሊ / (ሞል. ደቂቃ) የሙቀት መጠን. የዚህን ምላሽ የማግበር ሃይል እና የቋሚ መጠን በ1053.0 ኪ.(መልስ) ያግኙ።
4-14. ትሪክሎሮአቴቴት ion H + የያዙ ionizing ፈሳሾች በቀመርው መሠረት ይበሰብሳሉ።
H ++ CCl 3 COO - CO 2 + CHCl 3
የምላሹን መጠን የሚወስነው ደረጃ በ trichloroacetate ion ውስጥ ያለው የ C-C ቦንድ ሞኖሞለኪውላር ስንጥቅ ነው። ምላሹ በመጀመሪያ ቅደም ተከተል ይከናወናል ፣ እና የታሪፍ ቋሚዎች የሚከተሉት እሴቶች አሏቸው። ክ= 3.11. 10 -4 ሰ -1 በ90 o ሴ ክ= 7.62. 10 -5 ሰ -1 በ 80 o ሴ. አስላ ሀ) የነቃ ኃይል፣ ለ) ቋሚ መጠን በ 60 o C. (መልስ)
4-15 ለምላሹ CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH በ 282.6 ኪ የሙቀት መጠን ያለው ቋሚ መጠን ከ 2.307 ሊትር / (ሞል. ደቂቃ) ጋር እኩል ነው, እና በ 318.1 ኪ. - 21.65 ሊ / (ሞል ደቂቃ). የዚህን ምላሽ የማግበር ኃይል እና የቋሚ መጠን በ343 ኪ.(መልስ) ያግኙ።
4-16 ለምላሹ C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 በ 298.2 ኪ የሙቀት መጠን ያለው ፍጥነት ከ 0.765 ሊት / (ሞል. ደቂቃ) ጋር እኩል ነው, እና በሙቀት መጠን. ከ 328.2 ኪ - 35.5 ሊ / (ሞል ደቂቃ). የዚህን ምላሽ የማግበር ሃይል እና የቋሚ መጠን በ313.2 ኪ.(መልስ) ያግኙ።
4-17 ንጥረ ነገሩ በሁለት ትይዩ መንገዶች ከፍጥነት ቋሚዎች ጋር ይበሰብሳል ክ 1 እና ክ 2. በ 10 o ሴ ከሆነ የእነዚህ ሁለት ምላሾች የማግበር ልዩነት ምንድነው? ክ 1 /ክ 2 = 10, እና በ 40 o ሴ ክ 1 /ክ 2 = 0.1? (መልስ)
4-18 በተመሳሳዩ ቅደም ተከተል በሁለት ምላሾች, የማግበር ሃይሎች ልዩነት ነው ኢ 2 - ኢ 1 = 40 ኪጁ / ሞል. በ 293 ኪው የሙቀት መጠን የፍጥነት ቋሚዎች ጥምርታ ነው ክ 1 /ክ 2 = 2. የፍጥነት መለኪያዎች በየትኛው የሙቀት መጠን እኩል ይሆናሉ? (መልስ)
4-19 የአሴቶን ዲካርቦክሲሊክ አሲድ በውሃ ፈሳሽ ውስጥ መበስበስ የመጀመሪያ ደረጃ ምላሽ ነው። የዚህ ምላሽ መጠን ቋሚዎች በተለያየ የሙቀት መጠን ይለካሉ፡-
የማግበሪያውን ኃይል እና ቅድመ ገላጭ ሁኔታን አስሉ. በ 25 o ሴ ያለው ግማሽ ህይወት ምንድነው?