V. Kinetik kimia dan keseimbangan kimia

Tujuan kerja: untuk mengkaji kesan suhu ke atas kadar tindak balas kepekatan kepada anjakan keseimbangan kimia. Rasional teoritis: Kadar tindak balas kimia ialah jumlah bahan yang bertindak balas atau terbentuk hasil daripada tindak balas per unit masa per unit isipadu untuk tindak balas homogen atau permukaan antara muka per unit untuk tindak balas heterogen. Jika dalam tempoh masa...

Kongsi kerja anda di rangkaian sosial

Jika kerja ini tidak sesuai dengan anda, di bahagian bawah halaman terdapat senarai karya yang serupa. Anda juga boleh menggunakan butang carian

"Universiti Teknikal Petroleum Negeri Ufa"

Jabatan "Kimia Am dan Analitikal"

LAPORAN

Untuk kerja makmal No 1

"Kinetik dan keseimbangan kimia"

Pelajar kumpulan _______________ E.V. Beletskova

BTS-14-01

Profesor Madya _______________S.B. Denisova

2014

Matlamat kerja : mengkaji pengaruh suhu pada kadar tindak balas, kepekatan pada anjakan keseimbangan kimia.

Latar belakang teori:

Kelajuan tindak balas kimiaialah jumlah bahan yang bertindak balas atau terbentuk hasil daripada tindak balas per unit masa per unit isipadu (untuk tindak balas homogen) atau per unit permukaan antara muka (untuk tindak balas heterogen).

Jika dalam tempoh masa ∆τ = τ 2  τ 1 kepekatan salah satu bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas berkurangan sebanyak ∆C = C 2 - C 1 , maka kadar purata tindak balas kimia dalam tempoh masa tertentu adalah sama dengan

nilai V menyatakan kadar proses kimia dalam tempoh masa tertentu. Oleh itu, semakin kecil ∆τ, semakin hampir kelajuan purata dengan yang sebenar.

Kadar tindak balas kimia bergantung kepada faktor berikut:

sifat dan kepekatan bahan bertindak balas;
suhu sistem tindak balas;
kehadiran pemangkin;
tekanan,
magnitud antara muka fasa dan kadar pencampuran sistem (untuk tindak balas heterogen);
jenis pelarut.

Kesan kepekatan reagen. Kadar tindak balas adalah berkadar dengan bilangan perlanggaran molekul bahan bertindak balas. Bilangan perlanggaran, seterusnya, adalah lebih besar, semakin tinggi kepekatan setiap bahan permulaan.

Rumusan umum kesan kepekatan pada kadar tindak balas kimia diberikan olehundang-undang tindakan massa(1867, Guldberg, Waage, Beketov).

Pada suhu malar, kadar tindak balas kimia adalah berkadar dengan hasil darab kepekatan bahan bertindak balas, diambil dalam kuasa pekali penyamaan (stoikiometri).

Untuk tindak balas aA + bB = cC V = K[A]a[B]v,

di mana pekali kekadaran K atau pemalar kelajuan;

 kepekatan reagen dalam mol/l.

Jika [A] = 1 mol/l, [B] = 1 mol/l, maka V=K , maka makna fizikal

pemalar kadar K: pemalar kadar adalah sama dengan kadar tindak balas pada kepekatan bahan tindak balas sama dengan kesatuan.

Kesan suhu ke atas kadar tindak balas. Apabila suhu meningkat, kekerapan perlanggaran molekul bertindak balas meningkat, dan oleh itu kadar tindak balas meningkat.

Kesan kuantitatif suhu pada kadar tindak balas homogen boleh dinyatakan dengan peraturan Van't Hoff.

Selaras dengan peraturan Van't Hoff, apabila suhu meningkat (menurun) sebanyak 10 darjah, kadar tindak balas kimia meningkat (menurun) sebanyak 2-4 kali:

atau ,

di mana V (t 2) dan V (t 1) kadar tindak balas kimia pada suhu yang sesuai;τ (t 2) dan τ (t 1) tempoh tindak balas kimia pada suhu yang sesuai;γ Pekali suhu Van't Hoff, yang boleh mengambil nilai berangka dalam julat 2-4.

Tenaga pengaktifan. Tenaga berlebihan yang mesti dimiliki oleh molekul supaya perlanggaran mereka membawa kepada pembentukan bahan baru dipanggil tenaga pengaktifan tindak balas tertentu (dinyatakan dalam kJ/mol). Salah satu kaedah pengaktifan adalah untuk meningkatkan suhu: dengan peningkatan suhu, bilangan zarah aktif meningkat dengan banyak, yang menyebabkan kadar tindak balas meningkat secara mendadak.

Kebergantungan kadar tindak balas pada suhu dinyatakan oleh persamaan Arrhenius:

di mana K ialah pemalar kadar tindak balas kimia; E a tenaga pengaktifan;

R pemalar gas sejagat; Pemalar; exp asas logaritma semula jadi.

Tenaga pengaktifan boleh ditentukan jika dua nilai pemalar kadar K diketahui 1 dan K 2 pada suhu masing-masing T 1 dan T 2 , mengikut formula berikut:

Keseimbangan kimia.

Semua tindak balas kimia boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: tak boleh balik dan boleh balik. Tindak balas tak boleh balik diteruskan sehingga selesai sehingga salah satu bahan tindak balas dimakan sepenuhnya, i.e. mengalir dalam satu arah sahaja. Reaksi boleh balik tidak diteruskan hingga selesai. Dalam tindak balas boleh balik, tiada satu pun bahan tindak balas dimakan sepenuhnya. Tindak balas boleh balik boleh berlaku dalam kedua-dua arah ke hadapan dan sebaliknya.

Keseimbangan kimia ialah keadaan sistem di mana kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang adalah sama.

Untuk tindak balas boleh balik

m A + n B ⇄ p C + q D

pemalar keseimbangan kimia ialah

Dalam tindak balas kimia boleh balik, keseimbangan ditubuhkan pada masa apabila nisbah hasil kepekatan produk yang dinaikkan kepada kuasa yang sama dengan pekali stoikiometrik kepada hasil kepekatan bahan permulaan, juga dinaikkan kepada kuasa yang sepadan, adalah sama dengan beberapa pemalar. nilai yang dipanggil pemalar keseimbangan kimia.

Pemalar keseimbangan kimia bergantung pada sifat bahan tindak balas dan pada suhu. Kepekatan di mana keseimbangan ditubuhkan dipanggil keseimbangan. Perubahan dalam keadaan luaran (kepekatan, suhu, tekanan) menyebabkan perubahan dalam keseimbangan kimia dalam sistem dan peralihannya kepada keadaan keseimbangan yang baru.

Peralihan sistem tindak balas sedemikian dari satu keadaan ke keadaan lain dipanggil anjakan (atau peralihan) keseimbangan kimia.

Arah peralihan dalam keseimbangan kimia ditentukan oleh prinsip Le Chatelier:Jika sebarang pengaruh luar digunakan pada sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan kimia (perubahan kepekatan, suhu, tekanan), maka proses secara spontan timbul dalam sistem ini yang cenderung melemahkan kesan yang dihasilkan.

Peningkatan kepekatan salah satu reagen permulaan mengalihkan keseimbangan ke kanan (tindak balas langsung dipertingkatkan); Peningkatan dalam kepekatan hasil tindak balas mengalihkan keseimbangan ke kiri (tindak balas terbalik bertambah kuat).

Jika tindak balas diteruskan dengan pertambahan bilangan molekul gas (iaitu, di sebelah kanan persamaan tindak balas, jumlah bilangan molekul gas adalah lebih besar daripada bilangan molekul bahan gas di sebelah kiri), maka peningkatan dalam tekanan menghalang tindak balas, dan penurunan tekanan memihak kepada tindak balas.

Apabila suhu meningkat, keseimbangan beralih ke arah tindak balas endotermik, dan apabila suhu menurun, ke arah tindak balas eksotermik.

Pemangkin mengubah kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang dengan bilangan kali yang sama. Oleh itu, mangkin tidak menyebabkan anjakan keseimbangan, tetapi hanya memendekkan atau menambah masa yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan.

Eksperimen No. 1 Kebergantungan kadar tindak balas homogen pada kepekatan reagen awal.

Instrumen, peralatan: tabung uji, jam randik, larutan natrium tiosulfat ( III ), div. asid sulfurik (1M), air.
Metodologi: Kebergantungan ini boleh dikaji menggunakan contoh klasik tindak balas homogen natrium tiosulfat dengan asid sulfurik, meneruskan mengikut persamaan

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + S↓ + SO 2 + H 2 O.

Pada mulanya, sulfur membentuk larutan koloid dengan air (kekeruhan yang hampir tidak dapat dilihat). Ia adalah perlu untuk mengukur masa dari saat penyaliran sehingga kekeruhan yang hampir tidak ketara muncul dengan jam randik. Mengetahui masa tindak balas (dalam saat), anda boleh menentukan kelajuan relatif tindak balas, i.e. timbal balik masa: .

Untuk eksperimen, anda perlu menyediakan tiga tabung uji yang kering dan bersih dan nomborkannya. Tambah 4 titis larutan natrium tiosulfat dan 8 titis air kepada yang pertama; dalam 8 titis kedua natrium tiosulfat dan 4 titis air; dalam 12 titik ketiga natrium tiosulfat. Goncangkan tabung uji.

Jika kita secara bersyarat menetapkan kepekatan molar natrium tiosulfat dalam tabung uji 1 sebagai “c”, maka dengan sewajarnya dalam tabung uji 2 akan terdapat 2 s mol, dalam tabung uji 3 3 s mol.

Tambah satu titis asid sulfurik ke dalam tabung uji 1, dan pada masa yang sama hidupkan jam randik: goncangkan tabung uji, perhatikan rupa kekeruhan dalam tabung uji, tahan pada paras mata. Apabila sedikit kekeruhan muncul, hentikan jam randik, catatkan masa tindak balas dan tuliskannya dalam jadual.

Lakukan eksperimen serupa dengan tabung uji kedua dan ketiga. Masukkan data eksperimen dalam jurnal makmal dalam bentuk jadual...

tabung uji no.	Bilangan titisan Na2S2O3	Bilangan titisan air	Bilangan titisan H2SO4	Kepekatan Na 2 S 2 O 3 dalam tahi lalat	Masa tindak balas τ, s	Kelajuan relatif V =1/ τ, c -1
					26,09	3,83
					12,19
					8,27	12,09

Graf kadar tindak balas berbanding kepekatan natrium tiosulfat.

Kesimpulan: dengan peningkatan kepekatan natrium tiosulfat, kadar tindak balas ini meningkat. Graf pergantungan ialah garis lurus yang melalui asalan.

Eksperimen No. 2. Kajian tentang pergantungan kadar tindak balas homogen pada suhu.

Instrumen dan peralatan: tabung uji, jam randik, termometer, larutan natrium tiosulfat ( III ), asid sulfurik (1M)
metodologi:

Sediakan tiga tabung uji yang bersih dan kering dan nomborkannya. Tambah 10 titis larutan natrium tiosulfat pada setiap titis. Letakkan tabung uji No. 1 dalam segelas air pada suhu bilik dan selepas 1…2 minit perhatikan suhu. Kemudian tambahkan satu titisan asid sulfurik ke dalam tabung uji, hidupkan jam randik secara serentak dan hentikannya apabila kekeruhan yang lemah dan hampir tidak ketara muncul. Catatkan masa dalam saat dari saat asid dimasukkan ke dalam tabung uji sehingga kekeruhan muncul. Catatkan keputusan dalam jadual.

Kemudian naikkan suhu air dalam gelas dengan tepat 10 0 sama ada dengan memanaskan di atas pinggan panas atau dengan mencampurkan dengan air panas. Letakkan tabung uji No. 2 di dalam air ini, tahan selama beberapa minit dan tambah satu titik asid sulfurik, hidupkan jam randik pada masa yang sama, goncangkan tabung uji bersama kandungannya di dalam segelas air sehingga kekeruhan muncul. Jika kekeruhan yang hampir tidak ketara muncul, matikan jam randik dan masukkan bacaan jam randik ke dalam jadual. Jalankan eksperimen yang serupa dengan tabung uji ketiga. Mula-mula naikkan suhu dalam kaca sebanyak 10 lagi 0 , letakkan tabung uji No. 3 ke dalamnya, tahan selama beberapa minit dan tambah satu titik asid sulfurik, sambil menghidupkan jam randik dan menggoncang tabung uji.

Nyatakan keputusan eksperimen dalam graf, memplot kelajuan pada paksi ordinat, dan suhu pada paksi absis.

Tentukan pekali suhu tindak balas γ

Tabung uji

Suhu

t , 0 C

Masa tindak balas

τ, s

Kelajuan relatif

tindak balas

1/τ,s -1

Pekali suhu

26,09

17,22

10,74

3,83

5,81

9,31

1,51

1,55

Graf kadar tindak balas berbanding suhu.

Kesimpulan: semasa eksperimen, pekali suhu purata dikira, yang ternyata sama dengan 1.55. Sebaik-baiknya ia adalah

2-4. Sisihan daripada ideal boleh dijelaskan oleh kesilapan dalam mengukur masa kekeruhan larutan. Graf kadar tindak balas berbanding suhu mempunyai bentuk cabang parabola yang tidak melalui 0. Dengan peningkatan suhu, kadar tindak balas meningkat

Eksperimen No. 3 Pengaruh kepekatan bahan tindak balas ke atas keseimbangan kimia.

Instrumen dan peralatan: tabung uji, kalium klorida (hablur), larutan ferik klorida ( III ), kalium tiosianat (tepu), air suling, silinder
metodologi:

Contoh klasik tindak balas boleh balik ialah interaksi antara ferik klorida dan kalium tiosianat:

FeCl 3 + 3 KCNS ⇄ Fe(CNS) 3 + 3 KCl.

merah

Tiosianat besi yang terhasil mempunyai warna merah, keamatannya bergantung pada kepekatan. Dengan menukar warna larutan, seseorang boleh menilai peralihan dalam keseimbangan kimia bergantung kepada peningkatan atau penurunan kandungan besi tiosianat dalam campuran tindak balas. Buat persamaan untuk pemalar keseimbangan proses ini.

Tuangkan 20 ml air suling ke dalam cawan penyukat atau silinder dan tambah satu titik larutan ferik klorida tepu ( III ) dan satu titisan larutan tepu kalium tiosianat. Tuangkan larutan berwarna yang terhasil sama banyak ke dalam empat tabung uji. Nomborkan tabung uji.

Tambah satu titik larutan ferik klorida tepu ke dalam tabung uji pertama ( III Tambah satu titisan larutan tepu kalium tiosianat ke dalam tabung uji kedua. Tambahkan kristal kalium klorida ke dalam tabung uji ketiga.dan goncang dengan kuat. Tabung uji keempat- untuk perbandingan.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, terangkan apa yang menyebabkan perubahan warna pada setiap individu kes.

Tulis keputusan eksperimen dalam jadual dalam bentuk

Tabung uji

Apa

tambah

Ubah

keamatan

mewarna

Arah anjakan keseimbangan

(kanan kiri)

Dalam kes pertama dan kedua, kami meningkatkan kepekatan bahan permulaan, jadi warna yang lebih sengit diperolehi. Selain itu, dalam kes kedua warna lebih gelap, kerana kepekatan KSCN berubah pada kadar padu. Dalam percubaan ketiga, kami meningkatkan kepekatan bahan akhir, jadi warna larutan menjadi lebih cerah.

Kesimpulan: dengan peningkatan kepekatan bahan permulaan, keseimbangan beralih ke arah pembentukan produk tindak balas. Apabila kepekatan produk meningkat, keseimbangan beralih ke arah pembentukan bahan permulaan.

Kesimpulan umum: semasa eksperimen, kami secara eksperimen menetapkan pergantungan kadar tindak balas pada kepekatan bahan permulaan (semakin tinggi kepekatan, semakin tinggi kadar tindak balas); pergantungan kadar tindak balas pada suhu (semakin tinggi suhu, semakin besar kadar tindak balas); bagaimana kepekatan bahan bertindak balas mempengaruhi keseimbangan kimia (dengan peningkatan kepekatan bahan permulaan, keseimbangan kimia beralih ke arah pembentukan produk; dengan peningkatan kepekatan produk, keseimbangan kimia beralih ke arah pembentukan bahan permulaan )

Kerja lain yang serupa yang mungkin menarik minat anda.vshm>
10376.		Kinetik proses kimia dan biokimia	52.88 KB
	Perubahan dalam kelajuan sebarang tindak balas boleh menjadi punca perkembangan patologi atau mendasari fungsi perlindungan badan. Konsep asas kinetik kimia termasuk mekanisme dan kadar tindak balas kimia. Mekanisme tindak balas ialah urutan dan sifat peringkat proses kimia tertentu. Bergantung pada mekanisme, tindak balas boleh: teruskan mudah dalam satu peringkat contoh: tindak balas ionik; kompleks diteruskan dalam beberapa peringkat.Contoh: pembentukan air daripada oksigen dan hidrogen.
13123.		Termodinamik dan kinetik proses yang melibatkan fasa pepejal	177.55 KB
	Daripada perjalanan termodinamik klasik diketahui bahawa persamaan termodinamik mengaitkan sifat-sifat mana-mana sistem keseimbangan, setiap satunya boleh diukur dengan kaedah bebas. Khususnya, pada tekanan berterusan hubungan itu sah
9161.		Evolusi kimia Bumi	24.45 KB
	Telah dikatakan sebelum ini bahawa penggunaan komputer memungkinkan untuk membina dan mengira pembentukan dan pembangunan sistem suria dan Bumi khususnya pada pelbagai model. Evolusi kimia Bumi Semasa evolusi Bumi, perkadaran tertentu pelbagai unsur telah terbentuk. Bumi, planet dalam yang paling besar, telah melalui laluan evolusi kimia yang paling sukar. Perlu ditegaskan bahawa sejarah geologi Bumi...
21607.		Kakisan kimia. Kaedah perlindungan kakisan	21.93 KB
	Mesin dan peranti yang diperbuat daripada logam dan aloi tertakluk kepada kakisan apabila digunakan dalam persekitaran semula jadi atau teknologi. Akibat kakisan, sifat logam berubah dan ciri fungsinya sering merosot. Logam semasa kakisan boleh dimusnahkan sebahagian atau sepenuhnya.
12744.		Ciri kimia perairan semula jadi - objek kawalan alam sekitar-analisis	82.84 KB
	Air semulajadi sebagai sistem penyebaran. Penunjuk hidrogen pH - pengaruh kepekatan rendah asid dan alkali pada pH air semula jadi. Air semulajadi sebagai sistem penyebaran. Objek kawalan analisis alam sekitar adalah air: air laut bawah tanah permukaan segar, serta pemendakan, air cair, air sisa yang dilepaskan ke dalam badan air permukaan.
7451.		Keseimbangan pasaran	89.02 KB
	Keanjalan permintaan. Interaksi penawaran dan permintaan. Kuantiti diminta ialah kuantiti barang yang sanggup dibeli oleh pengguna pada harga tertentu seunit masa. Hukum permintaan.
3093.		Keseimbangan makroekonomi dalam model "AD-AS".	6.72 KB
	Permintaan agregat ialah jumlah kuantiti barangan dan perkhidmatan yang ingin dibeli oleh isi rumah, perniagaan dan kerajaan di luar negara pada tahap harga yang berbeza di negara ini. Keluk D menggambarkan perubahan dalam tahap agregat semua perbelanjaan perniagaan isi rumah dan asing bergantung kepada perubahan dalam tingkat harga. Cerun negatif keluk D dijelaskan oleh: kesan kadar faedah, jika terdapat peningkatan dalam tingkat harga dalam negara, maka terdapat peningkatan dalam kadar faedah dan, sebagai akibatnya, pengurangan dalam permintaan pelaburan saya...
16735.		Keseimbangan stokastik dalam rangkaian pengangkutan	73.81 KB
	Model pilihan Mari kita andaikan bahawa pembuat keputusan berhadapan dengan tugas memilih salah satu alternatif. Setiap alternatif boleh dikaitkan dengan utiliti tertentu yang diterima oleh pembuat keputusan jika alternatif dipilih. Jika taburan nilai diketahui, maka kebarangkalian pembuat keputusan memilih alternatif tertentu boleh dikira. Kami akan memanggil fungsi fungsi pemilihan.
13374.		Keseimbangan jangka panjang firma kompetitif	31.87 KB
	Struktur kos firma tipikal dalam jangka pendek mempunyai bentuk lengkung STC1 dan SMC1 Rajah 9 Keseimbangan jangka panjang industri persaingan sempurna Mekanisme pembentukan keseimbangan jangka panjang Di bawah syarat-syarat ini, volum optimum keluaran syarikat dalam jangka pendek akan menjadi q1 unit. Pengeluaran volum ini memberikan keuntungan ekonomi yang positif kepada firma kerana harga pasaran P1 melebihi purata kos jangka pendek firma STC1.
3500.		Keseimbangan dalam pasaran. Harga keseimbangan	9.97 KB
	Dalam pasaran yang kompetitif, penawaran dan permintaan berinteraksi, menghasilkan penubuhan keseimbangan pasaran. Dengan menindih keluk permintaan dan penawaran, harga keseimbangan E ditentukan, nisbah optimum penawaran dan permintaan ditentukan. Untuk menentukan prospek jangka pendek atau jangka panjang untuk pembangunan penawaran dan permintaan, faktor masa diperkenalkan.

Carian tapak:

2KINETIK KIMIA DAN KESEIMBANGAN KIMIA

2.1 KINETIK TINDAK BALAS KIMIA

Tindak balas kimia berlaku pada kadar yang berbeza. Sebahagian daripadanya diselesaikan sepenuhnya dalam pecahan kecil sesaat (letupan), yang lain dilakukan dalam minit, jam, hari dan jangka masa yang panjang. Di samping itu, tindak balas yang sama boleh diteruskan dengan cepat dalam beberapa keadaan (contohnya, pada suhu tinggi), dan perlahan-lahan di bawah yang lain (contohnya, semasa penyejukan). Selain itu, perbezaan dalam kelajuan tindak balas yang sama boleh menjadi sangat besar.

Apabila mempertimbangkan isu kadar tindak balas, adalah perlu untuk membezakan antara tindak balas homogen dan heterogen. Berkait rapat dengan konsep ini ialah konsep fasa.

fasa ialah sebahagian daripada sistem yang dipisahkan daripada bahagian lain oleh antara muka, semasa peralihan yang mana sifat berubah secara tiba-tiba.

Tindak balas homogen berlaku dalam isipadu fasa [contoh - interaksi hidrogen dan oksigen dengan pembentukan wap air: H 2 (g) + O 2 (g) → H 2 O(g)], dan jika tindak balas adalah heterogen, maka ia berlaku pada antara muka fasa [contohnya, pembakaran karbon: C(s) + O2(g) → CO 2 (g)].

Kadar tindak balas homogen ialah jumlah bahan yang bertindak balas atau terbentuk semasa tindak balas per unit masa per unit isipadu fasa:

di mana n- jumlah bahan, mol; V- isipadu fasa, l;τ - masa; DENGAN- kepekatan, mol/l.

Kadar tindak balas heterogen ialah jumlah bahan yang bertindak balas atau terbentuk semasa tindak balas per unit masa per unit luas permukaan fasa:

di mana S- kawasan antara muka fasa.

Faktor terpenting yang mempengaruhi kadar tindak balas homogen adalah seperti berikut: sifat bahan tindak balas, kepekatannya, suhu, dan kehadiran mangkin.

Kebergantungan kadar tindak balas pada kepekatan bahan tindak balas. Tindak balas antara molekul berlaku apabila ia berlanggar. Oleh itu, kadar tindak balas adalah berkadar dengan bilangan perlanggaran yang dialami oleh molekul bahan bertindak balas. Semakin tinggi kepekatan setiap bahan permulaan, semakin besar bilangan perlanggaran. Sebagai contoh, kadar tindak balas A + B→ Berkadar dengan hasil darab kepekatan A dan B:

v = k · [A] · [B],

di mana k- pekali perkadaran, dipanggil pemalar kadar tindak balas. Nilai yang bermakna k sama dengan kadar tindak balas bagi kes apabila kepekatan bahan tindak balas ialah 1 mol/l.

Nisbah ini menyatakan undang-undang tindakan massa Undang-undang ini juga dipanggil undang-undang sedia ada wt. : Pada suhu malar, kadar tindak balas kimia adalah berkadar terus dengan hasil kepekatan bahan tindak balas.

Lebih jarang, tindak balas berlaku akibat perlanggaran serentak tiga zarah yang bertindak balas. Contohnya, reaksi

2A+B → A 2 B

boleh meneruskan melalui perlanggaran tiga kali ganda:

A+ A + B→ A 2 B

Kemudian, selaras dengan undang-undang tindakan jisim, kepekatan setiap bahan bertindak balas dimasukkan dalam ungkapan kadar tindak balas kepada darjah yang sama dengan pekali dalam persamaan tindak balas:

v = k · [A] · [A] · [B] = k · [A] 2 [B]

Jumlah eksponen dalam persamaan hukum tindakan jisim dipanggil susunan tindak balas. Sebagai contoh, dalam kes kedua, tindak balas adalah tertib ketiga (kedua - berkenaan dengan bahan A dan pertama - berkenaan dengan bahan B.

Kebergantungan kadar tindak balas pada suhu. Jika kita menggunakan hasil pengiraan bilangan perlanggaran antara molekul, bilangan perlanggaran akan menjadi sangat besar sehingga semua tindak balas mesti berlaku serta-merta. Percanggahan ini boleh dijelaskan oleh fakta bahawa hanya molekul dengan sedikit tenaga yang masuk ke dalam tindak balas.

Tenaga berlebihan yang mesti dimiliki oleh molekul untuk perlanggaran mereka untuk membawa kepada pembentukan bahan baru dipanggil. tenaga pengaktifan (lihat Rajah 2.1).

Rajah 2.1 - Gambar rajah tenaga untuk tindak balas pembentukan hasil AB daripada bahan mula A dan B. Jika tenaga perlanggaran molekul A dan B lebih besar daripada atau sama dengan tenaga pengaktifan E a , maka halangan tenaga diatasi, dan pergerakan berlaku di sepanjang koordinat tindak balas r daripada bahan permulaan kepada produk. Jika tidak, perlanggaran elastik molekul A dan B berlaku. Bahagian atas penghalang tenaga sepadan dengan keadaan peralihan (kompleks teraktif), di mana ikatan AB terbentuk sebahagian.

Apabila suhu meningkat, bilangan molekul aktif meningkat Suhu ialah ukuran tenaga kinetik purata molekul, jadi peningkatan suhu membawa kepada peningkatan dalam kelajuan purata pergerakan mereka.. Oleh itu, kadar tindak balas kimia harus meningkat dengan peningkatan suhu. Peningkatan kadar tindak balas apabila dipanaskan biasanya dicirikan sebagai pekali suhu kadar tindak balas (γ ) - nombor yang menunjukkan berapa kali kadar tindak balas yang diberikan meningkat apabila suhu meningkat sebanyak 10 darjah. Secara matematik, pergantungan ini dinyatakan peraturan Van't Hoff :

di mana v 1 - kelajuan pada suhu t 1 ; v 2 - kelajuan pada suhu t 2. Bagi kebanyakan tindak balas pekali suhuγ terletak dalam julat 2 hingga 4.

Lebih tegas lagi, pergantungan kadar tindak balas (atau lebih tepat, pemalar kadar) pada suhu dinyatakan Persamaan Arrhenius :

di mana A - pra-eksponen pengganda yang hanya bergantung pada sifat bahan tindak balas; Ea - tenaga pengaktifan, iaitu ketinggian penghalang tenaga yang memisahkan bahan permulaan dan produk tindak balas (lihat Rajah 2.1); R R=8.3144 J/(mol. K). Dalam pengiraan anggaran, R = 8.31 J/(mol. K) selalunya diambil. - pemalar gas sejagat; T T - suhu mutlak (dalam skala Kelvin). Ia berkaitan dengan suhu dalam Celsius dengan persamaan
T = t o C + 273.15.
Dalam pengiraan anggaran, hubungan digunakan
T = t o C + 273. -

Kinetik kimia dan keseimbangan

Matlamat kerja: mengkaji pengaruh suhu pada kadar tindak balas, kepekatan pada anjakan keseimbangan kimia.

Latar belakang teori:

Kelajuan tindak balas kimia ialah jumlah bahan yang bertindak balas atau terbentuk hasil daripada tindak balas per unit masa per unit isipadu (untuk tindak balas homogen) atau per unit permukaan antara muka (untuk tindak balas heterogen).

Jika dalam tempoh masa?f = f 2 f 1 kepekatan salah satu bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas berkurangan sebanyak?C = C2C1, maka kadar purata tindak balas kimia untuk tempoh masa yang ditentukan adalah sama dengan

Nilai V menyatakan kadar proses kimia dalam tempoh masa tertentu. Oleh itu, semakin kecil?f, semakin hampir kelajuan purata dengan yang sebenar.

Kadar tindak balas kimia bergantung kepada faktor berikut:

1) sifat dan kepekatan bahan bertindak balas;

2) suhu sistem tindak balas;

3) kehadiran pemangkin;

4) tekanan,

5) saiz antara muka fasa dan kadar pencampuran sistem (untuk tindak balas heterogen);

6) jenis pelarut.

Rumusan umum kesan kepekatan pada kadar tindak balas kimia diberikan oleh undang-undang tindakan massa(1867, Guldberg, Waage, Beketov).

Pada suhu malar, kadar tindak balas kimia adalah berkadar dengan hasil darab kepekatan bahan bertindak balas, diambil dalam kuasa pekali penyamaan (stoikiometri).

Untuk tindak balas aA + bB = cC V = K[A] a [B] b,

di mana K ialah pekali kekadaran atau pemalar kelajuan;

Jika [A] = 1 mol/l, [B] = 1 mol/l, maka V = K, maka makna fizikal

pemalar kadar K: pemalar kadar adalah sama dengan kadar tindak balas pada kepekatan bahan tindak balas sama dengan kesatuan.

Kesan suhu ke atas kadar tindak balas. Apabila suhu meningkat, kekerapan perlanggaran molekul bertindak balas meningkat, dan oleh itu kadar tindak balas meningkat.

Kesan kuantitatif suhu pada kadar tindak balas homogen boleh dinyatakan dengan peraturan Van't Hoff.

Selaras dengan peraturan Van't Hoff, apabila suhu meningkat (menurun) sebanyak 10 darjah, kadar tindak balas kimia meningkat (menurun) sebanyak 2-4 kali:

di mana V (t 2 ) dan V (t 1 ) - kadar tindak balas kimia pada suhu yang sesuai; f(t 2 ) Dan f(t 1 ) - tempoh tindak balas kimia pada suhu yang sesuai; G - Pekali suhu Van't Hoff, yang boleh mengambil nilai berangka dalam julat 2-4.

Kebergantungan kadar tindak balas pada suhu dinyatakan oleh persamaan Arrhenius:

di mana K ialah pemalar kadar tindak balas kimia; E a - tenaga pengaktifan;

R - pemalar gas sejagat; A - pemalar; exp ialah asas logaritma semula jadi.

Magnitud tenaga pengaktifan boleh ditentukan jika dua nilai pemalar kadar K 1 dan K 2 diketahui masing-masing pada suhu T 1 dan T 2, mengikut formula berikut:

Keseimbangan kimia.

Semua tindak balas kimia boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: tak boleh balik dan boleh balik. Tindak balas tidak dapat dipulihkan diteruskan hingga selesai - sehingga salah satu bahan tindak balas dimakan sepenuhnya, i.e. mengalir dalam satu arah sahaja. Reaksi boleh balik tidak diteruskan hingga selesai. Dalam tindak balas boleh balik, tiada satu pun bahan tindak balas dimakan sepenuhnya. Tindak balas boleh balik boleh berlaku dalam kedua-dua arah ke hadapan dan sebaliknya.

Keseimbangan kimia ialah keadaan sistem di mana kadar tindak balas ke hadapan dan ke belakang adalah sama.

Untuk tindak balas boleh balik

m A+ n B? hlm C+ q D

pemalar keseimbangan kimia ialah

Peralihan sistem tindak balas sedemikian dari satu keadaan ke keadaan lain dipanggil anjakan (atau peralihan) keseimbangan kimia.

Arah peralihan dalam keseimbangan kimia ditentukan oleh prinsip Le Chatelier: Jika sebarang pengaruh luar digunakan pada sistem yang berada dalam keadaan keseimbangan kimia (perubahan kepekatan, suhu, tekanan), maka proses secara spontan timbul dalam sistem ini yang cenderung melemahkan kesan yang dihasilkan.

Apabila suhu meningkat, keseimbangan beralih ke arah tindak balas endotermik, dan apabila suhu menurun, ia beralih ke arah tindak balas eksotermik.

Eksperimen No. 1 Kebergantungan kelajuan tindak balas homogen pada kepekatan reagen awal.

b Instrumen, peralatan: tabung uji, jam randik, larutan natrium tiosulfat (III), dil. asid sulfurik (1M), air.

b Metodologi: Kebergantungan ini boleh dikaji menggunakan contoh klasik tindak balas homogen antara natrium tiosulfat dan asid sulfurik, meneruskan mengikut persamaan

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Sv + SO 2 ^ + H 2 O.

kinetik homogen kimia

Untuk eksperimen, anda perlu menyediakan tiga tabung uji yang kering dan bersih dan nomborkannya. Tambah 4 titis larutan natrium tiosulfat dan 8 titis air kepada yang pertama; dalam kedua - 8 titis natrium tiosulfat dan 4 titis air; dalam ketiga - 12 titis natrium tiosulfat. Goncangkan tabung uji.

Lakukan eksperimen serupa dengan tabung uji kedua dan ketiga. Masukkan data eksperimen dalam jurnal makmal dalam bentuk jadual.

b Kesimpulan: dengan peningkatan kepekatan natrium tiosulfat, kadar tindak balas ini meningkat. Graf pergantungan ialah garis lurus yang melalui asalan.

Pengalaman No. 2. Kajian tentang pergantungan kadar tindak balas homogen pada suhu.

b Instrumen dan peralatan: tabung uji, jam randik, termometer, larutan natrium tiosulfat (III), asid sulfurik (1M)

b Metodologi:

Sediakan tiga tabung uji yang bersih dan kering dan nomborkannya. Tambah 10 titis larutan natrium tiosulfat pada setiap titis. Letakkan tabung uji No 1 dalam segelas air pada suhu bilik dan selepas 1...2 minit perhatikan suhu. Kemudian tambahkan satu titisan asid sulfurik ke dalam tabung uji, hidupkan jam randik secara serentak dan hentikannya apabila kekeruhan yang lemah dan hampir tidak ketara muncul. Catatkan masa dalam saat dari saat asid dimasukkan ke dalam tabung uji sehingga kekeruhan muncul. Catatkan keputusan dalam jadual.

Kemudian naikkan suhu air di dalam gelas dengan tepat 10 0 sama ada dengan memanaskannya di atas pinggan panas atau dengan mencampurkannya dengan air panas. Letakkan tabung uji No. 2 di dalam air ini, tahan selama beberapa minit dan tambah satu titik asid sulfurik, hidupkan jam randik pada masa yang sama, goncangkan tabung uji bersama kandungannya di dalam segelas air sehingga kekeruhan muncul. Jika kekeruhan yang hampir tidak ketara muncul, matikan jam randik dan masukkan bacaan jam randik ke dalam jadual. Jalankan eksperimen yang serupa dengan tabung uji ketiga. Mula-mula naikkan suhu dalam bikar sebanyak 10 0 lagi, letakkan tabung uji No. 3 di dalamnya, tahan selama beberapa minit dan tambah satu titik asid sulfurik, sambil menghidupkan jam randik dan menggoncang tabung uji.

Nyatakan keputusan eksperimen dalam graf, memplot kelajuan pada paksi ordinat dan suhu pada paksi absis.

Tentukan pekali suhu tindak balas g

b Kesimpulan: semasa eksperimen, pekali suhu purata dikira, yang ternyata sama dengan 1.55. Sebaik-baiknya ia adalah

Eksperimen No. 3 Pengaruh kepekatan bahan tindak balas ke atas keseimbangan kimia.

b Instrumen dan peralatan: tabung uji, kalium klorida (kristal), larutan besi (III) klorida, kalium tiosianat (tepu), air suling, silinder

b Metodologi:

Contoh klasik tindak balas boleh balik ialah interaksi antara ferik klorida dan kalium tiosianat:

FeCl3+ 3 KCNS D Fe(CNS) 3 + 3 KCl.

merah

Tuangkan 20 ml air suling ke dalam cawan penyukat atau silinder dan tambah satu titik larutan tepu besi (III) klorida dan satu titik larutan tepu kalium tiosianat. . Tuangkan larutan berwarna yang terhasil sama banyak ke dalam empat tabung uji. Nomborkan tabung uji.

Tambah satu titik larutan tepu besi (III) klorida ke dalam tabung uji yang pertama. Tambahkan satu titik larutan tepu kalium tiosianat ke dalam tabung uji kedua. Tambah kalium klorida kristal ke dalam tabung uji ketiga dan goncang dengan kuat. Tabung uji keempat adalah untuk perbandingan.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, terangkan apa yang menyebabkan perubahan warna dalam setiap kes individu.

Tulis keputusan eksperimen dalam jadual dalam bentuk

Dalam kes pertama dan kedua, kami meningkatkan kepekatan bahan permulaan, jadi warna yang lebih sengit diperolehi. Selain itu, dalam kes kedua warnanya lebih gelap, kerana kepekatan KSCN berubah pada kadar padu. Dalam percubaan ketiga, kami meningkatkan kepekatan bahan akhir, jadi warna larutan menjadi lebih cerah.

Kesimpulan umum: semasa eksperimen, kami secara eksperimen mewujudkan pergantungan kadar tindak balas pada kepekatan bahan permulaan (semakin tinggi kepekatan, semakin tinggi kadar tindak balas); pergantungan kadar tindak balas pada suhu (semakin tinggi suhu, semakin besar kadar tindak balas); bagaimana kepekatan bahan bertindak balas mempengaruhi keseimbangan kimia (dengan peningkatan kepekatan bahan permulaan, keseimbangan kimia beralih ke arah pembentukan produk; dengan peningkatan kepekatan produk, keseimbangan kimia beralih ke arah pembentukan bahan permulaan )

Glava 6

Kinetik kimia. Keseimbangan kimia.

6.1.kimiakinetik.

Kinetik kimia- cabang kimia yang mengkaji kadar dan mekanisme proses kimia, serta pergantungan mereka kepada pelbagai faktor.

Kajian kinetik tindak balas kimia membolehkan kedua-duanya menentukan mekanisme proses kimia dan mengawal proses kimia dalam pelaksanaan praktikalnya.

Mana-mana proses kimia ialah transformasi reagen kepada produk tindak balas:

bahan tindak balas→ keadaan peralihan→ hasil tindak balas.

Reagen (bahan permulaan) – bahan yang masuk ke dalam proses interaksi kimia.

Produk tindak balas– bahan yang terbentuk pada akhir proses transformasi kimia. Dalam proses boleh balik, hasil tindak balas langsung adalah reagen bagi tindak balas terbalik.

Reaksi yang tidak dapat dipulihkan– tindak balas yang berlaku dalam keadaan tertentu dalam arah yang hampir sama (ditandakan dengan tanda →).

Sebagai contoh:

CaCO 3 → CaO + CO 2

Reaksi boleh balik– tindak balas yang berlaku serentak dalam dua arah yang bertentangan (ditunjukkan oleh tanda).

Keadaan peralihan (kompleks diaktifkan) ialah keadaan sistem kimia yang merupakan perantaraan antara bahan permulaan (reagen) dan hasil tindak balas. Dalam keadaan ini, ikatan kimia lama terputus dan ikatan kimia baru terbentuk. Kompleks yang diaktifkan kemudian ditukar kepada produk tindak balas.

Kebanyakan tindak balas kimia adalah kompleks dan terdiri daripada beberapa peringkat yang dipanggil tindak balas asas .

Reaksi asas– satu tindakan pembentukan atau pemecahan ikatan kimia. Set tindak balas asas yang membentuk tindak balas kimia menentukan mekanisme tindak balas kimia.

Persamaan tindak balas kimia biasanya menunjukkan keadaan awal sistem (bahan permulaan) dan keadaan akhir (hasil tindak balas). Pada masa yang sama, mekanisme sebenar tindak balas kimia boleh menjadi agak kompleks dan termasuk beberapa tindak balas asas. Tindak balas kimia kompleks termasuk boleh balik, selari, berurutan Dan tindak balas pelbagai langkah yang lain (tindak balas berantai , tindak balas berganding dan lain-lain.).

Jika kadar tahap tindak balas kimia berbeza dengan ketara, maka kadar tindak balas kompleks secara keseluruhan ditentukan oleh kadar tahap paling perlahan. Peringkat ini (tindak balas asas) dipanggil peringkat mengehadkan.

Bergantung kepada keadaan fasa bahan bertindak balas, dua jenis tindak balas kimia dibezakan: homogen Dan heterogen.

fasa ialah sebahagian daripada sistem yang berbeza dalam sifat fizikal dan kimianya daripada bahagian lain sistem dan dipisahkan daripadanya oleh antara muka. Sistem yang terdiri daripada satu fasa dipanggil sistem homogen, daripada beberapa fasa - heterogen. Contoh sistem homogen ialah udara, yang merupakan campuran bahan (nitrogen, oksigen, dll.) dalam fasa gas yang sama. Suspensi kapur (pepejal) dalam air (cecair) adalah contoh sistem heterogen yang terdiri daripada dua fasa.

Sehubungan itu, tindak balas di mana bahan berinteraksi berada dalam fasa yang sama dipanggil tindak balas homogen. Interaksi bahan dalam tindak balas tersebut berlaku sepanjang keseluruhan isipadu ruang tindak balas.

Tindak balas heterogen termasuk tindak balas yang berlaku pada antara muka. Contoh tindak balas heterogen ialah tindak balas zink (fasa pepejal) dengan larutan asid hidroklorik (fasa cecair). Dalam sistem heterogen, tindak balas sentiasa berlaku pada antara muka antara dua fasa, kerana hanya di sini bahan tindak balas yang terletak dalam fasa berbeza boleh berlanggar antara satu sama lain.

Tindak balas kimia biasanya dibezakan oleh mereka kemolekulan, mereka. dengan bilangan molekul yang mengambil bahagian dalam setiap tindakan asas interaksi . Atas dasar ini, tindak balas dibezakan antara monomolekul, bimolekul dan trimolekul.

Monomolekul dipanggil tindak balas di mana tindakan asas adalah perubahan kimia satu molekul , Sebagai contoh:

Dwimolekul adalah dianggap tindak balas di mana tindakan asas berlaku apabila dua molekul berlanggar, contohnya:

DALAM trimolekul Dalam tindak balas, tindakan asas berlaku semasa perlanggaran serentak tiga molekul, contohnya:

Perlanggaran lebih daripada tiga molekul pada masa yang sama adalah hampir mustahil, jadi tindak balas molekul yang lebih besar tidak berlaku dalam amalan.

Kadar tindak balas kimia boleh berbeza-beza dengan ketara. Tindak balas kimia boleh berlaku dengan sangat perlahan, sepanjang tempoh geologi, seperti luluhawa batu, yang merupakan transformasi aluminosilikat:

K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 + CO 2 + 2H 2 O → K 2 CO 3 + 4SiO 2 + Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O.

orthoclase - feldspar, kuarza potash. pasir kaolinit (tanah liat)

Beberapa tindak balas berlaku hampir serta-merta, contohnya, letupan serbuk hitam, yang merupakan campuran arang batu, sulfur dan garam:

3C + S + 2KNO3 = N2 + 3CO2 + K2S.

Kadar tindak balas kimia berfungsi sebagai ukuran kuantitatif keamatan kejadiannya.

Secara umum di bawah kelajuan tindak balas kimia memahami bilangan tindak balas asas yang berlaku setiap unit masa dalam unit ruang tindak balas.

Oleh kerana untuk proses homogen ruang tindak balas ialah isipadu bekas tindak balas, maka

untuk tindak balas homogen Dengan Kelajuan tindak balas kimia ditentukan oleh jumlah bahan yang bertindak balas setiap unit masa dalam satu unit isipadu.

Memandangkan jumlah bahan yang terkandung dalam isipadu tertentu mencirikan kepekatan bahan, maka

kadar tindak balas ialah nilai yang menunjukkan perubahan dalam kepekatan molar salah satu bahan per unit masa.

Jika, pada isipadu dan suhu malar, kepekatan salah satu bahan tindak balas berkurangan daripada Dengan 1 hingga Dengan 2 untuk tempoh dari t 1 hingga t 2, maka, mengikut definisi, kadar tindak balas untuk tempoh masa tertentu (kadar tindak balas purata) adalah sama dengan:

Biasanya untuk tindak balas homogen dimensi kadar V[mol/l·s].

Oleh kerana untuk tindak balas heterogen ruang tindak balas adalah permukaan , di mana tindak balas berlaku, maka untuk tindak balas kimia heterogen, kadar tindak balas merujuk kepada luas permukaan unit di mana tindak balas berlaku. Oleh itu, kadar purata tindak balas heterogen mempunyai bentuk:

di mana S– luas permukaan tempat tindak balas berlaku.

Dimensi kelajuan untuk tindak balas heterogen ialah [mol/l·s·m2].

Kelajuan tindak balas kimia bergantung kepada beberapa faktor:

sifat bahan bertindak balas;

kepekatan bahan tindak balas;

tekanan (untuk sistem gas);

suhu sistem;

kawasan permukaan (untuk sistem heterogen);

kehadiran pemangkin dan faktor lain dalam sistem.

Oleh kerana setiap interaksi kimia adalah hasil daripada perlanggaran zarah, peningkatan kepekatan (bilangan zarah dalam isipadu tertentu) membawa kepada perlanggaran yang lebih kerap dan, sebagai akibatnya, peningkatan dalam kadar tindak balas. Kebergantungan kadar tindak balas kimia pada kepekatan molar bahan tindak balas diterangkan oleh undang-undang asas kinetik kimia - undang-undang tindakan massa , yang dirumuskan pada tahun 1865 oleh N.N. Beketov dan pada tahun 1867 oleh K.M. Guldberg dan P. Waage.

Hukum tindakan massa berbunyi: kadar tindak balas kimia asas pada suhu malar adalah berkadar terus dengan hasil kepekatan molar bahan tindak balas dalam kuasa yang sama dengan pekali stoikiometrinya.

Persamaan yang menyatakan pergantungan kadar tindak balas pada kepekatan setiap bahan dipanggil persamaan kinetik tindak balas .

Perlu diingatkan bahawa undang-undang tindakan jisim hanya terpakai sepenuhnya untuk tindak balas homogen yang paling mudah. Jika tindak balas berlaku dalam beberapa peringkat, maka hukumnya sah untuk setiap peringkat, dan kelajuan proses kimia kompleks ditentukan oleh kelajuan tindak balas yang paling perlahan, iaitu peringkat mengehadkan keseluruhan proses.

Secara umum, jika tindak balas asas berlaku serentak T molekul jirim A Dan n molekul jirim DALAM:

mA + nDALAM = DENGAN,

maka persamaan bagi kadar tindak balas ialah (persamaan kinetik) mempunyai bentuk:

di mana k– pekali perkadaran, yang dipanggil pemalar kadar tindak balas kimia; [ A A; [B] – kepekatan molar bahan B; m Dan n– pekali stoikiometri dalam persamaan tindak balas.

Untuk memahami maksud fizikal pemalar kadar tindak balas , adalah perlu untuk mengambil dalam persamaan yang ditulis di atas kepekatan bahan bertindak balas [ A] = 1 mol/l dan [ DALAM] = 1 mol/l (atau samakan hasil keluarannya dengan kesatuan), dan kemudian:

Dari sini jelas bahawa pemalar kadar tindak balas k secara berangka sama dengan kadar tindak balas di mana kepekatan bahan tindak balas (atau hasil darabnya dalam persamaan kinetik) adalah sama dengan kesatuan.

Pemalar kadar tindak balas k bergantung kepada sifat bahan tindak balas dan suhu, tetapi tidak bergantung kepada kepekatan reagen.

Untuk tindak balas heterogen, kepekatan fasa pepejal tidak termasuk dalam ungkapan untuk kadar tindak balas kimia.

Sebagai contoh, dalam tindak balas sintesis metana:

Jika tindak balas berlaku dalam fasa gas, maka kadarnya dipengaruhi dengan ketara oleh perubahan tekanan dalam sistem, kerana perubahan tekanan dalam fasa gas membawa kepada perubahan berkadar dalam kepekatan. Oleh itu, peningkatan tekanan membawa kepada peningkatan berkadar dalam kepekatan, dan penurunan tekanan, dengan itu, mengurangkan kepekatan bahan tindak balas gas.

Perubahan dalam tekanan hampir tidak memberi kesan ke atas kepekatan bahan cecair dan pepejal (keadaan jirim terkondensasi) dan tidak mempunyai kesan ke atas kadar tindak balas yang berlaku dalam fasa cecair atau pepejal.

Tindak balas kimia dijalankan kerana perlanggaran zarah bahan bertindak balas. Walau bagaimanapun, bukan setiap perlanggaran zarah bahan tindak balas adalah berkesan , iaitu membawa kepada pembentukan produk tindak balas. Hanya zarah dengan peningkatan tenaga - zarah aktif , mampu menjalankan tindak balas kimia. Dengan peningkatan suhu, tenaga kinetik zarah meningkat dan bilangan yang aktif meningkat, oleh itu, kadar proses kimia meningkat.

Kebergantungan kadar tindak balas pada suhu ditentukan pemerintahan van't Hoff : bagi setiap kenaikan suhu 10 0 C, kadar tindak balas kimia meningkat dua hingga empat kali ganda.

V 1 – kadar tindak balas pada suhu awal sistem t 1 , V 2 – kadar tindak balas pada suhu akhir sistem t 2 ,

γ – pekali suhu tindak balas (koefisien van’t Hoff), sama dengan 2÷4.

Mengetahui nilai pekali suhu γ memungkinkan untuk mengira perubahan dalam kadar tindak balas dengan peningkatan suhu dari T 1 hingga T 2. Dalam kes ini, anda boleh menggunakan formula:

Jelas sekali, apabila suhu meningkat dalam janjang aritmetik, kadar tindak balas meningkat secara eksponen. Semakin besar nilai pekali suhu tindak balas g, semakin besar kesan suhu terhadap kadar tindak balas.

Perlu diingatkan bahawa peraturan Van't Hoff adalah anggaran dan hanya terpakai untuk penilaian anggaran kesan perubahan kecil dalam suhu ke atas kadar tindak balas.

Tenaga yang diperlukan untuk tindak balas berlaku boleh disediakan oleh pelbagai pengaruh (haba, cahaya, arus elektrik, sinaran laser, plasma, sinaran radioaktif, tekanan tinggi, dll.).

Tindak balas boleh dibahagikan kepada haba, fotokimia, elektrokimia, sinaran-kimia dsb. Dengan semua pengaruh ini, bahagian molekul aktif yang mempunyai tenaga sama atau lebih besar tenaga minimum yang diperlukan untuk interaksi tertentu E min.

Apabila molekul aktif berlanggar, apa yang dipanggil kompleks diaktifkan , di mana pengagihan semula atom berlaku.

Tenaga yang diperlukan untuk meningkatkan tenaga purata molekul bahan bertindak balas kepada tenaga kompleks teraktif dipanggil tenaga pengaktifan Ea.

Tenaga pengaktifan boleh dianggap sebagai tenaga tambahan tertentu yang mesti diperolehi oleh molekul reagen untuk mengatasi sesuatu penghalang tenaga . Oleh itu, E a ra dalam perbezaan antara tenaga purata zarah yang bertindak balas E ref dan tenaga kompleks yang diaktifkan E min. Tenaga pengaktifan ditentukan oleh sifat reagen. Maknanya E a berkisar antara 0 hingga 400 kJ. Jika nilai E a melebihi 150 kJ, maka tindak balas sedemikian boleh dikatakan tidak berlaku pada suhu yang hampir dengan standard.

Perubahan dalam tenaga sistem semasa tindak balas boleh diwakili secara grafik menggunakan gambar rajah tenaga berikut (Rajah 6.1).

Laluan Reaksi

nasi. 6.1. Rajah tenaga bagi tindak balas eksotermik:

E out ialah tenaga purata bahan permulaan; Econd – tenaga purata produk tindak balas; E min – tenaga kompleks yang diaktifkan; E act – tenaga pengaktifan; ΔH р – kesan haba tindak balas kimia

Daripada rajah tenaga adalah jelas bahawa perbezaan antara nilai tenaga hasil tindak balas dan tenaga bahan permulaan akan mewakili kesan haba tindak balas.

E samb. – Ruj E. = ΔН р.

mengikut persamaan Arrhenius, semakin tinggi nilai tenaga pengaktifan E bertindak, semakin besar pemalar kadar tindak balas kimia k bergantung pada suhu:

E- tenaga pengaktifan (J/mol),

R - pemalar gas sejagat,

T– suhu dalam K,

A- Pemalar Arrhenius,

e= 2.718 – asas logaritma semula jadi.

Pemangkin- Ini adalah bahan yang meningkatkan kadar tindak balas kimia. Mereka bertindak balas dengan reagen untuk membentuk perantaraan kimia dan dibebaskan pada akhir tindak balas. Kesan pemangkin terhadap tindak balas kimia dipanggil pemangkinan.

Sebagai contoh, campuran serbuk aluminium dan iodin kristal pada suhu bilik tidak menunjukkan tanda-tanda interaksi yang ketara, tetapi setitik air sudah cukup untuk menyebabkan tindak balas yang ganas:

Membezakan pemangkinan homogen (mangkin membentuk sistem homogen dengan bahan bertindak balas, contohnya, campuran gas) dan heterogen pemangkinan (mangkin dan bahan tindak balas berada dalam fasa yang berbeza dan proses pemangkin berlaku pada antara muka fasa).

Untuk menerangkan mekanisme pemangkinan homogen, yang paling banyak digunakan teori pertengahan (dicadangkan oleh penyelidik Perancis Sabatier dan dibangunkan dalam karya saintis Rusia N.D. Zelinsky). Menurut teori ini, proses yang perlahan, sebagai contoh, tindak balas:

dengan kehadiran pemangkin berlaku dengan cepat, tetapi dalam dua peringkat. Pada peringkat pertama proses, sebatian perantaraan salah satu reagen dengan mangkin terbentuk A...kat.

Peringkat pertama:

A + kat = A.∙. kat.

Pada peringkat kedua, sebatian yang terhasil membentuk kompleks teraktif dengan reagen lain [ A.∙.kat.∙.B], yang bertukar menjadi produk akhir AB dengan penjanaan semula pemangkin kat.

Peringkat kedua:

A.∙.kat + B = = AB + kat.

Interaksi perantaraan pemangkin dengan reagen mengarahkan proses ke laluan baru, dicirikan oleh penghalang tenaga yang lebih rendah. Oleh itu, Mekanisme tindakan mangkin dikaitkan dengan penurunan tenaga pengaktifan tindak balas akibat pembentukan sebatian perantaraan.

Contohnya ialah tindak balas perlahan:

2SO2 + O2 = 2SO3 perlahan-lahan.

Dalam kaedah nitrus perindustrian untuk menghasilkan asid sulfurik, nitrogen oksida (II) digunakan sebagai pemangkin, yang mempercepatkan tindak balas dengan ketara:

Pemangkinan heterogen digunakan secara meluas dalam proses penapisan minyak. Pemangkin termasuk platinum, nikel, aluminium oksida, dll. Penghidrogenan minyak sayuran berlaku pada pemangkin nikel (nikel pada kieselguhr), dsb.

Contoh pemangkinan heterogen ialah pengoksidaan SO 2 kepada SO 3 pada mangkin V 2 O 5 dalam penghasilan asid sulfurik melalui kaedah sentuhan.

Bahan yang meningkatkan aktiviti mangkin dipanggil penganjur (atau pengaktif). Pada masa yang sama, promoter sendiri mungkin tidak mempunyai sifat pemangkin.

Racun pemangkin - kekotoran asing dalam campuran tindak balas yang membawa kepada kehilangan sebahagian atau keseluruhan aktiviti mangkin. Oleh itu, kesan fosforus dan arsenik menyebabkan kehilangan aktiviti yang cepat oleh mangkin V 2 O 5 dalam tindak balas pengoksidaan SO 2 kepada SO 3.

Banyak pengeluaran kimia penting, seperti pengeluaran asid sulfurik, ammonia, asid nitrik, getah sintetik, beberapa polimer, dan lain-lain, dijalankan dengan kehadiran pemangkin.

Tindak balas biokimia dalam organisma tumbuhan dan haiwan mempercepatkan pemangkin biokimia – enzim.

tajam Adalah mungkin untuk melambatkan berlakunya proses kimia yang tidak diingini dengan menambahkan bahan khas ke dalam medium tindak balas - perencat. Sebagai contoh, untuk menghalang proses yang tidak diingini pemusnahan kakisan logam, pelbagai perencat kakisan logam .

6.1.1. Soalan untuk mengawal diri pengetahuan teori

mengenai topik "Kinetik kimia"

1. Apakah kajian kinetik kimia?

2. Apakah yang biasa difahami dengan istilah "reagen"?

3. Apakah yang biasa difahami dengan istilah "hasil tindak balas"?

4. Bagaimanakah proses boleh balik ditetapkan dalam tindak balas kimia?

5. Apakah yang biasa difahami dengan istilah "kompleks diaktifkan"?

6. Apakah tindak balas asas?

7. Apakah tindak balas yang dianggap kompleks?

8. Peringkat tindak balas yang manakah dipanggil peringkat mengehad?

9. Takrifkan konsep "fasa"?

10. Apakah sistem yang dianggap homogen?

11. Apakah sistem yang dianggap heterogen?

12. Berikan contoh sistem homogen.

13. Berikan contoh sistem heterogen.

14. Apakah yang dianggap sebagai "kemolekulan" sesuatu tindak balas?

15. Apakah yang dimaksudkan dengan istilah “kadar tindak balas kimia”?

16. Berikan contoh tindak balas cepat dan lambat.

17. Apakah yang dimaksudkan dengan istilah “kadar tindak balas kimia homogen”?

18. Apakah yang dimaksudkan dengan istilah “kadar tindak balas kimia heterogen”?

19. Pada faktor apakah kadar tindak balas kimia bergantung?

20. Merumuskan undang-undang asas kinetik kimia.

21. Apakah pemalar kadar tindak balas kimia?

22. Apakah faktor yang bergantung kepada pemalar kadar tindak balas kimia?

23. Kepekatan bahan yang manakah tidak termasuk dalam persamaan kinetik tindak balas kimia?

24. Bagaimanakah kadar tindak balas kimia bergantung kepada tekanan?

25. Bagaimanakah kadar tindak balas kimia bergantung kepada suhu?

26. Bagaimanakah "Peraturan Van't Hoff" dirumuskan?

27. Apakah "pekali suhu bagi tindak balas kimia"?

28. Takrifkan konsep "tenaga pengaktifan".

29. Takrifkan konsep “mangkin bagi tindak balas kimia”?

30. Apakah pemangkinan homogen?

31. Apakah pemangkinan heterogen?

32. Bagaimanakah mekanisme tindakan mangkin dalam pemangkinan homogen dijelaskan?

33. Berikan contoh tindak balas pemangkin.

34. Apakah enzim?

35. Apakah itu promoter?

6.1.2. Contoh penyelesaian masalah biasa

mengenai topik "Kinetik kimia"

Contoh 1. Kadar tindak balas bergantung pada luas permukaan sentuhan bahan tindak balas:

1) asid sulfurik dengan larutan barium klorida,

2) pembakaran hidrogen dalam klorin,

3) asid sulfurik dengan larutan kalium hidroksida,

4) pembakaran besi dalam oksigen.

Kadar tindak balas heterogen bergantung pada luas permukaan sentuhan bahan bertindak balas. Antara tindak balas di atas, tindak balas heterogen, i.e. dicirikan oleh kehadiran fasa yang berbeza ialah tindak balas pembakaran besi (fasa pepejal) dalam oksigen (fasa gas).

Jawab. 3.

Contoh 2. Bagaimanakah kadar tindak balas akan berubah?

2H 2(g) + O 2(G) = 2H 2 O (g)

apabila kepekatan bahan permulaan meningkat dua kali ganda?

Mari kita tulis persamaan kinetik tindak balas, yang menetapkan pergantungan kadar tindak balas pada kepekatan bahan tindak balas:

V 1 = k [N 2 ] 2 · [O 2 ].

Jika kepekatan bahan permulaan digandakan, persamaan kinetik akan mengambil bentuk:

V 2 = k (2 [N 2 ]) 2 2 [O 2 ] = 8 k [N 2 ] 2 · [O 2 ], iaitu.

Apabila kepekatan bahan permulaan digandakan, kadar tindak balas ini meningkat 8 kali ganda.

Jawab. 8.

Contoh 3. Bagaimanakah kadar tindak balas akan berubah jika jumlah tekanan dalam sistem CH 4 (G) + 2O 2 (G) = CO 2 (G) + 2H 2 O (G) dikurangkan sebanyak 5 kali?

Selaras dengan persamaan kinetik tindak balas, kadar tindak balas ini akan ditentukan:

V 1 = k[CH 4 ] · [O 2 ] 2 .

Apabila tekanan berkurangan dengan faktor lima, kepekatan setiap bahan gas juga akan berkurangan sebanyak lima faktor. Persamaan kinetik tindak balas di bawah keadaan ini adalah seperti berikut:

dapat ditentukan bahawa kadar tindak balas telah menurun sebanyak 125 kali ganda.

Jawab. 125.

Contoh 4. Bagaimanakah kadar tindak balas yang dicirikan oleh pekali suhu tindak balas 3 akan berubah jika suhu dalam sistem meningkat daripada 20 hingga 60°C?

Penyelesaian. Mengikut peraturan van't Hoff

Apabila suhu meningkat sebanyak 40 0 C, kadar tindak balas ini meningkat 81 kali ganda

Jawab. 81.

6.1.3. Soalan dan latihan untuk belajar sendiri

Kadar tindak balas kimia

1. Bergantung kepada keadaan fizikal bahan bertindak balas, tindak balas kimia dibahagikan kepada:

1) eksotermik dan endotermik,

2) boleh balik dan tidak boleh balik,

3) pemangkin dan bukan pemangkin,

4) homogen dan heterogen.

2. Nyatakan bilangan atau hasil tambah nombor konvensional yang memberi tindak balas homogen:

3. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana ungkapan diberikan yang boleh digunakan untuk mengira kadar tindak balas homogen:

4. Unit ukuran untuk kadar tindak balas homogen boleh:

1) mol/l s,

3) mol/l·,

4) l/mol·s.

5. Nyatakan bilangan atau jumlah nombor bersyarat di mana ungkapan saksama diberikan. Semasa tindak balas homogen

A + 2B® 2 C + D:

1) penumpuan A Dan DALAM semakin berkurangan

2) penumpuan DENGAN meningkat lebih cepat daripada kepekatan D,

4) penumpuan DALAM berkurangan lebih cepat daripada kepekatan A,

8) kadar tindak balas kekal malar.

6. Apakah nombor yang ditunjukkan pada garisan yang betul mencerminkan perubahan dari semasa ke semasa dalam kepekatan bahan yang terbentuk dalam tindak balas:

7. Perubahan dari semasa ke semasa dalam kepekatan bahan permulaan dalam tindak balas yang berterusan sehingga selesai, betul menerangkan lengkung:

9. Nyatakan bilangan atau jumlah nombor konvensional yang memberi tindak balas, yang kelajuannya tidak bergantung pada bahan apa ia dikira?

10. Nyatakan bilangan atau jumlah nombor bersyarat di mana faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas diberikan:

1) sifat bahan bertindak balas,

2) kepekatan bahan bertindak balas,

4) suhu sistem tindak balas,

8) kehadiran mangkin dalam sistem tindak balas.

11. Undang-undang asas kinetik kimia menetapkan pergantungan kadar tindak balas pada:

1) suhu bahan bertindak balas,

2) kepekatan bahan bertindak balas,

3) sifat bahan bertindak balas,

4) masa tindak balas.

12. Nyatakan nombor atau jumlah nombor bersyarat di mana pernyataan yang betul diberikan. Kinetik kimia:

1) bahagian fizik,

2) mengkaji kadar tindak balas kimia,

4) menggunakan undang-undang tindakan massa,

8) mengkaji pergantungan kadar tindak balas pada keadaan kejadiannya.

13. Ya.Kh. Van't Hoff:

1) pemenang Hadiah Nobel pertama dalam bidang kimia,

2) mengkaji pergantungan kadar tindak balas pada suhu,

4) mengkaji pergantungan kadar tindak balas pada kepekatan bahan,

8) merumuskan hukum tindakan massa.

14. Di bawah keadaan yang sama, tindak balas berjalan lebih cepat:

1) Ca + H 2 O ®

3) Mg + H 2 O ®

4) Zn + H 2 O ®

15. Kadar evolusi hidrogen paling tinggi dalam tindak balas:

1) Zn + HCl (larutan 5%) ®

2) Zn + HCl (larutan 10%) ®

3) Zn + HCl (larutan 15%) ®

4) Zn + HCl (larutan 30%) ®

16. Kepekatan bahan tindak balas tidak menjejaskan pada kadar tindak balas jika bahan ini diambil ke dalam tindak balas dalam:

1) keadaan pepejal,

2) keadaan gas,

3) keadaan terlarut.

17. Kira kadar purata tindak balas A + B = C (mol/l×s), jika diketahui bahawa kepekatan awal A ialah 0.8 mol/l, dan selepas 10 saat ia menjadi 0.6 mol/l.

1) 0,2, 2) 0,01, 3) 0,1, 4) 0,02.

18. Berapa banyak mol/l kepekatan bahan A dan B berkurangan dalam tindak balas? A + 2B® 3 C, jika diketahui bahawa pada masa yang sama kepekatan DENGAN meningkat sebanyak 4.5 mol/l?

D DENGAN A D DENGAN B

19. Kira kadar purata tindak balas 2CO + O 2 ® 2CO 2 (mol/l×s), jika diketahui bahawa kepekatan awal CO ialah 0.60 mol/l, dan selepas 10 saat ia menjadi 0.15 mol/l . Berapa banyak mol/l kepekatan CO 2 berubah dalam tempoh masa ini?

3) 0,045; 0,045,

20. Berapa darjah sistem perlu dipanaskan supaya kadar tindak balas yang berlaku di dalamnya meningkat sebanyak 2–4 kali ganda?

1) 150, 2) 10, 3) 200, 4) 50.

21. Kadar tindak balas pada 20°C ialah 0.2 mol/l×s. Tentukan kadar tindak balas pada 60°C (mol/l×s) jika pekali suhu kadar tindak balas ialah 3.

1) 16,2, 2) 32,4, 3) 8,1, 4) 4,05.

22. Kebergantungan empirikal kadar tindak balas pada suhu betul mencerminkan persamaan:

23. Kadar tindak balas pada 20°C ialah 0.08 mol/l×s. Kira kadar tindak balas pada 0°C (mol/l×s), jika pekali suhu kadar tindak balas ialah 2.

1) 0,16, 2) 0,04, 3) 0,02, 4) 0,002.

24. Berapa kalikah kadar tindak balas akan meningkat apabila suhu meningkat sebanyak 40°C, jika pekali suhu kadar tindak balas ialah 3?

1) 64, 2) 243, 3) 81, 4) 27.

25. Berapa darjah suhu harus dinaikkan untuk meningkatkan kadar tindak balas sebanyak 64 kali, jika pekali suhu kadar tindak balas ialah 4?

1) 60, 2) 81, 3) 27, 4) 30.

26. Kirakan pekali suhu bagi kadar tindak balas jika diketahui bahawa apabila suhu meningkat sebanyak 50 o C, kadar tindak balas meningkat sebanyak 32 kali ganda.

1) 3, 2) 2, 3) 4, 4) 2,5.

27. Sebab peningkatan kadar tindak balas dengan peningkatan suhu ialah peningkatan dalam:

1) kelajuan pergerakan molekul,

2) bilangan perlanggaran antara molekul,

3) bahagian molekul aktif,

4) kestabilan molekul hasil tindak balas.

28. Nyatakan bilangan atau hasil tambah nombor konvensional di mana tindak balas yang MnO 2 adalah mangkin diberikan:

1) 2KClO 3 ® 2KCl + 3O 2,

2) 2Al + 3I 2 ® 2AlI 3,

4) 2H 2 O 2 ® 2H 2 O + O 2,

8) 2SO 2 + O 2 ® 2SO 3 .

29. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Menggunakan tindak balas pemangkin dalam industri, berikut diperoleh:

1) asid hidroklorik,

2) asid sulfurik,

4) ammonia,

8) asid nitrik.

30. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Pemangkin:

1) mengambil bahagian dalam tindak balas,

2) digunakan hanya dalam keadaan pepejal,

4) tidak dimakan semasa tindak balas,

8) semestinya mengandungi atom logam dalam komposisinya.

31. Tunjukkan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Berikut digunakan sebagai pemangkin:

32. Bahan yang mengurangkan aktiviti mangkin dipanggil:

1) penganjur,

2) penjana semula,

3) perencat,

4) racun pemangkin.

33. Pemangkin tidak tindak balas:

1) (C 6 H 10 O 5) n + n H2O® n C6H12O6,

selulosa

2) 2SO 2 + O 2 ® 2SO 3,

3) 3H 2 + N 2 ® 2NH 3 ,

4) NH 3 + HCl ® NH 4 Cl.

34. Di bawah nombor apakah persamaan pemangkinan homogen diberikan:

35. Mekanisme tindakan mangkin mencerminkan pernyataan dengan betul. Pemangkin:

1) meningkatkan tenaga kinetik zarah awal, meningkatkan bilangan perlanggaran mereka,

2) membentuk sebatian perantaraan dengan bahan permulaan yang mudah ditukar menjadi bahan akhir,

3) tanpa berinteraksi dengan bahan permulaan, ia mengarahkan tindak balas di sepanjang laluan baru,

4) mengurangkan tenaga kinetik zarah awal, meningkatkan bilangan perlanggaran mereka.

36. Peranan promoter dalam tindak balas pemangkin ialah ia:

1) mengurangkan aktiviti mangkin,

2) meningkatkan aktiviti mangkin,

3) membawa tindak balas ke arah yang dikehendaki,

4) melindungi pemangkin daripada racun pemangkin.

37. Enzim:

1) pemangkin biologi,

2) mempunyai sifat protein,

4) tidak berbeza dalam kekhususan tindakan,

8) mempercepatkan proses biokimia dalam organisma hidup.

38. Tindak balas adalah heterogen:

39. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Untuk meningkatkan kadar pembakaran arang batu: C + O 2 ® CO 2, anda perlu:

1) meningkatkan kepekatan O 2,

2) meningkatkan kepekatan arang batu,

4) mengisar arang batu,

8) meningkatkan kepekatan karbon dioksida.

40. Jika bahan tindak balas A diambil ke dalam tindak balas: A t + X gas ® dalam keadaan pepejal, maka kadar tindak balas dipengaruhi oleh:

1) kepekatan A,

2) luas permukaan sentuhan antara A dan X,

4) jisim molar A,

8) kepekatan bahan X.

41. Dimensi kadar tindak balas heterogen ialah:

1) mol/l, 2) mol/cm 3 ×s,

3) mol/l×s 4) mol/cm 2 ×s.

42. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Prinsip katil terbendalir digunakan:

1) untuk meningkatkan permukaan sentuhan reagen,

2) apabila menembak pirit,

4) semasa keretakan pemangkin produk petroleum,

8) untuk menjana semula aktiviti mangkin.

43. Paling tidak

1) Na + H 2 O ® 2) Ca + H 2 O ®

3) K + H 2 O ® 4) Mg + H 2 O ®

44. Graf menunjukkan gambar rajah tenaga bagi tindak balas bukan pemangkin dan pemangkin penguraian hidrogen iodida. Perubahan dalam tenaga pengaktifan mencerminkan segmen tenaga:

1) b, 2) c, 3) d, 4) b–c.

45. Yang terhebat Tindak balas yang diterangkan oleh skema mempunyai tenaga pengaktifan:

1) AgNO 3 + KCl ® AgCl + KNO 3,

2) BaCl 2 + K 2 SO 4 ® BaSO 4 + 2KCl,

3) 2Na + 2H 2 O ® 2NaOH + 2H 2,

6.2. Keseimbangan kimia.

Bersama-sama dengan tindak balas kimia yang hampir tidak dapat dipulihkan:

СaCl 2 + 2AgNO 3 = Ca(NO 3) 2 + 2AgCl↓, dsb.

Banyak proses diketahui apabila transformasi kimia tidak mencapai penyelesaian, tetapi campuran keseimbangan semua peserta dan hasil tindak balas berlaku, terletak di sebelah kiri dan di sebelah kanan persamaan tindak balas stoikiometri. Oleh itu, di bawah keadaan standard sistem boleh diterbalikkan:

Mari kita pertimbangkan ciri-ciri berlakunya proses boleh balik menggunakan contoh sistem, yang, secara umum, mempunyai bentuk:

Dengan syarat bahawa tindak balas hadapan → dan belakang ← berlaku dalam satu peringkat, mengikut undang-undang tindakan jisim, nilai kelajuan untuk tindak balas hadapan ( V langsung) dan terbalik ( V tindak balas diterangkan oleh persamaan kinetik berikut:

di mana k lurus Dan k arr - kadar pemalar, masing-masing, bagi tindak balas ke hadapan dan sebaliknya.

Pada saat permulaan masa (lihat Rajah 6.2), kepekatan bahan permulaan [A] dan [B], dan oleh itu kadar tindak balas langsung, mempunyai nilai maksimum. Kepekatan hasil tindak balas [C] dan [D] dan kadar tindak balas terbalik pada saat awal adalah sifar. Semasa tindak balas, kepekatan bahan permulaan berkurangan, yang membawa kepada penurunan kadar tindak balas ke hadapan. Kepekatan hasil tindak balas, dan, akibatnya, kadar tindak balas terbalik meningkat. Akhirnya, tiba satu titik di mana kadar tindak balas hadapan dan belakang menjadi sama.

Keadaan sistem di mana V lurus = V arr. dipanggil keseimbangan kimia. Baki ini adalah dinamik , kerana tindak balas dua hala berlaku dalam sistem - secara langsung ( A Dan B- reagen, C Dan D– produk) dan sebaliknya ( A Dan B– produk, C dan D– reagen) arah.

V arr.

Masa tindak balas

nasi. 6.2. Kebergantungan kadar tindak balas hadapan dan belakang

dari masa kejadian mereka.

Dalam sistem boleh balik dalam keseimbangan, kepekatan semua peserta dalam proses dipanggil kepekatan keseimbangan, kerana dalam kes ini kedua-dua tindak balas ke hadapan dan ke belakang berlaku secara berterusan dan pada kelajuan yang sama.

Ciri kuantitatif keseimbangan kimia boleh diperoleh dengan menggunakan yang sesuai persamaan kinetik :

Oleh kerana pemalar kadar tindak balas pada suhu tetap adalah malar, nisbahnya juga akan tetap

dipanggil pemalar keseimbangan kimia. Menyamakan sisi kanan persamaan kinetik untuk tindak balas ke hadapan dan belakang, kita boleh mendapatkan:

di mana K r– pemalar keseimbangan kimia, dinyatakan dari segi kepekatan keseimbangan peserta tindak balas.

Pemalar keseimbangan kimia ialah nisbah hasil kepekatan keseimbangan hasil tindak balas kepada hasil kepekatan keseimbangan bahan permulaan dalam kuasa pekali stoikiometrinya.

Contohnya, untuk tindak balas boleh balik

Ungkapan untuk pemalar keseimbangan mempunyai bentuk:

Jika dua atau lebih fasa terlibat dalam proses transformasi kimia, maka ungkapan untuk pemalar keseimbangan harus mengambil kira hanya fasa di mana perubahan dalam kepekatan bahan tindak balas berlaku. Sebagai contoh, dalam ungkapan untuk pemalar keseimbangan untuk sistem

jumlah bilangan mol bahan gas sebelum dan selepas tindak balas kekal malar dan tekanan dalam sistem tidak berubah. Keseimbangan dalam sistem ini tidak berubah apabila tekanan berubah.

Pengaruh perubahan suhu terhadap peralihan keseimbangan kimia.

Dalam setiap tindak balas boleh balik, satu daripada arah sepadan dengan proses eksotermik, dan satu lagi dengan proses endotermik. Jadi dalam tindak balas sintesis ammonia, tindak balas hadapan adalah eksotermik, dan tindak balas terbalik adalah endotermik.

1) kepekatan H 2, N 2 dan NH 3 tidak berubah dari semasa ke semasa,

3) bilangan molekul NH 3 yang mereput seunit masa adalah sama dengan separuh daripada jumlah molekul H 2 dan N 2 yang terbentuk pada masa ini,

4) jumlah bilangan molekul H 2 dan N 2 yang ditukar kepada NH 3 seunit masa adalah sama dengan bilangan molekul NH 3 yang terbentuk pada masa yang sama.

49. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Keseimbangan kimia dalam sistem: 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 akan terganggu oleh:

1) mengurangkan tekanan dalam sistem,

2) pemanasan,

4) peningkatan kepekatan oksigen.

50. Nyatakan nombor atau hasil tambah nombor konvensional di mana jawapan yang betul diberikan. Untuk mengalihkan keseimbangan dalam sistem N 2 + 3H 2 2NH 3 ∆H ˂0 ke kiri, anda perlu:

1) memperkenalkan H 2 ke dalam sistem,

2) keluarkan NH 3 daripada sistem,

4) meningkatkan tekanan darah

8) meningkatkan suhu.

51. Untuk mengalihkan keseimbangan tindak balas 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 ke kanan, adalah perlu:

1) memanaskan sistem,

2) memperkenalkan O 2 ke dalam sistem,

4) memperkenalkan SO 3 ke dalam sistem,

8) mengurangkan tekanan dalam sistem.

52. Peraturan Le Chatelier (prinsip) tidak sepadan kenyataan:

1) peningkatan suhu mengalihkan keseimbangan ke arah tindak balas endotermik;

2) penurunan suhu mengalihkan keseimbangan ke arah tindak balas eksotermik;

3) peningkatan tekanan mengalihkan keseimbangan ke arah tindak balas yang membawa kepada peningkatan isipadu;

N 2 + O 2 ∆H ˂0.2H 2 O (stim), 2NH 3 kucing. 3H 2 + N 2 . B,

2) k 1 H = k 2 2 ,

67. Untuk pemalar keseimbangan ( K p) mempengaruhi:

1) tekanan,

2) suhu,

3) penumpuan,

4) pemangkin.