Jukumu No. 1. Kuingiliana na oksijeni ya bure husababisha kuundwa kwa dioksidi ya nitrojeni yenye sumu / /, ingawa majibu haya hutokea polepole chini ya hali ya kisaikolojia na kwa viwango vya chini haina jukumu kubwa katika uharibifu wa sumu kwa seli, hata hivyo, athari za pathogenic huongezeka kwa kasi na yake. uzalishaji kupita kiasi. Amua ni mara ngapi kiwango cha mwingiliano wa oksidi ya nitrojeni (II) na oksijeni huongezeka wakati shinikizo katika mchanganyiko wa gesi za awali huongezeka maradufu, ikiwa kasi ya majibu 
iliyoelezewa na equation 
?
Suluhisho.
1. Kuongeza shinikizo ni sawa na kuongeza mkusanyiko mara mbili ( Na) Na. Kwa hivyo, viwango vya mwingiliano vinavyolingana na vitachukua, kwa mujibu wa sheria ya hatua ya wingi, maneno: 
Na
Jibu. Kasi ya majibu itaongezeka mara 8.
Jukumu No. 2. Inaaminika kuwa mkusanyiko wa klorini (gesi ya kijani yenye harufu kali) katika hewa juu ya 25 ppm ni hatari kwa maisha na afya, lakini kuna ushahidi kwamba ikiwa mgonjwa amepona kutokana na sumu kali na gesi hii, basi hakuna athari za mabaki zinazozingatiwa. Tambua jinsi kiwango cha mmenyuko kinachotokea katika awamu ya gesi kitabadilika ikiwa unaongezeka kwa mara 3: mkusanyiko, mkusanyiko, 3) shinikizo //?
Suluhisho.
1. Ikiwa tutaashiria viwango na mtawalia na na , basi usemi wa kasi ya majibu utachukua fomu: .
2. Baada ya kuongeza viwango kwa mara 3, watakuwa sawa kwa na kwa. Kwa hivyo, usemi wa kiwango cha majibu utachukua fomu: 1) 
2)
3. Kuongezeka kwa shinikizo huongeza mkusanyiko wa reactants ya gesi kwa kiasi sawa, kwa hiyo
4. Ongezeko la kasi ya majibu kuhusiana na ile ya awali imedhamiriwa na uwiano, mtawalia: 1) 
, 2) 
, 3) 
.
Jibu. Kiwango cha majibu kitaongezeka kwa: 1) , 2) , 3) mara.
Tatizo namba 3. Je, kiwango cha mwingiliano wa vitu vya kuanzia hubadilikaje wakati hali ya joto inabadilika kutoka hadi ikiwa mgawo wa joto wa mmenyuko ni 2.5?
Suluhisho.
1. Kipimo cha halijoto kinaonyesha jinsi kasi ya majibu inavyobadilika kwa kila mabadiliko ya halijoto (kanuni ya van't Hoff): .
2. Ikiwa mabadiliko ya joto ni: , basi kwa kuzingatia ukweli kwamba, tunapata: 
. Kuanzia hapa,.
3. Kwa kutumia jedwali la antilogarithms tunapata:.
Jibu. Wakati hali ya joto inabadilika (yaani kuongezeka), kasi itaongezeka kwa mara 67.7.
Tatizo namba 4. Hesabu mgawo wa halijoto wa kasi ya majibu, ukijua kwamba kasi huongezeka kwa sababu ya 128 kadri halijoto inavyoongezeka.
Suluhisho.
1. Utegemezi wa kasi ya mmenyuko wa kemikali kwenye halijoto unaonyeshwa na kanuni ya majaribio ya van’t Hoff:
.Kutatua mlinganyo wa , tunapata: , . Kwa hiyo =2
Jibu. =2.
Tatizo namba 5. Kwa moja ya athari, viwango viwili vya viwango viliamuliwa: kwa 0.00670 na 0.06857. Amua kiwango cha mara kwa mara cha majibu sawa katika .
Suluhisho.
1. Kulingana na maadili mawili ya viwango vya kasi ya majibu, kwa kutumia equation ya Arrhenius, tunaamua nishati ya uanzishaji ya majibu: 
. Kwa kesi hii: Kutoka hapa: 
J/mol.
2. Kokotoa kasi ya majibu mara kwa mara kwa , kwa kutumia kiwango kisichobadilika katika na mlinganyo wa Arrhenius katika hesabu: 
. Kwa kesi hii: na kwa kuzingatia ukweli kwamba: 
, tunapata:. Kwa hivyo,
Jibu.
Uhesabuji wa usawa wa kemikali mara kwa mara na uamuzi wa mwelekeo wa mabadiliko ya usawa kwa kutumia kanuni ya Le Chatelier. .
Kazi Nambari 6. Dioksidi kaboni // tofauti na monoxide ya kaboni // haikiuki kazi za kisaikolojia na uadilifu wa anatomiki wa kiumbe hai na athari yao ya kutosheleza ni kwa sababu ya uwepo wa viwango vya juu na kupungua kwa asilimia ya oksijeni kwenye hewa iliyovutwa. Ni sawa na nini usawa wa majibu mara kwa mara / /: 
kwa hali ya joto, iliyoonyeshwa kupitia: a) shinikizo la sehemu ya vitu vinavyoathiri; b) viwango vyao vya molar, wakijua kwamba utungaji wa mchanganyiko wa usawa unaonyeshwa na sehemu za kiasi: , na, na shinikizo la jumla katika mfumo ni Pa?
Suluhisho.
1. Shinikizo la sehemu ya gesi ni sawa na shinikizo la jumla lililozidishwa na sehemu ya kiasi cha gesi katika mchanganyiko, kwa hiyo:
2. Kubadilisha maadili haya katika usemi wa usawazishaji mara kwa mara, tunapata:
3. Uhusiano kati na umeanzishwa kwa msingi wa mlinganyo wa Mendeleev-Clapeyron wa gesi bora na unaonyeshwa na usawa: 
, wapi tofauti kati ya idadi ya moles ya bidhaa za mmenyuko wa gesi na vitu vya kuanzia gesi. Kwa majibu haya:. Kisha: 
.
Jibu. Pa. .
Kazi Nambari 7. Msawazo utabadilika katika mwelekeo gani katika athari zifuatazo:
3. 
;
a) na joto la kuongezeka, b) na shinikizo la kupungua, c) na kuongezeka kwa mkusanyiko wa hidrojeni?
Suluhisho.
1. Usawa wa kemikali katika mfumo umeanzishwa kwa vigezo vya nje vya mara kwa mara (nk.). Ikiwa vigezo hivi vinabadilika, basi mfumo unaacha hali ya usawa na majibu ya moja kwa moja (kulia) au ya nyuma (kushoto) huanza kutawala. Ushawishi wa mambo mbalimbali juu ya mabadiliko katika usawa unaonyeshwa katika kanuni ya Le Chatelier.
2. Hebu tuzingatie ushawishi juu ya athari zilizo hapo juu za mambo yote 3 yanayoathiri usawa wa kemikali.
a) Wakati joto linapoongezeka, usawa hubadilika kuelekea mmenyuko wa mwisho wa joto, i.e. mmenyuko unaotokea kwa kunyonya kwa joto. Athari ya 1 na ya 3 ni ya joto //, kwa hivyo, na joto linaloongezeka, usawa utabadilika kuelekea athari ya nyuma, na katika mmenyuko wa 2 // - kuelekea majibu ya mbele.
b) Wakati shinikizo linapungua, usawa hubadilika kuelekea ongezeko la idadi ya moles ya gesi, i.e. kuelekea shinikizo kubwa zaidi. Katika athari ya 1 na ya 3, pande za kushoto na za kulia za equation zitakuwa na idadi sawa ya moles ya gesi (2-2 na 1-1, kwa mtiririko huo). Kwa hiyo, mabadiliko ya shinikizo haitasababisha mabadiliko ya usawa katika mfumo. Katika mmenyuko wa 2, kuna moles 4 za gesi upande wa kushoto na moles 2 upande wa kulia, kwa hiyo, shinikizo linapungua, usawa utabadilika kuelekea majibu ya nyuma.
V) Kadiri mkusanyiko wa vipengele vya mmenyuko unavyoongezeka, usawa hubadilika kuelekea matumizi yao. Katika mmenyuko wa kwanza, hidrojeni iko katika bidhaa, na kuongeza mkusanyiko wake kutaongeza athari ya reverse, wakati ambayo hutumiwa. Katika athari ya 2 na ya 3, hidrojeni ni kati ya vitu vya kuanzia, hivyo ongezeko la mkusanyiko wake hubadilisha usawa kuelekea majibu ambayo hutokea kwa matumizi ya hidrojeni.
Jibu.
a) Wakati joto linapoongezeka, usawa katika athari 1 na 3 utahamia kushoto, na kwa majibu 2 - kulia.
b) Majibu ya 1 na 3 hayataathiriwa na kupungua kwa shinikizo, lakini katika mmenyuko wa 2 usawa utahamishiwa kushoto.
c) Kuongezeka kwa hali ya joto katika athari 2 na 3 itajumuisha mabadiliko ya usawa kwenda kulia, na kwa majibu 1 - kushoto.
1.2. Majukumu ya hali 7 hadi 21 ili kuunganisha nyenzo (iliyofanywa katika daftari ya itifaki).
Kazi Nambari 8. Je, kiwango cha uoksidishaji wa glukosi kwenye mwili kitabadilikaje wakati halijoto inapungua kutoka hadi ikiwa mgawo wa halijoto wa kiwango cha mmenyuko ni 4?
Tatizo namba 9.Kwa kutumia kanuni ya takriban ya Van't Hoff, hesabu ni kiasi gani cha halijoto kinahitaji kuongezwa ili kasi ya majibu kuongezeka mara 80? Chukua mgawo wa kasi ya joto sawa na 3.
Kazi nambari 10. Ili kuzuia majibu, baridi ya haraka ya mchanganyiko wa majibu hutumiwa ("kufungia majibu"). Amua ni mara ngapi kasi ya majibu itabadilika wakati mchanganyiko wa majibu umepozwa kutoka 40 hadi 40, ikiwa mgawo wa joto wa majibu ni 2.7.
Kazi nambari 11. Isotopu inayotumika kutibu uvimbe fulani ina nusu ya maisha ya siku 8.1. Baada ya muda gani maudhui ya iodini ya mionzi katika mwili wa mgonjwa itapungua kwa mara 5?
Kazi nambari 12. Hidrolisisi ya baadhi ya homoni ya synthetic (dawa) ni mmenyuko wa utaratibu wa kwanza na kiwango cha mara kwa mara cha 0.25 (). Je, ukolezi wa homoni hii utabadilikaje baada ya miezi 2?
Kazi nambari 13. Nusu ya maisha ya mionzi ni miaka 5600. Katika kiumbe hai, kiasi cha mara kwa mara huhifadhiwa kutokana na kimetaboliki. Katika mabaki ya mammoth, yaliyomo yalikuwa sawa na ya asili. Kuamua wakati mamalia aliishi?
Tatizo namba 14. Nusu ya maisha ya dawa ya kuua wadudu (dawa inayotumika kudhibiti wadudu) ni miezi 6. Kiasi fulani kiliingia kwenye hifadhi, ambapo mkusanyiko wa mol / l ulianzishwa. Je, itachukua muda gani kwa mkusanyiko wa viua wadudu kushuka hadi kiwango cha mol/l?
Kazi nambari 15. Mafuta na wanga hutiwa oksidi kwa kiwango kinachoonekana kwa joto la 450 - 500 °, na katika viumbe hai - kwa joto la 36 - 40 °. Ni nini sababu ya kupungua kwa kasi kwa joto linalohitajika kwa oxidation?
Tatizo namba 16. Peroxide ya hidrojeni hutengana katika ufumbuzi wa maji ndani ya oksijeni na maji. Mwitikio huo huharakishwa na kichocheo cha isokaboni (ion) na kichocheo cha kibayolojia (kimeng'enya cha catalase). Nishati ya uanzishaji wa mmenyuko kwa kutokuwepo kwa kichocheo ni 75.4 kJ / mol. Ion hupunguza hadi 42 kJ / mol, na catalase ya enzyme - hadi 2 kJ / mol. Kuhesabu uwiano wa viwango vya majibu kwa kutokuwepo kwa kichocheo mbele ya katalasi. Ni hitimisho gani linaweza kutolewa kuhusu shughuli ya enzyme? Athari hufanyika kwa joto la 27 ° C.
Tatizo namba 17 Kiwango cha kuoza kwa penicillin mara kwa mara kwa walkie-talkie 
J/mol.
1.3. Maswali ya kudhibiti
1. Eleza nini maana ya maneno: kasi ya majibu, kiwango cha mara kwa mara?
2. Viwango vya wastani na vya kweli vya athari za kemikali huonyeshwaje?
3. Kwa nini ni mantiki kuzungumza juu ya kiwango cha athari za kemikali kwa wakati fulani tu?
4. Tengeneza ufafanuzi wa athari inayoweza kutenduliwa na isiyoweza kutenduliwa.
5. Fafanua sheria ya hatua ya wingi. Katika usawa unaoonyesha sheria hii, je, utegemezi wa kasi ya majibu kwa asili ya viitikio unaakisiwa?
6. Kiwango cha mmenyuko kinategemeaje joto? Nishati ya uanzishaji inaitwaje? Molekuli hai ni nini?
7. Kiwango cha athari za homogeneous na heterogeneous inategemea mambo gani? Toa mifano.
8. Utaratibu na molekuli ya athari za kemikali ni nini? Katika hali gani hazifanani?
9. Ni vitu gani vinavyoitwa vichocheo? Je! ni utaratibu gani wa hatua ya kuongeza kasi ya kichocheo?
10. Ni nini dhana ya "sumu ya kichocheo"? Ni vitu gani vinavyoitwa inhibitors?
11. Ni nini kinachoitwa usawa wa kemikali? Kwa nini inaitwa dynamic? Ni viwango vipi vya viitikio vinavyoitwa usawa?
12. Ni nini kinachoitwa usawa wa kemikali mara kwa mara? Je, inategemea asili ya vitu vinavyoathiri, mkusanyiko wao, joto, shinikizo? Je, ni vipengele vipi vya nukuu za hisabati kwa usawaziko wa mara kwa mara katika mifumo tofauti tofauti?
13. Pharmacokinetics ya madawa ya kulevya ni nini?
14. Michakato inayotokea na madawa ya kulevya katika mwili ni sifa ya idadi ya vigezo vya pharmacokinetic. Wape zile kuu.
Kiwango cha mmenyuko wa kemikali huongezeka kwa joto la kuongezeka. Unaweza kukadiria ongezeko la kiwango cha majibu na halijoto kwa kutumia sheria ya Van't Hoff. Kulingana na sheria, kuongeza joto kwa digrii 10 huongeza kiwango cha majibu mara kwa mara kwa mara 2-4:
Sheria hii haitumiki kwa joto la juu, wakati kiwango cha mara kwa mara hakibadilika na joto.
Sheria ya Van't Hoff inakuwezesha kuamua haraka maisha ya rafu ya madawa ya kulevya. Kuongezeka kwa joto huongeza kiwango cha mtengano wa dawa. Hii inapunguza wakati inachukua kuamua maisha ya rafu ya dawa.
Njia ni kwamba madawa ya kulevya huwekwa kwenye joto la juu la T kwa muda fulani wa tT, kiasi cha dawa iliyoharibika m hupatikana na kuhesabiwa upya kwa joto la kawaida la kuhifadhi la 298K. Kwa kuzingatia mchakato wa mtengano wa dawa kuwa mmenyuko wa agizo la kwanza, kiwango cha joto kilichochaguliwa T na T = 298 K kinaonyeshwa:
Kwa kuzingatia wingi wa dawa iliyooza kuwa sawa kwa hali ya kawaida na halisi ya uhifadhi, kiwango cha mtengano kinaweza kuonyeshwa kama:
Inachukua T=298+10n, ambapo n = 1,2,3…,
Usemi wa mwisho wa maisha ya rafu ya dawa hupatikana chini ya hali ya kawaida ya 298K:
Nadharia ya migongano hai. Nishati ya uanzishaji. Arrhenius equation. Uhusiano kati ya kasi ya majibu na nishati ya kuwezesha.
Nadharia ya migongano hai iliundwa na S. Arrhenius mnamo 1889. Nadharia hii inategemea wazo kwamba kwa mmenyuko wa kemikali kutokea, migongano kati ya molekuli ya vitu vya kuanzia ni muhimu, na idadi ya migongano imedhamiriwa na ukubwa wa mwendo wa joto wa molekuli, i.e. inategemea joto. Lakini si kila mgongano wa molekuli husababisha mabadiliko ya kemikali: tu mgongano wa kazi husababisha.
Migongano inayoendelea ni migongano ambayo hutokea, kwa mfano, kati ya molekuli A na B yenye kiasi kikubwa cha nishati. Kiasi cha chini cha nishati ambacho molekuli za vitu vya kuanzia lazima ziwe nazo ili mgongano wao uwe hai huitwa kizuizi cha nishati cha mmenyuko.
Nishati ya uamilisho ni nishati ya ziada inayoweza kutolewa au kuhamishwa kwa mole moja ya dutu.
Nishati ya uanzishaji huathiri kwa kiasi kikubwa thamani ya kiwango cha mmenyuko mara kwa mara na utegemezi wake juu ya joto: Ea kubwa zaidi, ndogo ya kiwango cha mara kwa mara na kwa kiasi kikubwa zaidi mabadiliko ya joto huathiri.
Kiwango cha maitikio mara kwa mara kinahusiana na nishati ya kuwezesha na uhusiano changamano ulioelezewa na mlinganyo wa Arrhenius:
k=Aе–Ea/RT, ambapo A ni kipengele cha awali cha kielelezo; Eа ni nishati ya uanzishaji, R ni gesi ya ulimwengu wote mara kwa mara sawa na 8.31 J/mol; T - joto kabisa;
e-msingi wa logarithms asili.
Hata hivyo, viwango vya kubadilika vya kasi ya majibu vinavyozingatiwa kwa kawaida ni vidogo zaidi kuliko vilivyokokotolewa kutoka kwa mlingano wa Arrhenius. Kwa hivyo, equation ya kiwango cha majibu mara kwa mara hubadilishwa kama ifuatavyo:
(ondoa kabla ya sehemu zote)
Kizidishi husababisha utegemezi wa halijoto wa kiwango cha mara kwa mara kutofautiana na mlinganyo wa Arrhenius. Kwa kuwa nishati ya kuwezesha Arrhenius huhesabiwa kama mteremko wa utegemezi wa logarithmic wa kasi ya mmenyuko kwenye halijoto kinyume, basi fanya vivyo hivyo na mlinganyo. , tunapata:
Makala ya athari tofauti. Kiwango cha athari tofauti na sababu zake za kuamua. Maeneo ya kinetic na uenezi wa michakato isiyo ya kawaida. Mifano ya athari tofauti za kupendeza kwa maduka ya dawa.
MADHARA YA HALISI, chem. miitikio inayohusisha dutu katika mtengano. awamu na kwa pamoja kutengeneza mfumo tofauti. Athari za kawaida tofauti: joto. mtengano wa chumvi na malezi ya bidhaa za gesi na dhabiti (kwa mfano, CaCO3 -> CaO + CO2), kupunguzwa kwa oksidi za chuma na hidrojeni au kaboni (kwa mfano, PbO + C -> Pb + CO), kufutwa kwa metali katika asidi. (kwa mfano, Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), mwingiliano. vitendanishi imara (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Darasa maalum linajumuisha athari za kichocheo tofauti zinazotokea kwenye uso wa kichocheo; Aidha, viitikio na bidhaa huenda zisiwe katika awamu tofauti. Mwelekeo, wakati wa majibu N2 + + ZH2 -> 2NH3 inayotokea kwenye uso wa kichocheo cha chuma, viitikio na bidhaa ya mmenyuko ni katika awamu ya gesi na huunda mfumo wa homogeneous.
Vipengele vya athari tofauti ni kwa sababu ya ushiriki wa awamu zilizofupishwa ndani yao. Hii inafanya kuchanganya na usafirishaji wa vitendanishi na bidhaa kuwa ngumu; uanzishaji wa molekuli za reagent kwenye kiolesura inawezekana. Kinetics ya mmenyuko wowote wa tofauti imedhamiriwa na kasi ya kemikali yenyewe. mabadiliko, na vile vile kwa michakato ya uhamishaji (usambazaji) muhimu ili kujaza utumiaji wa vitu vinavyoathiri na kuondoa bidhaa za athari kutoka kwa eneo la athari. Kwa kukosekana kwa vizuizi vya kueneza, kiwango cha mmenyuko tofauti ni sawa na saizi ya eneo la mmenyuko; hiki ni kiwango mahususi cha majibu kinachokokotolewa kwa kila uso wa kitengo (au kiasi) cha majibu. kanda, haibadilika kwa wakati; kwa athari rahisi (hatua moja) inaweza kuwa kuamua kwa misingi ya kaimu sheria ya molekuli. Sheria hii hairidhiki ikiwa uenezaji wa dutu unaendelea polepole kuliko ule wa kemikali. wilaya; katika kesi hii, kiwango cha kuzingatiwa cha mmenyuko tofauti kinaelezewa na equations ya kinetics ya kuenea.
Kiwango cha mmenyuko tofauti ni kiasi cha dutu ambayo humenyuka au huundwa wakati wa athari kwa kila wakati wa kitengo kwa eneo la uso wa kitengo cha awamu.
Mambo yanayoathiri kiwango cha mmenyuko wa kemikali:
asili ya reactants
Mkusanyiko wa reagent,
Joto,
Uwepo wa kichocheo.
Vheterogen = Δп(S Δt), ambapo Vheterog ni kiwango cha mmenyuko katika mfumo tofauti; n ni idadi ya moles ya dutu yoyote inayotokana na mmenyuko; V ni kiasi cha mfumo; t - wakati; S ni eneo la uso wa awamu ambayo majibu hutokea; Δ - ishara ya ongezeko (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).
Tatizo 336.
Kwa 150 ° C, majibu fulani hukamilika baada ya dakika 16. Kuchukua mgawo wa joto wa kiwango cha majibu sawa na 2.5, hesabu baada ya wakati gani majibu haya yataisha ikiwa yanafanywa: a) saa 20. 0 °C; b) kwa joto la 80 ° C.
Suluhisho:
Kulingana na sheria ya van't Hoff, utegemezi wa kasi kwenye joto unaonyeshwa na equation:
v t na k t - kasi na kiwango cha mara kwa mara cha mmenyuko kwa joto t ° C; v (t + 10) na k (t + 10) ni maadili sawa kwa joto (t + 10 0 C); - mgawo wa joto wa kiwango cha majibu, thamani ambayo kwa athari nyingi iko katika anuwai ya 2 - 4.
a) Kwa kuzingatia kwamba kasi ya mmenyuko wa kemikali katika halijoto fulani inawiana kinyume na muda wa kutokea kwake, tunabadilisha data iliyotolewa katika taarifa ya tatizo katika fomula inayoeleza kwa kiasi sheria ya Van’t Hoff, tunapata:
b) Kwa kuwa mmenyuko huu unaendelea na kupungua kwa joto, basi kwa joto fulani kiwango cha athari hii ni sawia moja kwa moja na muda wa kutokea kwake, tunabadilisha data iliyotolewa katika taarifa ya shida katika fomula inayoelezea kwa kiasi. t sheria ya Hoff, tunapata:
Jibu: a) saa 200 0 C t2 = 9.8 s; b) saa 80 0 C t3 = 162 h 1 dakika 16 s.
Tatizo 337.
Je, thamani ya kiwango cha mmenyuko itabadilika mara kwa mara: a) wakati wa kubadilisha kichocheo kimoja na kingine; b) wakati viwango vya vitu vinavyoitikia vinabadilika?
Suluhisho:
Kiwango cha mmenyuko mara kwa mara ni thamani ambayo inategemea asili ya vitu vinavyoathiri, juu ya joto na uwepo wa vichocheo, na haitegemei mkusanyiko wa vitu vinavyoathiri. Inaweza kuwa sawa na kiwango cha majibu katika kesi wakati viwango vya viitikio ni sawa na umoja (1 mol/l).
a) Wakati wa kubadilisha kichocheo kimoja na kingine, kiwango cha mmenyuko wa kemikali kitabadilika au kuongezeka. Ikiwa kichocheo kinatumiwa, kiwango cha mmenyuko wa kemikali kitaongezeka, na thamani ya kiwango cha majibu mara kwa mara itaongezeka. Mabadiliko ya thamani ya kiwango cha majibu mara kwa mara yatatokea wakati wa kubadilisha kichocheo kimoja na kingine, ambayo itaongeza au kupunguza kasi ya majibu haya kuhusiana na kichocheo cha awali.
b) Mkusanyiko wa viitikio unapobadilika, viwango vya kasi ya majibu vitabadilika, lakini thamani ya mara kwa mara ya kiwango cha majibu haitabadilika.
Tatizo 338.
Je, athari ya joto ya mmenyuko inategemea nishati yake ya uanzishaji? Thibitisha jibu.
Suluhisho:
Athari ya joto ya mmenyuko inategemea tu hali ya awali na ya mwisho ya mfumo na haitegemei hatua za kati za mchakato. Nishati ya uamilisho ni nishati ya ziada ambayo molekuli za dutu lazima ziwe nazo ili mgongano wao utokeze uundaji wa dutu mpya. Nishati ya kuwezesha inaweza kubadilishwa kwa kuongeza au kupunguza joto, kupunguza au kuongeza ipasavyo. Vichocheo hupunguza nishati ya uanzishaji, na inhibitors hupunguza.
Kwa hivyo, mabadiliko katika nishati ya uanzishaji husababisha mabadiliko katika kiwango cha mmenyuko, lakini sio mabadiliko katika athari ya joto ya mmenyuko. Athari ya joto ya mmenyuko ni thamani ya mara kwa mara na haitegemei mabadiliko katika nishati ya uanzishaji kwa majibu fulani. Kwa mfano, mmenyuko wa malezi ya amonia kutoka kwa nitrojeni na hidrojeni ina fomu:
Mwitikio huu ni wa joto, > 0). Mmenyuko huendelea na kupungua kwa idadi ya moles ya chembe za kujibu na idadi ya moles ya vitu vya gesi, ambayo inaongoza mfumo kutoka kwa hali isiyo na utulivu hadi thabiti zaidi, entropy inapungua;< 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:
Tatizo 339.
Ni kwa majibu gani, ya moja kwa moja au ya kinyume, ni nishati ya kuwezesha ikiwa majibu ya moja kwa moja yatatoa joto?
Suluhisho:
Tofauti kati ya nishati ya kuwezesha ya miitikio ya mbele na ya nyuma ni sawa na athari ya joto: H = E a(rev.) - E a(rev.) . Mmenyuko huu hutokea kwa kutolewa kwa joto, i.e. ni ya joto,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a(mf.)< Е а(обр.) .
Jibu: E a(mf.)< Е а(обр.) .
Tatizo 340.
Je, kasi ya athari inayotokea kwa 298 K itaongezeka mara ngapi ikiwa nishati yake ya kuwezesha itapunguzwa kwa 4 kJ/mol?
Suluhisho:
Hebu tuonyeshe kupungua kwa nishati ya kuwezesha na Ea, na viwango vya kasi ya majibu kabla na baada ya kupungua kwa nishati ya kuwezesha kwa k na k, mtawalia." Kwa kutumia mlinganyo wa Arrhenius, tunapata:
E a - nishati ya kuwezesha, k na k" - viwango vya kasi ya majibu, T - joto katika K (298).
Kubadilisha data ya shida kwenye equation ya mwisho na kuelezea nishati ya kuwezesha katika joules, tunahesabu ongezeko la kiwango cha majibu:
Jibu: mara 5.
Kuongezeka kwa kasi ya mmenyuko na halijoto inayoongezeka kwa kawaida hubainishwa na mgawo wa halijoto wa kasi ya majibu, nambari inayoonyesha ni mara ngapi kasi ya majibu fulani huongezeka wakati halijoto ya mfumo inapoongezeka kwa 10°C. Mgawo wa joto wa athari tofauti ni tofauti. Katika halijoto ya kawaida, thamani yake kwa athari nyingi huanzia 2... 4.
Mgawo wa halijoto huamuliwa kwa mujibu wa kanuni inayoitwa “van't Hoff rule”, ambayo inaonyeshwa kihisabati na mlinganyo.
v 2 /v 1 = g ( T 2 - T 1)/10 ,
Wapi v 1 na v 2 – viwango vya mmenyuko kwa joto T 1 na T 2; g ni mgawo wa halijoto ya majibu.
Kwa hiyo, kwa mfano, ikiwa g = 2, basi wakati T 2 - T 1 = 50°C v 2 /v 1 = 2 5 = 32, i.e. mwitikio uliharakisha mara 32, na kuongeza kasi hii haitegemei kwa njia yoyote juu ya maadili kamili. T 1 na T 2, lakini tu kwa tofauti zao.
Nishati ya uanzishaji, tofauti kati ya nishati ya wastani ya chembe (molekuli, itikadi kali, ayoni, n.k.) zinazoingia katika kitendo cha msingi cha mmenyuko wa kemikali na wastani wa nishati ya chembe zote katika mfumo wa kuitikia. Kwa athari mbalimbali za kemikali E. a. inatofautiana sana - kutoka kadhaa hadi ~ 10 j./mol. Kwa mmenyuko sawa wa kemikali, thamani ya E. a. inategemea aina ya kazi za usambazaji wa molekuli kulingana na nguvu za mwendo wao wa kutafsiri na digrii za ndani za uhuru (elektroniki, vibrational, mzunguko). Kama thamani ya takwimu ya E. a. inapaswa kutofautishwa na kizingiti cha nishati, au kizuizi cha nishati, - kiwango cha chini cha nishati ambacho jozi moja ya chembe zinazogongana lazima iwe nayo ili majibu ya kimsingi kutokea.
Arrhenius equation, utegemezi wa joto wa kiwango cha mara kwa mara Kwa kemia ya msingi majibu:
ambapo A ni kipengele cha kielelezo cha awali (kipimo kinapatana na kipimo k), E a- nishati ya uanzishaji, kwa kawaida kuchukua chanya. maadili, T-abs. joto, k-Boltzmann mara kwa mara. Ni desturi kutoa E a si kwa molekuli. na kwa idadi ya chembe N A= 6.02 * 10 23 (Avogadro ya mara kwa mara) na imeonyeshwa kwa kJ / mol; katika visa hivi katika mlinganyo wa Arrhenius thamani k kubadilishwa na gesi mara kwa mara R. Grafu ya 1nk dhidi ya 1 /kT(Arrhenius njama) - mstari wa moja kwa moja, mteremko hasi ambao umedhamiriwa na nishati ya uanzishaji. E a na sifa chanya. utegemezi wa joto Kwa.
Kichocheo- dutu ya kemikali ambayo huharakisha mmenyuko, lakini si sehemu ya bidhaa za majibu. Kiasi cha kichocheo, tofauti na vitendanishi vingine, haibadilika baada ya majibu. Ni muhimu kuelewa kwamba kichocheo kinahusika katika majibu. Kutoa njia ya haraka ya majibu, kichocheo humenyuka na nyenzo ya kuanzia, matokeo ya kati hupitia mabadiliko na hatimaye hugawanywa katika bidhaa na kichocheo. Kisha kichocheo humenyuka tena na nyenzo ya kuanzia, na mzunguko huu wa kichocheo hutokea mara nyingi (hadi mara milioni) [ chanzo?] inarudiwa.
Vichocheo vimegawanywa katika zenye homogeneous Na tofauti. Kichocheo cha homogeneous iko katika awamu sawa na vitu vinavyoathiri, kichocheo cha kutofautiana kinaunda awamu ya kujitegemea, ikitenganishwa na interface kutoka kwa awamu ambayo vitu vinavyoathiri ziko. Vichocheo vya kawaida vya homogeneous ni asidi na besi. Metali, oksidi zao na sulfidi hutumiwa kama vichocheo tofauti.
Maitikio ya aina moja yanaweza kutokea kwa vichocheo vya homogeneous na tofauti. Kwa hiyo, pamoja na ufumbuzi wa asidi, imara Al 2 O 3, TiO 2, ThO 2, aluminosilicates, na zeolites yenye mali ya asidi hutumiwa. Vichocheo tofauti na mali ya msingi: CaO, BaO, MgO.
Vichocheo vya heterogeneous, kama sheria, vina uso uliokuzwa sana, ambao husambazwa kwenye mtoaji wa ajizi (gel ya silika, oksidi ya alumini, kaboni iliyoamilishwa, nk).
Kwa kila aina ya majibu, vichocheo fulani tu vinafaa. Mbali na wale waliotajwa tayari asidi-msingi, kuna vichocheo kupunguza oxidation; wao ni sifa ya kuwepo kwa chuma cha mpito au kiwanja chake (Co +3, V 2 O 5 + MoO 3). Katika kesi hiyo, catalysis inafanywa kwa kubadilisha hali ya oxidation ya chuma cha mpito.
Mfumo wa kutawanya- haya ni maumbo ya awamu mbili au zaidi (miili) ambayo haipatikani kabisa au kivitendo na haifanyiki kemikali kwa kila mmoja. Ya kwanza ya vitu ( awamu iliyotawanyika) kusambazwa vizuri katika pili ( njia ya utawanyiko) Ikiwa kuna awamu kadhaa, zinaweza kutengwa kutoka kwa kila mmoja kimwili (centrifuge, tofauti, nk).
Mifumo ya kawaida iliyotawanywa ni suluhisho la colloidal au soli. Mifumo iliyotawanyika pia inajumuisha kesi ya kati iliyotawanywa imara ambayo awamu ya kutawanywa iko.
Uainishaji wa jumla wa mifumo ya kutawanya inategemea tofauti katika hali ya ujumuishaji wa kati ya utawanyiko na awamu iliyotawanywa. Mchanganyiko wa aina tatu za hali ya mkusanyiko hufanya iwezekanavyo kutofautisha aina tisa za mifumo iliyotawanywa. Kwa ufupi, kawaida huonyeshwa na sehemu, nambari ambayo inaonyesha awamu iliyotawanywa, na denominator inaonyesha kati ya utawanyiko, kwa mfano, kwa mfumo wa "gesi katika kioevu" jina la G / L linakubaliwa.
Suluhisho za Colloidal. Hali ya colloidal ni tabia ya vitu vingi ikiwa chembe zao zina ukubwa kutoka 1 hadi 500 nm. Ni rahisi kuonyesha kwamba jumla ya uso wa chembe hizi ni kubwa sana. Ikiwa tunadhania kuwa chembe zina sura ya mpira na kipenyo cha nm 10, basi kwa jumla ya kiasi cha hizi. chembe chembe 1 cm 3 watakuwa na
eneo la uso ni karibu 10 m2. Kama ilivyoelezwa hapo awali, safu ya uso ina sifa ya nishati ya uso na uwezo wa kutangaza chembe fulani, ikiwa ni pamoja na ions.
kutoka kwa suluhisho. Kipengele cha tabia ya chembe za colloidal ni kuwepo kwa malipo juu ya uso wao kutokana na adsorption ya kuchagua ya ions. Chembe ya colloidal ina muundo tata. Inajumuisha msingi, ioni za adsorbed, counter-ions na kutengenezea. Kuna lyophilic (mwongozo.
corophilic) colloids, ambapo kutengenezea huingiliana na nuclei ya chembe, polyphobic (hydrophobic) colloids, ambayo kutengenezea haiingiliani na nuclei.
chembe chembe. Kimumunyisho kinajumuishwa katika muundo wa chembe za hydrophobic tu kama ganda la utatuzi la ioni za adsorbed au mbele ya vidhibiti (viboreshaji) vilivyo na sehemu za lyophobic na lyophilic.
Hapa kuna mifano ya chembe za colloidal:
Vipi. inaweza kuonekana kuwa msingi unajumuisha mkusanyiko wa umeme wa neutral wa chembe na ioni za adsorbed za vipengele vinavyounda msingi (katika mifano hii, Ag +, HS-, Fe 3+ ions). Mbali na msingi, chembe ya colloidal ina counterions na molekuli za kutengenezea. Ions za adsorbed na counterions na kutengenezea huunda safu ya adsorbed. Jumla ya malipo ya chembe ni sawa na tofauti katika malipo ya ioni za adsorbed na counterions. Karibu na chembe kuna tabaka za kueneza za ions, malipo ambayo ni sawa na ile ya chembe ya colloidal. Chembe ya colloidal na tabaka za kuenea huunda micelle isiyo na umeme
Miseli(kupungua kutoka lat. mika- chembe, nafaka) - chembe katika mifumo ya colloidal inajumuisha msingi mdogo sana usio na kati, unaozungukwa na shell ya utulivu wa ioni za adsorbed na molekuli za kutengenezea. Kwa mfano, micelle ya sulfidi ya arseniki ina muundo:
((Kama 2 S 3) m nHS − (n-x)H + ) x- xH +
Ukubwa wa wastani wa micelles ni kutoka cm 10−5 hadi 10−7.
Kuganda- mgawanyiko wa suluhisho la colloidal katika awamu mbili - kutengenezea na gelatinous molekuli, au unene wa suluhisho kama matokeo ya upanuzi wa chembe za dutu iliyoyeyushwa.
Peptization ni mchakato wa mpito wa sediment ya colloidal au gel ndani ya suluhisho la colloidal chini ya hatua ya kioevu au vitu vilivyoongezwa ndani yake ambavyo vinaingizwa vizuri na sediment au gel, katika kesi hii inayoitwa peptizers (kwa mfano, peptization ya mafuta chini ya gel). ushawishi wa bile).
Peptization ni mgawanyo wa aggregates ya chembe ya gel (jeli) au mchanga huru chini ya ushawishi wa vitu fulani - peptizers baada ya kuganda kwa ufumbuzi colloidal. Kama matokeo ya peptization, sediment (au gel) inakuwa imesimamishwa.
SULUHISHO, mifumo ya awamu moja inayojumuisha vipengele viwili au zaidi. Kwa mujibu wa hali yao ya mkusanyiko, ufumbuzi unaweza kuwa imara, kioevu au gesi.
Umumunyifu, uwezo wa dutu kutengeneza michanganyiko ya homogeneous na dutu nyingine (au dutu) na mgawanyiko uliotawanywa wa vipengele (angalia Suluhisho). Kwa kawaida, kutengenezea huchukuliwa kuwa dutu ambayo, katika hali yake safi, iko katika hali sawa ya mkusanyiko na ufumbuzi unaosababishwa. Ikiwa kabla ya kufutwa vitu vyote viwili vilikuwa katika hali sawa ya mkusanyiko, kutengenezea huchukuliwa kuwa dutu iliyopo kwenye mchanganyiko kwa kiasi kikubwa zaidi.
Umumunyifu imedhamiriwa na mshikamano wa kimwili na kemikali wa molekuli za kutengenezea na solute, uwiano wa nishati na mwingiliano wa vipengele vya homogeneous na tofauti vya ufumbuzi. Kama sheria, misombo sawa ya mwili ni mumunyifu sana kwa kila mmoja. na chem. sifa za dutu (kanuni ya kisayansi "kama huyeyuka katika kama"). Hasa, vitu vinavyojumuisha molekuli za polar na vitu vilivyo na aina ya ionic ya dhamana vinayeyuka vizuri. katika vimumunyisho vya polar (maji, ethanol, amonia ya kioevu), na vitu visivyo na polar vinayeyuka vizuri. katika vimumunyisho visivyo vya polar (benzene, disulfidi kaboni).
Umumunyifu wa dutu fulani hutegemea halijoto na shinikizo na inalingana na kanuni ya jumla ya msawazo wa kuhama (angalia kanuni ya Le Chatelier-Brown). Mkusanyiko wa ufumbuzi uliojaa chini ya hali fulani huamua kwa nambari R. ya dutu katika kutengenezea fulani na pia inaitwa. umumunyifu. Suluhisho zilizojaa sana zina kiasi kikubwa cha dutu iliyoyeyushwa kuliko inavyolingana na umumunyifu wake; matatizo na uwekaji fuwele (tazama Asili ya awamu mpya). Ili kuashiria umumunyifu wa vitu visivyo na mumunyifu, bidhaa ya shughuli za PA hutumiwa (kwa suluhisho karibu na mali zao kuwa bora - bidhaa ya umumunyifu PR).
Kadiri joto linavyoongezeka, kasi ya mchakato wa kemikali kawaida huongezeka. Mnamo mwaka wa 1879, mwanasayansi wa Uholanzi J. van't Hoff alitengeneza utawala wa majaribio: kwa ongezeko la joto la 10 K, kiwango cha athari nyingi za kemikali huongezeka kwa mara 2-4.
Nukuu ya hisabati ya kanuni J. Van't Hoff:
γ 10 = (k t+10)/k t, ambapo k t ni kiwango cha majibu mara kwa mara kwenye joto la T; k t+10 - kiwango cha mmenyuko mara kwa mara kwenye joto la T+10; γ 10 - mgawo wa halijoto ya Van't Hoff. Thamani yake ni kati ya 2 hadi 4. Kwa michakato ya biokemikali, γ 10 inatofautiana kutoka 7 hadi 10.
Michakato yote ya kibaolojia hufanyika katika aina fulani ya joto: 45-50 ° C. Joto bora ni 36-40 ° C. Katika mwili wa wanyama wenye damu ya joto, joto hili huhifadhiwa mara kwa mara kutokana na thermoregulation ya biosystem sambamba. Wakati wa kujifunza mifumo ya kibiolojia, coefficients ya joto γ 2, γ 3, γ 5 hutumiwa. Kwa kulinganisha, zimepunguzwa hadi γ 10.
Utegemezi wa kiwango cha mmenyuko kwenye halijoto, kwa mujibu wa kanuni ya Van't Hoff, unaweza kuwakilishwa na mlinganyo:
V 2 /V 1 = γ ((T 2 -T 1)/10)
Nishati ya uanzishaji. Ongezeko kubwa la kiwango cha mmenyuko na joto linaloongezeka haliwezi kuelezewa tu na ongezeko la idadi ya migongano kati ya chembe za dutu inayohusika, kwani, kwa mujibu wa nadharia ya kinetic ya gesi, na joto la kuongezeka kwa idadi ya migongano huongezeka hadi isiyo na maana. kiwango. Kuongezeka kwa kiwango cha mmenyuko na joto la kuongezeka kunaelezewa na ukweli kwamba mmenyuko wa kemikali haufanyiki na mgongano wowote wa chembe za dutu inayohusika, lakini tu na mkutano wa chembe hai ambazo zina nishati ya ziada inayohitajika wakati wa mgongano.
Nishati inayohitajika kubadilisha chembe zisizofanya kazi kuwa zile zinazotumika inaitwa nishati ya uanzishaji (Ea). Nishati ya kuwezesha ni nishati ya ziada, ikilinganishwa na thamani ya wastani, inayohitajika kwa dutu inayoitikia ili kuingia kwenye athari inapogongana. Nishati ya kuwezesha hupimwa kwa kilojuli kwa mole (kJ/mol). Kwa kawaida E ni kati ya 40 na 200 kJ/mol.
Mchoro wa nishati ya mmenyuko wa exothermic na endothermic unaonyeshwa kwenye Mtini. 2.3. Kwa mchakato wowote wa kemikali, hali za awali, za kati na za mwisho zinaweza kutofautishwa. Katika sehemu ya juu ya kizuizi cha nishati, viitikio viko katika hali ya kati inayoitwa changamano iliyoamilishwa, au hali ya mpito. Tofauti kati ya nishati ya tata iliyoamilishwa na nishati ya awali ya reactants ni Ea, na tofauti kati ya nishati ya bidhaa za majibu na vitu vya kuanzia (vitendanishi) ni ΔH, athari ya joto ya mmenyuko. Nishati ya kuwezesha, tofauti na ΔH, daima ni thamani chanya. Kwa mmenyuko wa exothermic (Mchoro 2.3, a) bidhaa ziko kwenye kiwango cha chini cha nishati kuliko viitikio ( Ea< ΔН).
|
Ea ni sababu kuu inayoamua kiwango cha mmenyuko: ikiwa Ea> 120 kJ/mol (kizuizi cha juu cha nishati, chembe chache amilifu kwenye mfumo), mmenyuko huendelea polepole; na kinyume chake, ikiwa Ea< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.
Kwa athari zinazohusisha biomolecules tata, mtu anapaswa kuzingatia ukweli kwamba katika tata iliyoamilishwa iliyoundwa wakati wa mgongano wa chembe, molekuli lazima zielekezwe katika nafasi kwa njia fulani, kwa kuwa tu eneo la kuguswa la molekuli, ambayo ni ndogo ndani. kuhusiana na ukubwa wake, hupitia mabadiliko.
Ikiwa viwango vya viwango vya k 1 na k 2 kwa joto T 1 na T 2 vinajulikana, thamani ya Ea inaweza kuhesabiwa.
Katika michakato ya biochemical, nishati ya uanzishaji ni mara 2-3 chini kuliko ile ya isokaboni. Wakati huo huo, Ea ya athari zinazohusisha vitu vya kigeni, xenobiotics, kwa kiasi kikubwa huzidi Ea ya michakato ya kawaida ya biochemical. Ukweli huu ni bioprotection ya asili ya mfumo kutokana na ushawishi wa vitu vya kigeni, i.e. athari za asili kwa mwili hutokea katika hali nzuri na Ea chini, na kwa athari za kigeni Ea ni ya juu. Hii ni kizuizi cha jeni ambacho kinaonyesha moja ya sifa kuu za michakato ya biochemical.