Reaksiyon hızı katsayısı nasıl bulunur? Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı

Van't Hoff kuralı:

Sıcaklık 10 derece arttığında homojen bir kimyasal reaksiyonun hızı 2-4 kat artar.

burada V2, T2 sıcaklığındaki reaksiyon hızıdır, V1, T1 sıcaklığındaki reaksiyon hızıdır, reaksiyonun sıcaklık katsayısıdır (örneğin 2'ye eşitse, sıcaklık arttığında reaksiyon hızı 2 kat artacaktır) 10 derece).

Van't Hoff denkleminden sıcaklık katsayısı formülle hesaplanır:

Aktif çarpışma teorisi yasaları genelleştirir kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı:

1. Tüm moleküller reaksiyona giremez, yalnızca özel aktif durumda olanlar reaksiyona girebilir

2. Bir molekülün aktivasyonu, biyomoleküler bir çarpışma sonucu meydana gelir.

3. Yaklaşık olarak aynı miktarda enerjiye sahip parçacıklar çarpıştığında, moleküllerden birinin enerjisinin aktivasyon enerjisine karşılık gelen bir değere ulaşması sonucunda yeniden dağıtımı meydana gelir.

4. Sıcaklığın reaksiyon hızı üzerindeki etkisi: sıradan ve aktif moleküller arasındaki dengede, birincisinin konsantrasyonundaki bir artışa doğru bir kayma.

Bir reaksiyonun enerji profili (potansiyel enerjiye karşı reaksiyon koordinatının grafiği)

Aktivasyon enerjisi Ea- Bir kimyasal reaksiyonun mümkün olabilmesi için bir moleküle ortalama değerinin üzerinde verilmesi gereken minimum ek enerji. etkileşim.

Arrhenius denklemi k kimyasal reaksiyonunun hız sabitinin T sıcaklığına bağımlılığını belirler.

Burada A reaksiyona giren moleküllerin çarpışma sıklığını karakterize eder, R evrensel gaz sabitidir.

7. Kataliz. Homojen ve heterojen kataliz. Enzimlerin katalitik aktivitesinin özellikleri. Kataliz- reaksiyonun tamamlanmasından sonra biçim ve miktar olarak değişmeden kalan maddelerin varlığında kimyasal reaksiyonların hızında meydana gelen değişiklik. Reaksiyon hızının artmasına denir pozitif kataliz, azaltmak - negatif kataliz (veya inhibisyon). Katalizörler pozitif katalize neden olan maddeleri adlandırın; reaksiyonları yavaşlatan maddeler - inhibitörler. Homojen ve heterojen katalizler vardır. Dikromat iyonlarının varlığında sulu bir çözeltide hidrojen peroksitin orantısızlaşması reaksiyonunun hızlandırılması, homojen katalizin bir örneğidir (katalizör, reaksiyon karışımıyla bir faz oluşturur) ve manganez (IV) oksitin varlığında, bir örnektir. heterojen kataliz (sulu hidrojen peroksit çözeltisi - sıvı faz, manganez oksit -sert). Biyokimyasal reaksiyonların katalizörleri doğası gereği proteindir ve bunlara denir. enzimler. Enzimler bir dizi özellik açısından geleneksel katalizörlerden farklılık gösterir: 1) önemli ölçüde daha yüksek katalitik etkinliğe sahiptirler; 2)yüksek özgüllük, yani eylemin seçiciliği; 3) birçok enzim yalnızca bir substrata karşı katalitik aktivite sergiler; 4) enzimler, yalnızca küçük bir sıcaklık aralığı ve pH değerleri ile karakterize edilen ılımlı koşullar altında maksimum verimlilik sergiler. Enzim aktivitesi = Sıfır dereceli reaksiyon hızı. 8. Kimyasal denge. Reaksiyon yönünde geri dönüşümlü ve geri döndürülemez. Kimyasal denge: İleri ve geri reaksiyon oranlarının eşit olduğu dinamik bir durum. Denge sabiti: dengede sabit dış koşullar altında, stokiyometri dikkate alınarak ürün konsantrasyonlarının ürününün reaktan konsantrasyonlarının ürününe oranı, sistemin kimyasal bileşimine bağlı olmayan sabit bir değerdir. Kc, aşağıdaki ilişkiyle standart Gibbs E ile ilgilidir: Le Chatelier'in ilkesi: Herhangi bir faktörün (t, c, p) bir denge sistemi üzerindeki etkisi, dengede sistemin orijinal özelliklerini yeniden sağlamaya yardımcı olacak yönde bir değişimi teşvik eder. Termodinamik denge koşulları: G 2 -G 1 =0S 2 -S 1 =0 Tersine çevrilebilir yön: Verilen koşullar altında hem ileri hem de geri yönde kendiliğinden akan .Tamamlanma koşulları: - Az çözünen çökelti - gaz - hafif ayrışan madde (su) - kararlı kompleks bileşik Geri dönüşü olmayan bölge: Verilen koşullar altında tek yönde akar. Kimyasal dengenin konumu aşağıdaki reaksiyon parametrelerine bağlıdır: sıcaklık, basınç ve konsantrasyon. Bu faktörlerin kimyasal reaksiyon üzerindeki etkisi, 1884 yılında Fransız bilim adamı Le Chatelier tarafından genel biçimde ifade edilen bir model. Le Chatelier ilkesinin modern formülasyonu aşağıdaki gibidir:

9. Suyun ve çözeltilerin yaşamdaki rolü. Çözünmenin termodinamiği.Çözüm denge halindeki iki veya daha fazla maddenin değişken bileşimlerinden oluşan homojen bir sistemdir. Sınıflandırma: 1) süspansiyon(kaba dağılmış sistem): süspansiyonlar (sıvı içinde katı) ve emülsiyonlar (sıvı içinde sıvı) 2) kolloidler, soller(ince dağılmış sistemler). Çözümlerin değeri hayatta: Birçok kimyasal süreç, yalnızca bunlara dahil olan maddelerin çözünmüş halde olması koşuluyla gerçekleşir. En önemli biyolojik sıvılar (kan, lenf, idrar, tükürük, ter) tuzların, proteinlerin, karbonhidratların, lipitlerin sudaki çözeltileridir. Gıdanın emilimi, besinlerin çözünmüş bir duruma geçişi ile ilişkilidir. Canlı organizmalardaki biyokimyasal reaksiyonlar çözeltilerde meydana gelir. Biyosıvılar, besinlerin (yağlar, amino asitler, oksijen), ilaçların organlara ve dokulara taşınmasında ve ayrıca metabolitlerin vücuttan atılmasında rol oynar. Vücudun sıvı ortamında sabit bir asitlik, tuz konsantrasyonu ve organik madde korunur (konsantrasyon homeostazisi). Gezegenimizdeki en yaygın çözücü su. Suyun özellikleri: ısı kapasitesi tüm maddeleri aşıyor; soğutma sırasında anormal davranış - su yoğunlaşır, batmaya başlar, sonra yükselir (diğer tüm maddeler sıkıştırıldığında batar); süblimleşebilir (suyun süblimleşmesi) - süblimasyon (belirli koşullar altında buz, önce sıvı suya dönüşmeden, yani erimeden buhara dönüşebilir); su tüm maddeleri çözer (tek soru ne kadar?); suyun yüksek dielektrik sabiti (belirli bir maddedeki iki yük arasındaki etkileşim kuvvetinin vakumdan kaç kat daha az olduğunu gösteren bir değer); yüksek kritik sıcaklık; su bir amfolittir (asit değil, baz değildir); vücudun polimer yapılarının (protein, lipitler...) oluşturulmasına katılır; Membran taşınmasının temeli. Çözünmenin termodinamiği: Termodinamiğin 2. kanununa göre p, T=sabit Bu işlem sonucunda sistemin Gibbs enerjisi azalırsa, yani herhangi bir çözücü içinde maddeler kendiliğinden çözülebilir. . G=(H - T S)<0 . (H- entalpi faktörü, TS-çözünmenin entropi faktörü). Sıvı ve katı maddeleri çözerken S>0. Gazları sıvı içinde çözerken S<0. Entalpi değişimi, entalpi değişiminin cebirsel toplamıdır H cr kristal kafesin tahrip olması ve entalpideki değişikliklerin bir sonucu olarak H solçözücü parçacıkları tarafından çözülme nedeniyle H mesafe = H cr +H Sol . Gazları çözerken entalpi H cr =0, çünkü kristal kafesi yok etmek için enerji harcamaya gerek yoktur. Çözünme sırasında hem entropi hem de entalpide bir değişiklik meydana gelebilir. 10 . İdeal çözüm- karıştırma entalpisi 0'dır (homojen hidrokarbon karışımları; tüm moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin eşit olduğu varsayımsal çözüm). Çözünürlük sabiti veya PR- bu, belirli bir sıcaklıkta doymuş bir çözelti içindeki az çözünür bir elektrolitin iyon konsantrasyonlarının ürünüdür - sabit bir değer BaCO3 = Ba + CO3 , Ks=Çözünme ve çökelme oluşumu koşullarıÇökelme ve çözünme, bir elektrolit çözeltisinde meydana gelen değişim reaksiyonlarıdır. ---1) Elektrolit, iyonlarının çözeltideki konsantrasyonunun ürünü çözünürlük sabiti c(Ba)*c(CO 3)>Kpr'den büyükse çökecektir. 2) Eğer tam tersi olursa çökeltisi eriyecektir. 11. Çözümlerin koligatif özellikleri. Çözümlerin koligatif özellikleri- bunlar, belirli koşullar altında çözünmüş maddenin kimyasal yapısına eşit ve bağımsız olduğu ortaya çıkan özelliklerdir; yalnızca kinetik birimlerin sayısına ve termal hareketlerine bağlı olan çözümlerin özellikleri. Raoult yasası ve sonucu- Sıvı ile dengede olan buhara doymuş denir. Bu tür buharın saf bir çözücünün (p0) üzerindeki basıncına doymuş buhar basıncı veya saf bir çözücünün basıncı denir. Uçucu olmayan bir çözünen madde içeren bir çözeltinin buhar basıncı, çözeltideki çözücünün mol kesri ile doğru orantılıdır: p = p0 · χр-л burada p çözeltinin üzerindeki buhar basıncıdır, PA; p0 saf çözücünün üzerindeki buhar basıncıdır; χр-л çözücünün mol kesridir, bu da denklemin biraz farklı bir biçimini kullanır. buna bir izotonik katsayı eklemeniz gerekir: Δp = i · p0 · χв -va, burada Δp, saf bir çözücüye kıyasla basınçtaki gerçek değişimdir; χv-va, çözeltideki maddenin mol kesridir. Raoult yasasından iki tanesi ortaya çıkıyor sonuçlar. Bunlardan birine göre çözeltinin kaynama noktası çözücünün kaynama noktasından yüksektir. Bunun nedeni, çözücünün çözelti üzerindeki doymuş buhar basıncının, saf çözücüye göre daha yüksek bir sıcaklıkta atmosferik basınca (sıvının kaynama durumu) eşit olmasıdır. Kaynama noktası Tbp'deki artış çözeltinin molalitesi ile orantılıdır:. Kaynama=Ke cm burada Ke çözücünün ebullioskopik sabitidir, cm ise molal konsantrasyonudur. ikinci sonuç Raoult yasasına göre, bir çözeltinin donma (kristalleşme) sıcaklığı, saf bir çözücünün donma (kristalleşme) sıcaklığından daha düşüktür. Bunun nedeni çözücünün çözelti üzerindeki buhar basıncının çözücünün üzerindeki buhar basıncından daha düşük olmasıdır. Donma sıcaklığındaki azalma (kristalleşme) Tzam, çözeltinin molalitesi ile orantılıdır : Tzam= Kk cm burada Kk çözeltinin kriyoskopik sabitidir Çözeltilerin kristalleşme sıcaklığının düşürülmesi. kristalleşme, çözücünün çözelti üzerindeki doymuş buhar basıncının, katı çözücünün üzerindeki buhar basıncına eşitliğidir. Çözücünün çözelti üzerindeki buhar basıncı her zaman saf çözücünün üzerindeki buhar basıncından daha düşük olduğundan, bu eşitlik her zaman çözücünün donma noktasından daha düşük bir sıcaklıkta elde edilecektir. Böylece okyanus suyu yaklaşık eksi 2 °C sıcaklıkta donmaya başlar. Çözücünün kristalleşme sıcaklığı ile çözeltinin kristalleşmeye başladığı sıcaklık arasındaki fark, kristalleşme sıcaklığının azalmasıdır. Çözeltilerin kaynama noktasının arttırılmasıSıvı doymuş buharın toplam basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklıkta kaynar. Herhangi bir sıcaklıkta çözeltinin üzerindeki doymuş buhar basıncı, saf çözücünün üzerindekinden daha az olacaktır ve daha yüksek bir sıcaklıkta dış basınca eşitlik sağlanacaktır. Bu nedenle, uçucu olmayan bir T maddesi çözeltisinin kaynama noktası, aynı T° basıncındaki saf bir çözücünün kaynama noktasından her zaman daha yüksektir. Uçucu olmayan maddelerin sonsuz seyreltik çözeltilerinin kaynama noktasındaki artış, doğaya bağlı değildir. çözünen maddenin miktarı ve çözeltinin molal konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Bir çözücünün, bir çözelti ile bir çözücüyü veya farklı çözünen konsantrasyonuna sahip iki çözeltiyi ayıran yarı geçirgen bir zardan kendiliğinden geçişine denir. Osmoz yoluyla. Osmoz, solvent moleküllerinin, yalnızca solvent moleküllerinin geçmesine izin veren yarı geçirgen bir bölmeden difüzyonundan kaynaklanır. Çözücü moleküllerinin bir çözücüden bir çözeltiye veya daha az konsantre bir çözeltiden daha konsantre bir çözeltiye difüzyonu, niceliksel olarak karakterize edilir. ozmotik basınç birim yüzey alanı başına kuvvete eşittir ve solvent moleküllerini yarı geçirgen bölmeden geçmeye zorlar. Osmometredeki h yüksekliğindeki çözelti kolonunun basıncına eşittir. Dengede, dış basınç ozmotik basıncı dengeler. Bu durumda moleküllerin yarı geçirgen bölmeden ileri ve geri geçiş hızları aynı olur. Ozmotik basınç, çözünen madde konsantrasyonunun ve sıcaklığın artmasıyla artar. Hoff değil Ozmotik basınç için ideal bir gazın durum denkleminin uygulanabileceğini öne sürdü: pV = nRT veya p = (n/V) RT buradan itibaren p = RT ile burada p, ozmotik basınçtır (kPa), c, çözeltinin molar konsantrasyonudur. Ozmotik basınç, çözünen maddenin molar konsantrasyonu ve sıcaklıkla doğru orantılıdır. Osmoz çok iyi oynuyor biyolojik süreçlerde önemli rol Suyun hücrelere ve diğer yapılara akışını sağlamak. Aynı ozmotik basınca sahip çözeltilere denir. izotonik. Ozmotik basınç hücre içi basınçtan yüksekse hipertonik, hücre içi basınçtan düşükse hipotonik olarak adlandırılır. İzotonik katsayı (aynı zamanda Van't Hoff faktörü; i ile gösterilir), bir maddenin çözelti içindeki davranışını karakterize eden boyutsuz bir parametredir. Sistemin diğer parametreleri değişmeden, belirli bir maddenin bir çözeltisinin belirli bir koligatif özelliğinin değerinin ve aynı konsantrasyondaki elektrolit olmayan bir maddenin aynı koligatif özelliğinin değerine oranına sayısal olarak eşittir. İzoosmi-içerdikleri maddelerin belirli bir konsantrasyon seviyesinde tutulması nedeniyle sıvı ortam ve vücut dokularındaki ozmotik basıncın göreceli sabitliği: elektrolitler, proteinler tarafından sağlanan, vücudun en önemli fizyolojik sabitlerinden biridir. öz düzenleme mekanizmaları (Homeostaz). HEMOLİZ- kırmızı kan hücrelerinin yok edilmesi ve onlardan hemoglobin salınımı. Fiziksel nedenler arasında yüksek ve düşük sıcaklıkların etkisi, ultrason, kimyasal nedenler - hemolitik zehirler, bazı ilaçlar vb. yer alır. Uyumsuz kanın transfüzyonu, hipotonik solüsyonların eklenmesiyle hemoliz meydana gelebilir. Plazmoliz- Hücreler hipertonik bir çözelti içerisine yerleştirildiğinde hücrelerdeki su daha konsantre bir çözeltiye geçer ve hücre büzülmesi gözlenir.

Elektrolit çözeltileri teorisinin unsurları. Güçlü ve zayıf elektrolitler. Zayıf bir elektrolitin iyonlaşma sabiti. Ostwald'ın üreme yasası. Çözeltinin iyonik kuvveti. İyonların aktivite ve aktivite katsayısı. Vücuttaki elektrolitler, elektrolit olarak tükürük.

Elektrolitler- bunlar, elektrolitik ayrışmaya maruz kalan, katyon ve anyon oluşumuna neden olan, sulu çözeltilerde iyonik veya yüksek polariteli kovalent bağlara sahip maddelerdir.

Güçlü elektrolitler- tamamen ayrışabilen maddeler. Bunlar çoğu tuzun yanı sıra bazı moleküler yapıya sahip maddeleri (HCl) içerir.

Zayıf elektrolitlerönemsiz ölçüde ayrışırlar ve baskın formları molekülerdir (H2S, organik asitler).

Moleküler bir elektrolitin ayrışma yeteneği niceliksel olarak belirlenir iyonizasyon derecesi ( elektrolit konsantrasyonuna bağlıdır ):

burada Ntoplam çözeltideki moleküllerin toplam sayısıdır; N iyonizasyonu, iyonlara ayrılan moleküllerin sayısıdır.

İyonlaşma sabiti:

Burada [A],[B] bozunmuş iyonlardır

- iyonlara ayrılmamış bir madde.

Ostwald'ın seyreltme yasası:

K= α 2 c/1- α,

Burada α iyonizasyon derecesidir

C – molar konsantrasyon

Çözeltinin iyonik gücü:

ben=0,5∑с ben z ben 2 ,

Burada c i çözeltideki iyonun molar konsantrasyonudur, mol/l

z i iyonun yüküdür.

İyon aktivitesi onun etkili konsantrasyonudur.

Aktivite molar konsantrasyonla şu şekilde ilişkilidir:

nerede f – aktivite faktörü

Vücuttaki elektrolitler: Na ve Cl vücutta asit-baz dengesinin ve ozmotik dengenin korunmasına katılır. Sa Kemik dokusunun ve dişlerin yapımında, kan asitliği ve pıhtılaşmasının düzenlenmesinde, kas ve sinir dokusunun uyarılabilirliğinde büyük rol oynar. İLE Esas olarak vücut sıvılarında ve yumuşak dokularda bulunur; burada ozmotik basıncı korumak ve kan pH'ını düzenlemek için gerekli bir elementtir. Mg Birçok enzimatik reaksiyonda kofaktördür ve protein sentezinin tüm aşamalarında gereklidir. Canlı organizmalarda Fe oksijen değişim süreçlerini katalize eden önemli bir eser elementtir. Ortak B 12 vitamininin bir parçasıdır, hematopoezde, sinir sistemi ve karaciğer fonksiyonlarında ve enzimatik reaksiyonlarda rol oynar. Zn E vitamininin metabolizması için gerekli olan vitamin, insülin, testosteron ve büyüme hormonu dahil olmak üzere vücutta çeşitli anabolik hormonların sentezinde rol oynar. Mn gonadların büyümesini, kan oluşumunu ve fonksiyonunu etkiler.

Elektrolit olarak tükürük karmaşık bir biyokimyasal ortamdır. H+ ve OH iyonlarının sayısı, normalde 6,9 olan tükürüğün pH'ını belirler. pH değeri, ağız boşluğundaki patolojik sürecin doğasına bağlı olarak değişir. Bu nedenle, bulaşıcı hastalıklarda tükürüğün reaksiyonu asidiktir. inorganik maddeler, tükürük klor anyonları, brom, iyot, flor içerir. Fosfat anyonları, flor elektrokimyasal potansiyellerin artmasına katkıda bulunur, klor anyonu iyonik yüklerin aktarımıdır ve bir depolarizatördür (anodik ve katodik süreçleri hızlandıran bir faktör). mikro elementler tükürükte belirlenir: demir, bakır, gümüş, manganez, alüminyum ve diğerleri - ve makro elementler: kalsiyum, potasyum, sodyum, magnezyum, fosfor.

Görev No. 1. Serbest oksijen ile etkileşim, yüksek derecede toksik nitrojen dioksit // oluşumuna yol açar, ancak bu reaksiyon fizyolojik koşullar altında yavaş ilerlemesine ve düşük konsantrasyonlarda hücrelere toksik hasarda önemli bir rol oynamamasına rağmen, patojenik etkileri keskin bir şekilde artar. aşırı üretim. Reaksiyon hızı eğer başlangıç gazları karışımındaki basınç iki katına çıktığında nitrojen oksidin (II) oksijenle etkileşim oranının kaç kat arttığını belirleyin. denklemle tanımlanır ?

Çözüm.

1. Basıncın iki katına çıkarılması konsantrasyonun iki katına çıkarılmasına eşdeğerdir ( İle) Ve . Bu nedenle, kitle eylem yasasına uygun olarak aşağıdaki ifadelere karşılık gelen ve alacak olan etkileşim oranları: Ve

Cevap. Reaksiyon hızı 8 kat artacaktır.

Görev No. 2. Havadaki klor konsantrasyonunun (keskin kokulu, yeşilimsi bir gaz) 25 ppm'nin üzerinde olmasının yaşam ve sağlık açısından tehlikeli olduğuna inanılmaktadır, ancak hastanın bu gazla akut şiddetli zehirlenmeden kurtulması durumunda, daha sonra hiçbir kalıntı etki gözlenmez. Gaz fazında meydana gelen reaksiyonun hızının 3 kat artması durumunda nasıl değişeceğini belirleyin: konsantrasyon, konsantrasyon, 3) basınç / /?

Çözüm.

1. Konsantrasyonları sırasıyla ve ile belirtirsek, reaksiyon hızının ifadesi şu şekilde olacaktır: .

2. Konsantrasyonlar 3 kat arttırıldıktan sonra ve için eşit olacaktır. Bu nedenle reaksiyon hızının ifadesi şu şekilde olacaktır: 1) 2)

3. Basınçtaki bir artış, gaz halindeki reaktanların konsantrasyonunu aynı miktarda artırır, dolayısıyla

4. Başlangıçtaki reaksiyon hızına göre artış, sırasıyla şu oran ile belirlenir: 1) , 2) , 3) .

Cevap. Reaksiyon hızı: 1) , 2) , 3) kat artacaktır.

Görev No.3. Reaksiyonun sıcaklık katsayısı 2,5 ise sıcaklık değiştiğinde başlangıç maddelerinin etkileşim hızı nasıl değişir?

Çözüm.

1. Sıcaklık katsayısı, sıcaklıktaki her değişiklikle reaksiyon hızının nasıl değiştiğini gösterir (van't Hoff kuralı): .

2. Eğer sıcaklık değişimi: ise, o zaman şunu elde ederiz: . Buradan, .

3. Antilogaritma tablosunu kullanarak şunu buluruz: .

Cevap. Sıcaklık değiştiğinde (yani arttığında) hız 67,7 kat artacaktır.

Sorun No. 4. Sıcaklık arttıkça hızın 128 kat arttığını bilerek reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını hesaplayın.

Çözüm.

1. Kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı ampirik van't Hoff kuralıyla ifade edilir:

.Denklemini çözerek şunu buluruz: , . Bu nedenle =2

Cevap. =2.

Sorun No. 5. Reaksiyonlardan biri için iki hız sabiti belirlendi: 0,00670 ve 0,06857. Aynı reaksiyon için hız sabitini belirleyin.

Çözüm.

1. Arrhenius denklemini kullanarak reaksiyon hızı sabitlerinin iki değerine dayanarak reaksiyonun aktivasyon enerjisini belirleriz: . Bu durum için: Buradan: J/mol.

2. Hesaplamalarda hız sabitini ve Arrhenius denklemini kullanarak reaksiyon hız sabitini ,'de hesaplayın: . Bu durum için: ve: gerçeğini dikkate alarak şunu elde ederiz: . Buradan,

Cevap.

Le Chatelier prensibini kullanarak kimyasal denge sabitinin hesaplanması ve denge kaymasının yönünün belirlenmesi .

Görev No. 6. Karbon dioksit // karbon monoksitin aksine // canlı bir organizmanın fizyolojik fonksiyonlarını ve anatomik bütünlüğünü ihlal etmez ve boğucu etkisi yalnızca yüksek konsantrasyonlarda bulunmasından ve solunan havadaki oksijen yüzdesindeki azalmadan kaynaklanır. Neye eşittir reaksiyon denge sabiti / /: sıcaklıkta, şu şekilde ifade edilir: a) reaksiyona giren maddelerin kısmi basınçları; b) denge karışımının bileşiminin hacim kesirleri ile ifade edildiği ve sistemdeki toplam basıncın Pa olduğu bilinerek molar konsantrasyonları.

Çözüm.

1. Bir gazın kısmi basıncı, toplam basıncın karışımdaki gazın hacim oranıyla çarpımına eşittir, dolayısıyla:

2. Bu değerleri denge sabiti ifadesinde değiştirerek şunu elde ederiz:

3. ve arasındaki ilişki ideal gazlar için Mendeleev-Clapeyron denklemi temel alınarak kurulur ve eşitlikle ifade edilir: gaz halindeki reaksiyon ürünlerinin mol sayısı ile gaz halindeki başlangıç maddelerinin mol sayısı arasındaki fark nerede. Bu reaksiyon için: . Daha sonra: .

Cevap. Baba. .

Görev No.7. Aşağıdaki reaksiyonlarda denge hangi yöne kayacaktır:

3. ;

a) artan sıcaklıkla, b) azalan basınçla, c) artan hidrojen konsantrasyonuyla?

Çözüm.

1. Sistemdeki kimyasal denge sabit dış parametrelerde (vb.) kurulur. Bu parametreler değişirse sistem denge durumunu terk eder ve doğrudan (sağa) veya ters (sola) reaksiyon hakim olmaya başlar. Çeşitli faktörlerin dengedeki değişim üzerindeki etkisi Le Chatelier ilkesine yansır.

2. Kimyasal dengeyi etkileyen 3 faktörün de yukarıdaki reaksiyonlar üzerindeki etkisini ele alalım.

a) Sıcaklık arttıkça denge endotermik reaksiyona doğru kayar. ısının emilmesiyle meydana gelen reaksiyon. 1. ve 3. reaksiyonlar ekzotermiktir / /, bu nedenle artan sıcaklıkla denge ters reaksiyona doğru ve 2. reaksiyonda / / - ileri reaksiyona doğru kayacaktır.

b) Basınç azaldıkça denge gazların mol sayısındaki artışa doğru kayar, yani. daha büyük bir baskıya doğru. 1. ve 3. reaksiyonlarda denklemin sol ve sağ tarafları aynı sayıda gaza (sırasıyla 2-2 ve 1-1) sahip olacaktır. Bu nedenle basınçtaki değişim sebep olmayacak Sistemdeki denge değişiklikleri. 2. reaksiyonda sol tarafta 4 mol, sağ tarafta 2 mol gaz vardır, bu nedenle basınç azaldıkça denge ters reaksiyona doğru kayacaktır.

V) Reaksiyon bileşenlerinin konsantrasyonu arttıkça denge bunların tüketimine doğru kayar.İlk reaksiyonda ürünlerde hidrojen bulunur ve konsantrasyonunun arttırılması, tüketildiği ters reaksiyonu artıracaktır. 2. ve 3. reaksiyonlarda hidrojen başlangıç maddeleri arasındadır, dolayısıyla konsantrasyonundaki bir artış dengeyi hidrojen tüketimiyle oluşan reaksiyona doğru kaydırır.

Cevap.

a) Sıcaklık arttıkça, reaksiyon 1 ve 3'teki denge sola, reaksiyon 2'de ise sağa kayacaktır.

b) Reaksiyon 1 ve 3 basınçtaki azalmadan etkilenmeyecek ancak reaksiyon 2'de denge sola kayacaktır.

c) Reaksiyon 2 ve 3'teki sıcaklıktaki bir artış, dengenin sağa ve reaksiyon 1'de sola kaymasını gerektirecektir.

1.2. Durumsal görevler No. 7 ila 21 materyali pekiştirmek için (bir protokol defterinde yapılır).

Görev No.8. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 4 ise, sıcaklık 'den 'e düştüğünde vücuttaki glikoz oksidasyon hızı nasıl değişecektir?

Sorun No. 9.Yaklaşık Van't Hoff kuralını kullanarak reaksiyon hızının 80 kat artması için sıcaklığın ne kadar arttırılması gerektiğini hesaplayın? Sıcaklık hız katsayısını 3'e eşit alın.

Görev No. 10. Reaksiyonu pratik olarak durdurmak için reaksiyon karışımının hızlı soğutulması ("reaksiyonun dondurulması") kullanılır. Reaksiyonun sıcaklık katsayısı 2,7 ise, reaksiyon karışımı 40°C'den 0°C'ye soğutulduğunda reaksiyon hızının kaç kez değişeceğini belirleyin.

Görev No.11. Bazı tümörleri tedavi etmek için kullanılan izotopun yarı ömrü 8,1 gündür. Hastanın vücudundaki radyoaktif iyot içeriği ne kadar süre sonra 5 kat azalacak?

Görev No. 12. Bazı sentetik hormonların (farmasötik) hidrolizi, hız sabiti 0.25 () olan birinci dereceden bir reaksiyondur. Bu hormonun konsantrasyonu 2 ay sonra nasıl değişecek?

Görev No. 13. Radyoaktif yarı ömrü 5600 yıldır. Canlı bir organizmada metabolizma nedeniyle sabit bir miktar korunur. Mamutun kalıntılarında içerik orijinaliyle aynıydı. Mamutun ne zaman yaşadığını belirlediniz mi?

Sorun No. 14. Bir insektisitin (böcekleri kontrol etmek için kullanılan bir pestisit) yarı ömrü 6 aydır. Belli bir miktarı mol/l konsantrasyonunun belirlendiği rezervuara girdi. Böcek ilacı konsantrasyonunun mol/l seviyesine düşmesi ne kadar zaman alır?

Görev No.15. Yağlar ve karbonhidratlar 450 - 500 ° sıcaklıkta ve canlı organizmalarda - 36 - 40 ° sıcaklıkta gözle görülür bir oranda oksitlenir. Oksidasyon için gereken sıcaklıktaki keskin düşüşün nedeni nedir?

Sorun No. 16. Hidrojen peroksit sulu çözeltilerde oksijen ve suya ayrışır. Reaksiyon hem inorganik bir katalizör (iyon) hem de bir biyoorganik katalizör (katalaz enzimi) tarafından hızlandırılır. Katalizör yokluğunda reaksiyonun aktivasyon enerjisi 75,4 kJ/mol'dür. İyon bunu 42 kJ/mol'e, katalaz enzimi ise 2 kJ/mol'e düşürür. Katalazın varlığı durumunda, katalizörün yokluğunda reaksiyon hızlarının oranını hesaplayın. Enzimin aktivitesi hakkında ne gibi sonuçlar çıkarılabilir? Reaksiyon 27°C sıcaklıkta gerçekleşir.

Sorun No. 17 Telsiz için penisilin bozunma hızı sabiti J/mol.

1.3. Güvenlik soruları

1. Terimlerin ne anlama geldiğini açıklayın: reaksiyon hızı, hız sabiti?

2. Kimyasal reaksiyonların ortalama ve gerçek hızları nasıl ifade edilir?

3. Kimyasal reaksiyonların hızından yalnızca belirli bir zaman noktası için bahsetmek neden anlamlıdır?

4. Tersinir ve tersinmez reaksiyonların tanımını formüle edin.

5. Kitle eylemi yasasını tanımlayın. Bu yasayı ifade eden eşitliklerde reaksiyon hızının reaktanların doğasına bağımlılığı yansıtılıyor mu?

6. Reaksiyon hızı sıcaklığa nasıl bağlıdır? Aktivasyon enerjisine ne denir? Aktif moleküller nelerdir?

7. Homojen ve heterojen reaksiyonların hızı hangi faktörlere bağlıdır? Örnekler verin.

8. Kimyasal reaksiyonların sırası ve molekülerliği nedir? Hangi durumlarda eşleşmiyorlar?

9. Hangi maddelere katalizör denir? Katalizörün hızlandırıcı etkisinin mekanizması nedir?

10. “Katalizör zehirlenmesi” kavramı nedir? Hangi maddelere inhibitör denir?

11. Kimyasal dengeye ne denir? Neden dinamik deniyor? Hangi reaktan konsantrasyonlarına denge denir?

12. Kimyasal denge sabiti ne denir? Reaksiyona giren maddelerin doğasına, konsantrasyonlarına, sıcaklığına, basıncına bağlı mı? Heterojen sistemlerde denge sabitinin matematiksel gösteriminin özellikleri nelerdir?

13. İlaçların farmakokinetiği nedir?

14. Vücutta bir ilaçla meydana gelen süreçler, bir dizi farmakokinetik parametre ile niceliksel olarak karakterize edilir. Ana olanları verin.

Sorun 336.
150°C'de reaksiyonun bir kısmı 16 dakikada tamamlanır. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını 2,5'e eşit alarak, bu reaksiyonun gerçekleştirilmesi durumunda ne kadar süre sonra biteceğini hesaplayın: a) 20'de 0°C; b) 80°C'de.
Çözüm:
Van't Hoff kuralına göre hızın sıcaklığa bağımlılığı aşağıdaki denklemle ifade edilir:

v t ve k t - t°C sıcaklıkta reaksiyonun hızı ve hız sabiti; v (t + 10) ve k (t + 10), sıcaklıkta (t + 10 0 C) aynı değerlerdir; - çoğu reaksiyon için değeri 2 – 4 aralığında olan reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı.

a) Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızının, oluşma süresiyle ters orantılı olduğunu göz önünde bulundurarak, problem tanımında verilen verileri, Van't Hoff kuralını niceliksel olarak ifade eden bir formülle değiştirirsek, şunu elde ederiz:

b) Bu reaksiyon sıcaklıkta bir azalma ile ilerlediğinden, belirli bir sıcaklıkta bu reaksiyonun hızı, meydana gelme süresiyle doğru orantılı olduğundan, problem ifadesinde verilen verileri van'ı niceliksel olarak ifade eden formüle koyarız. t Hoff kuralıyla şunu elde ederiz:

Cevap: a) 200 0 C'de t2 = 9,8 s; b) 80 0 C'de t3 = 162 saat 1 dakika 16 saniye.

Sorun 337.
Reaksiyon hızı sabitinin değeri aşağıdaki durumlarda değişecek mi: a) bir katalizör diğeriyle değiştirilirken; b) reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonları ne zaman değişir?
Çözüm:
Reaksiyon hız sabiti, reaksiyona giren maddelerin doğasına, sıcaklığa ve katalizörlerin varlığına bağlı olan ve reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonuna bağlı olmayan bir değerdir. Reaktanların konsantrasyonlarının birliğe (1 mol/l) eşit olması durumunda reaksiyon hızına eşit olabilir.

a) Bir katalizörü diğeriyle değiştirirken, belirli bir kimyasal reaksiyonun hızı değişecek veya artacaktır. Katalizör kullanılırsa kimyasal reaksiyonun hızı artacak ve buna bağlı olarak reaksiyon hız sabitinin değeri de artacaktır. Bir katalizör diğeriyle değiştirilirken reaksiyon hız sabitinin değerinde de bir değişiklik meydana gelecek ve bu, orijinal katalizöre göre bu reaksiyonun hızını artıracak veya azaltacaktır.

b) Reaktiflerin konsantrasyonu değiştiğinde reaksiyon hız değerleri değişecektir ancak reaksiyon hız sabitinin değeri değişmeyecektir.

Sorun 338.
Bir reaksiyonun termal etkisi aktivasyon enerjisine bağlı mıdır? Cevabı gerekçelendirin.
Çözüm:
Reaksiyonun termal etkisi yalnızca sistemin başlangıç ve son durumlarına bağlıdır ve sürecin ara aşamalarına bağlı değildir. Aktivasyon enerjisi, madde moleküllerinin çarpışmalarının yeni bir madde oluşumuna yol açması için sahip olması gereken fazla enerjidir. Aktivasyon enerjisi, sıcaklığın arttırılması veya azaltılması, buna göre düşürülmesi veya arttırılmasıyla değiştirilebilir. Katalizörler aktivasyon enerjisini düşürür, inhibitörler ise düşürür.

Dolayısıyla aktivasyon enerjisindeki bir değişiklik reaksiyon hızında bir değişikliğe neden olur, ancak reaksiyonun termal etkisinde bir değişikliğe neden olmaz. Bir reaksiyonun termal etkisi sabit bir değerdir ve belirli bir reaksiyonun aktivasyon enerjisindeki değişikliklere bağlı değildir. Örneğin nitrojen ve hidrojenden amonyak oluşumuna yönelik reaksiyon şu şekildedir:

Bu reaksiyon ekzotermiktir, > 0). Reaksiyon, reaksiyona giren parçacıkların mol sayısında ve gaz halindeki maddelerin mol sayısında bir azalma ile ilerler, bu da sistemi daha az kararlı bir durumdan daha kararlı bir duruma getirir, entropi azalır,< 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:

Sorun 339.
Doğrudan reaksiyon ısı açığa çıkarırsa, doğrudan veya ters hangi reaksiyon için aktivasyon enerjisi daha büyüktür?
Çözüm:
İleri ve geri reaksiyonların aktivasyon enerjileri arasındaki fark termal etkiye eşittir: H = E a(rev.) - E a(rev.) . Bu reaksiyon ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir, yani. ekzotermiktir,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a(ör.)< Е а(обр.) .

Cevap: E a(ör.)< Е а(обр.) .

Sorun 340.
Aktivasyon enerjisi 4 kJ/mol azaltılırsa 298 K'de meydana gelen reaksiyonun hızı kaç kat artar?
Çözüm:
Aktivasyon enerjisindeki azalmayı Ea ile ve aktivasyon enerjisindeki azalmadan önceki ve sonraki reaksiyon hızı sabitlerini sırasıyla k ve k ile gösterelim." Arrhenius denklemini kullanarak şunu elde ederiz:

E a - aktivasyon enerjisi, k ve k" - reaksiyon hızı sabitleri, T - K (298)'deki sıcaklık.
Sorun verilerini son denklemde yerine koyarak ve aktivasyon enerjisini joule cinsinden ifade ederek reaksiyon hızındaki artışı hesaplıyoruz:

Cevap: 5 kez.

Cevap: a) 200 0 C'de t2 = 9,8 s; b) 80 0 C'de t3 = 162 saat 1 dakika 16 saniye.

b) Reaktiflerin konsantrasyonu değiştiğinde reaksiyon hız değerleri değişecektir ancak reaksiyon hız sabitinin değeri değişmeyecektir.

Cevap: E a(ör.)< Е а(обр.) .

Cevap: 5 kez.

Kimyasal reaksiyonun hızı sıcaklık arttıkça artar. Sıcaklıkla reaksiyon hızındaki artışı Van't Hoff kuralını kullanarak tahmin edebilirsiniz. Kurala göre sıcaklığın 10 derece arttırılması reaksiyon hızı sabitini 2-4 kat artırır:

Bu kural, hız sabitinin sıcaklıkla neredeyse hiç değişmediği yüksek sıcaklıklarda geçerli değildir.

Van't Hoff kuralı, bir ilacın raf ömrünü hızlı bir şekilde belirlemenizi sağlar. Sıcaklığın arttırılması ilacın ayrışma hızını arttırır. Bu, ilacın raf ömrünü belirlemek için gereken süreyi azaltır.

Yöntem, ilacın belirli bir tT süresi boyunca yüksek bir T sıcaklığında tutulması, ayrışan ilaç m miktarının bulunması ve 298K standart depolama sıcaklığına göre yeniden hesaplanmasıdır. İlacın ayrışma sürecinin birinci dereceden bir reaksiyon olduğu dikkate alındığında, seçilen T ve T = 298 K sıcaklıktaki hız şu şekilde ifade edilir:

Ayrışmış ilacın kütlesinin standart ve gerçek saklama koşullarında aynı olduğu dikkate alındığında ayrışma hızı şu şekilde ifade edilebilir:

T=298+10n alındığında, burada n = 1,2,3…,

İlacın 298K standart koşulları altında raf ömrüne ilişkin son ifade elde edilir:

Aktif çarpışma teorisi. Aktivasyon enerjisi. Arrhenius denklemi. Reaksiyon hızı ile aktivasyon enerjisi arasındaki ilişki.

Aktif çarpışma teorisi 1889'da S. Arrhenius tarafından formüle edildi. Bu teori, bir kimyasal reaksiyonun meydana gelmesi için başlangıç maddelerinin molekülleri arasındaki çarpışmaların gerekli olduğu ve çarpışma sayısının moleküllerin termal hareketinin yoğunluğuna göre belirlendiği fikrine dayanmaktadır. sıcaklığa bağlıdır. Ancak moleküllerin her çarpışması kimyasal dönüşüme yol açmaz; yalnızca aktif bir çarpışma buna yol açar.

Aktif çarpışmalar, örneğin A ve B molekülleri arasında büyük miktarda enerjiyle meydana gelen çarpışmalardır. Başlangıç maddelerinin moleküllerinin çarpışmalarının aktif olabilmesi için sahip olması gereken minimum enerji miktarına reaksiyonun enerji bariyeri denir.

Aktivasyon enerjisi, bir maddenin bir molüne aktarılabilen veya aktarılabilen fazla enerjidir.

Aktivasyon enerjisi, reaksiyon hız sabitinin değerini ve sıcaklığa bağımlılığını önemli ölçüde etkiler: Ea ne kadar büyük olursa, hız sabiti o kadar küçük olur ve sıcaklık değişimi onu o kadar önemli ölçüde etkiler.

Reaksiyon hızı sabiti, Arrhenius denklemiyle açıklanan karmaşık bir ilişkiyle aktivasyon enerjisiyle ilişkilidir:

k=Aе–Ea/RT burada A ön-üstel faktördür; Ea aktivasyon enerjisidir, R 8,31 J/mol'e eşit evrensel gaz sabitidir; T – mutlak sıcaklık;

doğal logaritmaların e-tabanları.

Ancak gözlemlenen reaksiyon hızı sabitleri genellikle Arrhenius denkleminden hesaplananlardan çok daha küçüktür. Bu nedenle reaksiyon hız sabiti denklemi aşağıdaki şekilde değiştirilir:

(tüm kesirlerden önce eksi)

Çarpan, hız sabitinin sıcaklığa bağımlılığının Arrhenius denkleminden farklı olmasına neden olur. Arrhenius aktivasyon enerjisi, reaksiyon hızının ters sıcaklığa logaritmik bağımlılığının eğimi olarak hesaplandığından, denklem için de aynısını yapıyoruz. , şunu elde ederiz:

Heterojen reaksiyonların özellikleri. Heterojen reaksiyonların hızı ve belirleyici faktörleri. Heterojen süreçlerin kinetik ve difüzyon alanları. Eczacılığı ilgilendiren heterojen reaksiyon örnekleri.

HETEROJEN REAKSİYONLAR, kimyasal. Ayrışma halindeki maddeleri içeren reaksiyonlar. aşamalardan geçerek toplu olarak heterojen bir sistem oluştururlar. Tipik heterojen reaksiyonlar: termal. gazlı ve katı ürünlerin oluşumuyla tuzların ayrışması (örneğin, CaCO3 -> CaO + CO2), metal oksitlerin hidrojen veya karbon ile indirgenmesi (örneğin, PbO + C -> Pb + CO), metallerin asitlerde çözünmesi (örneğin Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), etkileşim. katı reaktifler (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). Özel bir sınıf, katalizörün yüzeyinde meydana gelen heterojen katalitik reaksiyonları içerir; Ayrıca reaktanlar ve ürünler farklı fazlarda olmayabilir. Yönü, demir katalizör yüzeyinde meydana gelen N2 + + ZH2 -> 2NH3 reaksiyonu sırasında reaktanlar ve reaksiyon ürünü gaz fazındadır ve homojen bir sistem oluşturur.

Heterojen reaksiyonların özellikleri, yoğunlaştırılmış fazların bunlara katılımından kaynaklanmaktadır. Bu, reaktiflerin ve ürünlerin karıştırılmasını ve taşınmasını zorlaştırır; reaktif moleküllerinin arayüzde aktivasyonu mümkündür. Herhangi bir heterojen reaksiyonun kinetiği, kimyasalın kendi hızıyla belirlenir. reaksiyona giren maddelerin tüketimini yenilemek ve reaksiyon ürünlerini reaksiyon bölgesinden uzaklaştırmak için gerekli transfer işlemlerinin (difüzyon) yanı sıra dönüşümler. Difüzyon engellerinin yokluğunda, heterojen reaksiyonun hızı reaksiyon bölgesinin boyutuyla orantılıdır; bu, reaksiyonun birim yüzeyi (veya hacmi) başına hesaplanan spesifik reaksiyon hızıdır. bölgeler zamanla değişmez; basit (tek adımlı) reaksiyonlar için olabilir yürürlükteki kütle kanununa göre belirlenir. Maddelerin difüzyonu kimyasal olandan daha yavaş ilerlerse bu yasa karşılanmaz. semt; bu durumda, heterojen bir reaksiyonun gözlemlenen hızı, difüzyon kinetiği denklemleriyle tanımlanır.

Heterojen bir reaksiyonun hızı, fazın birim yüzey alanı başına birim zamanda reaksiyona giren veya reaksiyon sırasında oluşan madde miktarıdır.

Kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörler:

Reaktanların doğası

Reaktif konsantrasyonu,

Sıcaklık,

Bir katalizörün varlığı.

Vheterogen = Δп(S Δt), burada Vheterog, heterojen bir sistemdeki reaksiyon hızıdır; n, reaksiyon sonucu ortaya çıkan herhangi bir maddenin mol sayısıdır; V sistemin hacmidir; t - zaman; S, reaksiyonun meydana geldiği fazın yüzey alanıdır; Δ - artış işareti (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).