Заказ №38828

Какие факторы влияют на скорость реакции? Какая реакция называется реакцией первого порядка, каким кинетическим уравнением она описывается? Найти количество вещества оставшееся после протекания реакции или время реакции в соответствии с таблицей. Считать, что все реакции первого порядка. № п/п Процесс Период полураспада Время реакции начальная концентрация конечная концентрация ск2 Распад изотопа тория 44сек 10секунд 1г определить Дано: Распад изотопа полония Т=44 сек – период полураспада t=10 сек – время реакции [Тh]0=1г – начальная концентрация Найти: [Th]к=– конечная концентрация k - константа скорости ?

Решение:

Скорость реакции в момент τ – мгновенная скорость Vτ – подчиняется закону действующих масс, который был экспериментально открыт и теоретически обоснован в середине XIX столетия и получил свое название от термина «действующая масса» – синонима современного понятия «концентрация». Пусть реакция происходит в некоторой точке R через предшествующее взаимодействию столкновение. Если молярные концентрации веществ А и В выразить через их символы в квадратных скобках, то вероятность нахождения веществ А в точке R будет пропорциональна [A], т.е. ωA=α[A]. Вероятность ωB нахождения вещества в этой точке равна ωB = β[B], а вероятность их одновременного присутствия в точке R (точке столкновения) равна произведению ωA∙ωВ = α[A]∙β[B]. Поскольку только часть столкновений приводит к химической реакции, то скорость реакции образования АВ равна VAB = γ*α[A]*∙β[B] = γ*α*β[A]*[B]. Обозначив γ*α*β=k, получаем для реакции A+ B, 339 𝝑AB = k [A] [B] Коэффициент пропорциональности называют константой скорости. Очевидно, для реакции aA + bB, то есть для a молей вещества А и b молей вещества В ЗДМ формально запишется в виде 𝝑AB = k [A]а [B]b Единицей измерения скорости химической реакции служит моль л'с-1 . Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. Это определение относится к гомогенным реакциям. Скорость химической реакции зависит: 1. От природы реагирующих веществ. 2. Для веществ в растворенном и газообразном состоянии скорость химических реакций зависит от концентрации реагирующих веществ. 3. Для веществ в твердом состоянии скорость реакции прямо пропорциональна поверхности соприкосновения реагирующих веществ. 4. При повышении температуры скорость большинства реакций увеличивается. 5. Скорость химической реакции зависит от присутствия катализатора или ингибитора. Реакции, которые протекают в однородной среде, например, в смеси газов или в растворе, называют гомогенными. Гетерогенные - это такие реакции, которые идут на поверхности соприкосновения твердого вещества и газа, твердого вещества и жидкости и т. д. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнениие ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k. Константа скорости k численно равна скорости, если концентрации реагентов постоянны и равны единице. Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А →) и бимолекулярные (А + В →); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко. Если реакция протекает последовательно через несколько гомогенных или гетерогенных элементарных стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью, 340 а молекулярность заменяется порядком реакции – формальным показателем при концентрации реагирующих веществ. Поэтому весь процесс в целом лучше характеризует порядок реакции. Кинетическое уравнение реакции только для элементарных стадий совпадает с выражением закона действующих масс. В этих случаях молекулярность и порядок реакции совпадают, хотя и не всегда. Так, при избытке одного из компонентов элементарной реакции А + В (А >> В) скорость реакции будет практически зависеть от изменения концентрации вещества В (А = const), поэтому порядок бимолекулярной реакции понижается до первого. Аналогично тому, что скорость реакции может характеризоваться по любому веществу, участвующему в реакции, для реакции aА+bВ→ кинетические уравнения по веществу А и веществу В выглядят соответственно 𝜗А=к*Сх а и 𝜗В=к*Су в а общее кинетическое уравнение – 𝝑А=к* Сх а * Су в=kCz Здесь z=x+y – общий порядок реакции. Запишем кинетическое уравнение в дифференциальной форме для разных исходных реагентов: − 𝑑𝐶 𝑑𝜏 = 𝑘𝐶 𝑧 Разделение переменных и интегрирование в пределах от нуля до τ дает приведенные в таб. 1 уравнения для реакций первого, второго и третьего порядков. Таблица 1 Кинетические уравнения и период полупревращения реакций первого, второго и третьего порядков Порядок реакции Z Кинетическое уравнение, размерность Период полупревращения, ττ 1 [с–1 ] [с–1 ] 2 [л·моль·с–1 ] [л·моль–1 ·с –1 ] 3 [л2 ·моль–2 ·с –1 ] [л2 ·моль–2 ·с –1 ] Решения кинетических уравнений 2-го и 3-го порядка, приведенные в таблице 1, справедливы только при равных начальных концентрациях веществ