ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
()
()
10
1
2
12
TT
T
T
−
=
γ
υ
υ
, (3.17)
где
)(
2
T
υ
− скорость реакции при температуре
2
T и )(
1
T
υ
− ско-
рость реакции при температуре
1
T .
Формулу (3.17) можно представить в расширенном вариан-
те, учитывая различные представления скорости:
1. Выше показано, что, согласно закону действующих масс,
скорость химической реакции
υ
прямо пропорциональна кон-
станте скорости реакции k. Тогда отношение скоростей реакции
можно задать в виде:
()
()
1
2
1
2
T
T
k
k
T
T
=
υ
υ
.
2. Скорость химической реакции обратно пропорциональна
времени ее протекания:
()
()
2
1
1
2
T
T
t
t
T
T
=
υ
υ
.
Таким образом, правило Вант-Гофа можно дать в следую-
щем виде, удобным для решения задач на скорость химической
реакции:
(
)
()
2
1
1
2
12
10
1
2
T
T
T
T
TT
t
t
k
k
T
T
===
−
γ
υ
υ
. (3.17а)
Необходимо отметить, что формула (3.17) справедлива, со-
гласно ее определению, только для эндотермических реакций.
Если процесс экзотермический, то должно наблюдаться умень-
шение скорости в 2-4 раза вместо ее роста. Например, в [Б.В. Не-
красов. Основы общей химии. М.: Химия, 1974. С. 128] исходит
из общепринятого определения
)(Tf=
υ
. Но нет комментариев
очевидного факта экзо- и эндотермических реакций, имеющих
разные направления при изменениях температуры.
Пример 8. Температурный коэффициент скорости реакции
равен 3. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повыше-
нии температуры от 20 до 50
0
С?
50
Решение. Согласно правилу Вант-Гоффа
(
)
()
2733
3
10
2050
10
1
2
12
====
−
−
TT
T
T
γ
υ
υ
.
Скорость реакции возрастет в 27 раз.
Уравнение Аррениуса. При заданной концентрации реа-
гирующих веществ скорость реакции характеризуется константой
скорости реакции, зависящей от температуры. Следовательно,
для нахождения зависимости скорости реакции от температуры
достаточно определить температурную зависимость константы
скорости реакции. Зависимость константы скорости реакции от
температуры носит экспоненциальный характер и выражается
законом С. Аррениуса:
RT
E
a
ekk
−
=
0
. (3.18)
где
k − константа скорости химической реакций;
0
k − предэкс-
поненциальный множитель, определяемый преимущественно
геометрией взаимодействующих молекул (для одной и той
же реакции значение
сonstk
=
0
); е – основание натурального
логарифма;
a
E − энергия активации;
R
− универсальная газовая
постоянная;
T
− абсолютная температура, К.
Для скоростей прямой и обратной реакций выражения для
констант скоростей реакций запишутся в виде:
,ekk
;ekk
RT
E
02
RT
E
01
2a
1a
−
−
=
=
где
1
k и
2
k − константы скоростей прямой и обратной реакций,
при некоторой температуре
T
возможно, что
21 aa
EE 〉 , а это при-
водит к
21
kk
〈
. Следовательно, скорость прямой реакции будет
меньше, чем скорость обратной
21
υ
υ
〈
. И наоборот, в случае
21 aa
EE
〈
имеет место
21
υ
υ
〉 .
51
υ (T2 ) T −T 2 1 Решение. Согласно правилу Вант-Гоффа
= γ 10 , (3.17) υ (T2 ) T −T 50 − 20
υ (T1 )
2 1
= γ 10 = 3 10 = 33 = 27 .
где υ (T2 ) − скорость реакции при температуре T2 и υ (T1 ) − ско- υ (T1 )
Скорость реакции возрастет в 27 раз.
рость реакции при температуре T1 .
Уравнение Аррениуса. При заданной концентрации реа-
Формулу (3.17) можно представить в расширенном вариан- гирующих веществ скорость реакции характеризуется константой
те, учитывая различные представления скорости: скорости реакции, зависящей от температуры. Следовательно,
1. Выше показано, что, согласно закону действующих масс, для нахождения зависимости скорости реакции от температуры
скорость химической реакции υ прямо пропорциональна кон- достаточно определить температурную зависимость константы
станте скорости реакции k. Тогда отношение скоростей реакции скорости реакции. Зависимость константы скорости реакции от
можно задать в виде: температуры носит экспоненциальный характер и выражается
υ (T2 ) k T законом С. Аррениуса:
= . 2
υ (T1 ) k T
− Ea
1
k = k 0 e RT . (3.18)
2. Скорость химической реакции обратно пропорциональна
времени ее протекания: где k − константа скорости химической реакций; k 0 − предэкс-
υ (T2 ) tT поненциальный множитель, определяемый преимущественно
= . 1
геометрией взаимодействующих молекул (для одной и той
υ (T1 ) tT 2 же реакции значение k 0 = сonst ); е – основание натурального
Таким образом, правило Вант-Гофа можно дать в следую-
логарифма; Ea − энергия активации; R − универсальная газовая
щем виде, удобным для решения задач на скорость химической
реакции: постоянная; T − абсолютная температура, К.
υ (T2 ) T2 −T1
k T2 t T1 Для скоростей прямой и обратной реакций выражения для
=γ 10
= = . (3.17а) констант скоростей реакций запишутся в виде:
υ (T1 ) k T1 t T2 − E a1
Необходимо отметить, что формула (3.17) справедлива, со- k1 = k 0e RT
;
гласно ее определению, только для эндотермических реакций. −Ea 2
Если процесс экзотермический, то должно наблюдаться умень- k 2 = k 0e RT
,
шение скорости в 2-4 раза вместо ее роста. Например, в [Б.В. Не- где k1 и k 2 − константы скоростей прямой и обратной реакций,
красов. Основы общей химии. М.: Химия, 1974. С. 128] исходит
из общепринятого определения υ = f (T ) . Но нет комментариев при некоторой температуре T возможно, что Ea1 〉 Ea 2 , а это при-
очевидного факта экзо- и эндотермических реакций, имеющих водит к k1 〈 k 2 . Следовательно, скорость прямой реакции будет
разные направления при изменениях температуры. меньше, чем скорость обратной υ1 〈υ 2 . И наоборот, в случае
Пример 8. Температурный коэффициент скорости реакции
равен 3. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повыше-
Ea1 〈 Ea 2 имеет место υ1 〉υ 2 .
нии температуры от 20 до 500С?
50 51
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
