Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 28 стр.

     Логарифмируя уравнение (3.18), получим                       энергия активации, тем константа скорости реакции больше и тем
                                        − Ea 1                    быстрее протекает реакция.
                     ln k = ln k 0 −        ⋅ .          (3.19)
                                         R T
                                                                                   3.2.3. Влияние катализатора
      Уравнения (3.19) при двух различных температурах приво-
дит к следующему соотношению:
                                                                        Катализатор – это вещество, которое, участвуя в химиче-
                         k T1    E       1 1                    ской реакции, изменяет ее скорость, оставаясь к концу реакции
                    ln          = a   ⋅  −  .       (3.20)
                         k T2     R                               неизменным.
                                          T2 T1 
                                                                        Катализаторы подразделяют на положительные и отрица-
      Уравнение Аррениуса (3.18) одинаково применимо как к        тельные. Положительные катализаторы увеличивают скорость
газовым реакциям, так и к реакциям в растворах. Дифференцируя     реакций, например, в технологических процессах получения ве-
уравнение (3.19), можно записать закон Аррениуса в дифферен-      ществ и энергий. Отрицательные катализаторы называют инги-
циальной форме:                                                   биторами, они замедляют скорость процессов. К ингибиторам
                            d ln k   E                            относят различные антиоксиданты и консерванты. Их использу-
                                   = a2 .
                             dT     RT                            ют в тех случаях, когда хотят уменьшить скорость таких процес-
      Отсюда видно, что константа скорости реакции, а, следова-   сов, как коррозия, гниение, замедлить протекание реакций, иду-
тельно, и скорость реакции сильнее изменяется с температурой в    щих со взрывом.
тех реакциях, в которых энергия активации больше.                        Изменение скорости реакции в присутствии катализаторов
      Физический смысл энергии активации можно пояснить           называется катализом. Катализ подразделяется на:
следующим образом. Для начала реакции необходимо столкнове-             а) гомогенный − реагирующие вещества и катализатор на-
ние реагирующих молекул. Однако не все столкновения между         ходятся в одном агрегатном состоянии:
                                                                                                    NO
молекулами приводят к реакции между ними. Если бы все столк-                        2SO 2 + O 2 
                                                                                                  (Г )
                                                                                                       → 2SO 3 .
новения приводили к возникновению реакции, то все реакции
                                                                       В качестве гомогенных катализаторов используют раство-
протекали бы почти мгновенно. Эффективными оказываются
                                                                  ры кислот, оснований, солей d-элементов;
лишь столкновения между активными молекулами, которые в
                                                                       б) гетерогенный − реагирующие вещества и катализатор
момент столкновения обладают некоторым избытком энергии по
                                                                  представляют собой систему, состоящую из разных фаз, между
сравнению со средним (для данной температуры) ее значением,
                                                                  которыми существует поверхность раздела:
чтобы разорвать или ослабить связи в исходных частицах и тем                                           Ni
самым создать возможность образования новых молекул. Энергия                       2C 2 H 4 + H 2 
                                                                                                    ( тв )
                                                                                                           → 2C 2 H 6
активации и является избыточным количеством энергии.                    Гетерогенными катализаторами обычно служат переходные
      Энергия активации – это некоторое избыточное количе-        металлы, их оксиды, сульфиды и другие соединения, каталитиче-
ство энергии (по сравнению со средней), которым должны обла-      ское действие которых связано с поверхностью твердого тела;
дать молекулы в момент столкновения, чтобы быть способны-               в) микрогетерогенный, когда частицы катализатора имеют
ми к данному химическому взаимодействию.                          размеры, большие, чем у обычных молекул, но недостаточные
      Энергия активации является главным фактором, опреде-        для того, чтобы создать поверхность раздела фаз (биокаталитиче-
ляющим скорость протекания химической реакции: чем меньше         ские процессы):


                                  52                                                              53