ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
33 34
молекулах, связи внутри молекул ослабляются, молекулы
становятся реакционно способными. Энергия активации не
обязательно подводится извне, она может быть сообщена
некоторой части молекул путем перераспределения энергии
при их столкновениях. По Больцману, среди N молекул на-
ходится следующее число активных молекул N*, обладаю-
щих повышенной энергией:
N*= N· е
-Е/ RT
(1-54)
где Е- энергия активации, показывающая избыток энергии
по сравнению со средним уровнем, которым должны обла-
дать молекулы, чтобы реакция стала возможной.
При термической активации для двух температур
Т
1
и Т
2
отношение констант скоростей будет:
ln
)
11
(
211
2
TTR
E
k
k
−=
(1-55)
откуда Е =
1
2
12
21
lg
3,2
k
k
TT
TRT
−
(1-56),
что позволяет определять энергию активации по измерению
скорости реакции при двух различных температурах Т
1
и
Т
2
. Данные уравнения (1-55) и (1-56) позволяют объяснить и
правило Вант-Гоффа о том, что повышение температуры
на 10 градусов увеличивает скорость реакции в 2-4 раза:
10
2
1
1
2
1
2
12
TT
t
t
k
k
v
v
−
===
γ
(1-57)
где
γ
-температурный коэффициент реакции, t
1
,t
2
– время
протекания реакции.
Правило Вант-Гоффа применимо для реакций, проте-
кающих при сравнительно невысоких температурах и для
довольно узкого интервала температур. Резкое возрастание
скорости реакции при повышении температуры объясняется
тем, что число активных молекул при этом возрастает в
геометрической прогрессии.
Зависимость константы скорости реакции от темпера-
туры установил Аррениус:
ln k = -
;В
Т
А
+ k= В е
ТА /−
(уравнение Аррениуса), (1-58)
где А и В – константы.
Константа А связана с энергией активации и равна А=
-
,
R
Е
где R–универсальная газовая постоянная; константа В=ln k
0
.
Уравнение Аррениуса справедливо для более широко-
го интервала температур, чем температурный интервал
применимости правила Вант-Гоффа.
Постоянные А и В в уравнении (1-58) можно найти
графическим путем по экспериментальным значениям кон-
станты скорости при различных температурах (тангенс угла
наклона такой зависимости lgk от 1/Т есть величина –А, а
отсекаемый на оси lgk отрезок позволяет найти величину
В).
Катализ – это изменение скорости реакции под дейст-
вием веществ, которые, участвуя в процессе, к концу его
остаются химически и количественно неизменными. Такие
вещества называются
катализаторами. Катализатор толь-
ко ускоряет наступление равновесия, но не смещает его, и
поэтому в присутствии катализатора нельзя получить в рав-
новесной смеси больше продуктов реакции, чем без него.
Различают два типа катализа: гомогенный (катализатор и
реакционная смесь образуют гомогенную фазу) и гетеро-
генный (катализатор находится в виде самостоятельной фа-
зы и реакция протекает на ее поверхности).
В гомогенных каталитических реакциях (в качестве
катализаторов здесь часто выступают растворы активных
веществ в воде или органических растворителях) скорость
реакции пропорциональна концентрации добавленного ка-
тализатора, хотя количество последнего обычно невелико.
молекулах, связи внутри молекул ослабляются, молекулы Зависимость константы скорости реакции от темпера-
становятся реакционно способными. Энергия активации не туры установил Аррениус:
обязательно подводится извне, она может быть сообщена А
некоторой части молекул путем перераспределения энергии ln k = - + В; k= В е − А / Т (уравнение Аррениуса), (1-58)
Т
при их столкновениях. По Больцману, среди N молекул на- где А и В – константы.
ходится следующее число активных молекул N*, обладаю- Константа А связана с энергией активации и равна А=
щих повышенной энергией: Е
N*= N· е-Е/ RT (1-54) - ,
R
где Е- энергия активации, показывающая избыток энергии где R–универсальная газовая постоянная; константа В=ln k0.
по сравнению со средним уровнем, которым должны обла- Уравнение Аррениуса справедливо для более широко-
дать молекулы, чтобы реакция стала возможной. го интервала температур, чем температурный интервал
При термической активации для двух температур применимости правила Вант-Гоффа.
Т1 и Т2 отношение констант скоростей будет: Постоянные А и В в уравнении (1-58) можно найти
k E 1 1 графическим путем по экспериментальным значениям кон-
ln 2 = ( − ) (1-55)
k1 R T1 T2 станты скорости при различных температурах (тангенс угла
2,3RT1T2 k 2 наклона такой зависимости lgk от 1/Т есть величина –А, а
откуда Е= lg (1-56), отсекаемый на оси lgk отрезок позволяет найти величину
T2 − T1 k1 В).
что позволяет определять энергию активации по измерению Катализ – это изменение скорости реакции под дейст-
скорости реакции при двух различных температурах Т1 и вием веществ, которые, участвуя в процессе, к концу его
Т2. Данные уравнения (1-55) и (1-56) позволяют объяснить и остаются химически и количественно неизменными. Такие
правило Вант-Гоффа о том, что повышение температуры вещества называются катализаторами. Катализатор толь-
на 10 градусов увеличивает скорость реакции в 2-4 раза: ко ускоряет наступление равновесия, но не смещает его, и
T2 −T1
v2 k2 t1 поэтому в присутствии катализатора нельзя получить в рав-
= = = γ 10 (1-57) новесной смеси больше продуктов реакции, чем без него.
v1 k1 t2
Различают два типа катализа: гомогенный (катализатор и
где γ -температурный коэффициент реакции, t1,t2 – время
реакционная смесь образуют гомогенную фазу) и гетеро-
протекания реакции. генный (катализатор находится в виде самостоятельной фа-
Правило Вант-Гоффа применимо для реакций, проте- зы и реакция протекает на ее поверхности).
кающих при сравнительно невысоких температурах и для В гомогенных каталитических реакциях (в качестве
довольно узкого интервала температур. Резкое возрастание катализаторов здесь часто выступают растворы активных
скорости реакции при повышении температуры объясняется веществ в воде или органических растворителях) скорость
тем, что число активных молекул при этом возрастает в реакции пропорциональна концентрации добавленного ка-
геометрической прогрессии. тализатора, хотя количество последнего обычно невелико.
33 34
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- …
- следующая ›
- последняя »
