Химическая кинетика в курсе неорганической химии. Гончаров Е.Г - 17 стр.

UptoLike

15
 âîäíîì ðàñòâîðå áðîì ðåàãèðóåò ñ ïåðîêñèäîì âîäîðîäà ñ îáðàçîâà-
íèåì áðîìèä èîíîâ è ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà (I ñòàäèÿ):
Br
2
(p) + H
2
O
2
(p) 2Br
(p) + 2H
+
(p) + O
2
(ã).
Çàòåì â îáðàçîâàâøåìñÿ êèñëîì ðàñòâîðå Í
2
Î
2
ðåàãèðóåò ñ áðîìèä
èîíàìè, îáðàçóÿ Br
2
(II ñòàäèÿ):
2Br
(p) + H
2
O
2
(p) + 2H
+
Br
2
(p) + 2H
2
O (æ).
Ëåãêî âèäåòü, ÷òî ïðè àëãåáðàè÷åñêîì ñëîæåíèè ýòèõ ñòàäèé êîíå÷-
íûì ðåçóëüòàòîì áóäåò ïðèâåäåííàÿ âûøå ðåàêöèÿ ðàçëîæåíèÿ ïåðîêñè-
äà áåç ó÷àñòèÿ êàòàëèçàòîðà. Òàêèì îáðàçîì, áðîì èãðàåò â äàííîé ðåàê-
öèè ðîëü êàòàëèçàòîðà, ïîñêîëüêî îí óñêîðÿåò ïðÿìóþ ðåàêöèþ, à ñàì â
ðåçóëüòàòå ðåàêöèè âûäåëÿåòñÿ â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè.
Èç óðàâíåíèÿ Àððåíèóñà ê = Àå
-Åà/RT
ñëåäóåò, ÷òî óìåíüøåíèå ýíåðãèè
àêòèâàöèè ðåçêî ñêàçûâàåòñÿ íà âîçðàñòàíèè ñêîðîñòè ðåàêöèè. Òàê, ñíè-
æåíèå ýíåðãèè àêòèâàöèè íà 80 êÄæ/ìîëü (Å
ê
= 80 êÄæ/ìîëü)óâåëè÷èò
ñêîðîñòü ðåàêöèè ïðè 500 Ê â 10
8
ðàç:
å
Å êàò/RT
= å
80000/ 8,32 · 500
= å
19,2
= 2,210
8
.
Ñëåäóåò òàêæå èìåòü â âèäó, ÷òî ïðèñóòñòâèå êàòàëèçàòîðà ìîæåò âëèÿòü
è íà ýíòðîïèþ àêòèâàöèè, ò.ê. êîíôèãóðàöèÿ ïðîìåæóòî÷íîãî àêòèâíîãî êîì-
ïëåêñà ñ ó÷àñòèåì êàòàëèçàòîðà ìîæåò îòëè÷àòüñÿ îò êîíôèãóðàöèè àêòèâ-
íîãî êîìïëåêñà ïðÿìîãî ïðîöåññà. Åñëè ýòî âëèÿíèå áóäåò î÷åíü âåëèêî, òî
âìåñòî óñêîðåíèÿ êàòàëèçàòîð çàìåäëèò ðåàêöèþ (îòðèöàòåëüíûé êàòàëèç).
 îòëè÷èå îò ãîìîãåííîãî êàòàëèçà, êîëè÷åñòâåííàÿ òåîðèÿ êîòîðîãî â
îïðåäåëåííîé ñòåïåíè ðàçðàáîòàíà, äëÿ ãåòåðîãåííîãî êàòàëèçà äî íàñòî-
ÿùåãî âðåìåíè íå ñóùåñòâóåò åäèíîé òåîðèè. Òåì íå ìåíåå, õîðîøåå
îáúÿñíåíèå ìíîãèõ ïðîöåññîâ äàåò àäñîðáöèîííàÿ òåîðèÿ ãåòåðîãåí-
íîãî êàòàëèçà. Åå îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ñâîäÿòñÿ ê ñëåäóþùåìó. Âñå ãå-
òåðîãåííûå êàòàëèòè÷åñêèå ïðîöåññû ïðîòåêàþò íà ïîâåðõíîñòè ðàçäå-
ëà ôàç. Ëó÷øå âñåãî èññëåäîâàíû ðåàêöèè ãàçîâûõ ìîëåêóë ñ ïîâåðõíîñ-
òüþ òâåðäîãî òåëà. Èñõîäíîé ñòàäèåé âñåãî ïðîöåññà ÿâëÿåòñÿ àäñîðáöèÿ
ðåàãåíòîâ ïîâåðõíîñòüþ òâåðäîãî òåëà. Õèìè÷åñêàÿ àäñîðáöèÿ, èëè õå-
ìîñîðáöèÿ, ïðîèñõîäèò, êîãäà êîìïîíåíòû ðåàêöèè õèìè÷åñêè ñâÿçûâà-
þòñÿ ñ àêòèâíûìè öåíòðàìè íà ïîâåðõíîñòè òâåðäîãî òåëà. Ýòè àêòèâíûå
öåíòðû âîçíèêàþò, áëàãîäàðÿ âûñîêîé ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè ïîâåð-
õíîñòíûõ àòîìîâ òâåðäîãî òåëà, ó êîòîðûõ, â îòëè÷èå îò «âíóòðåííèõ»
àòîìîâ îáúåìå), ñóùåñòâóþò íåíàñûùåííûå âàëåíòíûå ñâÿçè. ×àñòü
òàêèõ ñâÿçåé «çàáëîêèðîâàíà» ðàçëè÷íûìè ïðèìåñÿìè èç ãàçîâîé ôàçû,
íî îñòàþùèåñÿ ñâîáîäíûìè (íåíàñûùåííûìè) ñâÿçè è ÿâëÿþòñÿ àêòèâ-
   ������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������I���������
               Br2 (p) + H2O2 (p) → 2Br– (p) + 2H+ (p) + O2 (�).
   ���������������������������������������� 2�2���������������������
����������������Br2 (II���������
               2Br– (p) + H2O2 (p) + 2H+ → Br2 (p) + 2H2O (�).
   ������ �������� ���� ���� ��������������� ��������� ����� ������� ������
������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������
   ���������������������������������RT��������������������������������
����������������������������������������������������������������������
���������������������������������/������∆��� ����������������������
���������������������������∼�����8�����
                     �∆������RT ���80000/ 8,32 · 500 ���19,2 = 2,2⋅108.
   ���������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������
   �������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������
������ �������� ��� ����������� ������� �������� ���� ��� ������� �������
����������� ������� ���������� ����� �������������� ������� ����������
�������������������������������������������������������������������
����������� ��������������� ��������� ���������� ��� ������������ ������
��������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������
���������� ������������� ��������� ������ ����������� ����������� ���� ���
������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
��������� ������� ��������� ������ �� ��������� �� �������� ��� ������������
������� ��� ��������� ����������� ������������� ���������� ������� �����
������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������

                                                                         ��