Химия. Сборник задач и упражнений. Часть I. Лямина Г.В - 50 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

99
a
1/T
l
n
b
сом энергии. Это состояние называется активированным ком-
плексом
или переходным состоянием. Именно для его образо-
вания и необходима энергия активации (
Еа). Неустойчивый ак-
тивированный комплекс существует короткое время. Он распа-
дается с образованием продуктов реакции или исходных ве-
ществ; при этом энергия выделяется. Переходное состояние
возникает в ходе как пря-
мой, так и обратной реак-
ции. Энергетически оно
отличается от исходных
веществ на величину энер-
гии активации прямой ре-
акции, а от конечных – на
энергию активации об
рат-
ной реакции. Эти соотно-
шения показаны на рис.
6.1.1; видно, что разность
энергий активации прямой
и обратной реакции равна
тепловому эффекту реакции.
С ростом температуры наблюдается увеличение энергии
системы и соответственно увеличивается доля молекул, энер-
гия которых равна или превышает энергию активации данной
химической реакции, что приводит к росту ее скорости.
В зависимости от величины энергии активации выделяют
реакции:
медленные
Е
а
>120 кДж/моль;
со средней скоростью
Е
а
= 40 ÷ 120 кДж/моль;
быстрые
Е
а
<40 кДж/моль.
Энергию активации можно определить по эксперимен-
тальным данным, используя уравнение Аррениуса в логариф-
мическом виде (6.1.7). По экспериментальным данным строится
график зависимости ln υ от 1/
Т (рис. 6.1.2.).
Рис. 6.1.2. Зависимости скорости ре-
акции от температуры
100
ln υ = ln A –
RT
E
a
.
(6.1.7)
Предэкспоненциальный множитель определяется по отрезку
b, отсекаемому экспериментальной прямой на оси ординат:
b = ln А, или A = е
b
. (6.1.8)
Энергия активации определяется по тангенсу угла накло-
на прямой:
R
E
a
= tg (φ) =
a
b
;
a
b
RE
a
,
(6.1.9)
где
b – отрезок, отсекаемый экспериментальной прямой на оси
ординат,
a – отрезок, отсекаемый экспериментальной прямой
на оси абсцисс (рис. 6.1.2).
В ряде случаев частицы-реагенты могут получить энер-
гию, необходимую для преодоления активационного барьера, в
форме излучения. Химические реакции, инициируемые светом,
называют
фотохимическими. Эти реакции широко распро-
странены в природе. Примером может служить фотосинтез.
Фотохимические процессы являются разновидностью так
называемых
цепных реакций. Реакции этого типа характери-
зуются высокими скоростями и часто носят взрывной характер.
Образование макроколичеств продукта реакции является ре-
зультатом цепи элементарных (стадийных) взаимодействий.
Цепная реакция отличается взаимосвязанностью всех
промежуточных реакционных стадий. Выделяют три главные
стадии: инициирование, развитие цепи и обрыв цепи. На пер-
вой стадии происходит образование активных частиц (радика-
лов), которые затем всту
пают во взаимодействие с частицами
реагентов, образуя частицы продуктов реакции и новые ради-
калы. В случае фотохимических реакций радикалы образуются
в результате действия фотонов. Высокая реакционная способ-
ность радикалов объясняется наличием у них неспаренных
электронов. Обрыв цепи происходит в результате рекомбина-
ции радикалов (взаимодействия их друг с другом).
Если при каждом элементарном акте реакции каждый ак-

Страницы