История зарождения и становления физической химии. Миттова И.Я - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

20
ðåàêöèè îïðåäåëÿåòñÿ íå ïðîñòî ìàññîé ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ, à èõ
êîíöåíòðàöèåé. Îíè äîêàçàëè, ÷òî äëÿ êàæäîé ðåàêöèè ñóùåñòâóåò
êîýôôèöèåíò ñðîäñòâà (â ñîâðåìåííîì ïîíèìàíèè êîíñòàíòà
ñêîðîñòè ðåàêöèè), âûðàæàþùèé çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðåàêöèè îò
ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ, òàêèõ, êàê ïðèðîäà ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ è
òåìïåðàòóðà. Äëÿ îáðàòèìîé ðåàêöèè òèïà:
++
PAB DE
(17)
ìîæíî çàïèñàòü âûðàæåíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå ðàâåíñòâó ñêîðîñòåé
ïðÿìîé è îáðàòíîé ðåàêöèè:
=
12
,
AB DE
kc c kc c
(18)
ãäå
,
AB
cc
êîíöåíòðàöèè èñõîäíûõ âåùåñòâ, à
,
DE
cc
êîíöåíòðà-
öèÿ ïðîäóêòîâ ïðÿìîé ðåàêöèè.
Èç âûðàæåíèÿ (18) ìîæíî ïîëó÷èòü:
==
ñ
2
1
,
AB
DE
c
k
K
cc k
(19)
ãäå
K
êîíñòàíòà ðàâíîâåñèÿ.
Íîðâåæñêèå ó÷åíûå ïðåäñòàâèëè çàêîí äåéñòâèÿ ìàññ â ìàòåìàòè-
÷åñêîé ôîðìå è ðàçâèëè òåîðèþ ñêîðîñòåé õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Îíè
ðàññìàòðèâàëè ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ íå êàê ñòàòè÷åñêèé, à êàê äèíàìè-
÷åñêèé ïðîöåññ. Ê ñîæàëåíèþ, â 1867 ã. Ãóëüäáåðã è Âààãå îïóáëèêîâàëè
ñâîþ ðàáîòó íà íîðâåæñêîì ÿçûêå. Ïðàêòè÷åñêè 12 ëåò ýòà ðàáîòà
òàêæå îñòàâàëàñü íåçàìå÷åííîé, ïîêà åå íå ïåðåâåëè íà íåìåöêèé ÿçûê.
 ïîèñêàõ ìàòåìàòè÷åñêîãî çàêîíà, îòðàæàþùåãî ñêîðîñòü õèìè-
÷åñêèõ ðåàêöèé â 7080-õ ãîäàõ XIX ñòîëåòèÿ áûëî èçó÷åíî áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ðåàêöèé. Ïðè ýòîì ñ ðàçëè÷íûõ òî÷åê çðåíèÿ
îáñóæäàëñÿ è ìåõàíèçì ðåàêöèé. Îñîáåííî ïëîäîòâîðíûìè â ýòîé äèñ-
êóññèè îêàçàëèñü ïðåäñòàâëåíèÿ î òîì, ÷òî â ãîìîãåííûõ ñèñòåìàõ
ðåàêöèè îñóùåñòâëÿþòñÿ òîëüêî çà ñ÷åò ñîóäàðåíèé ìîëåêóë, îáëàäà-
þùèõ ïîâûøåííîé ýíåðãèåé. Îñíîâûâàÿñü íà çàêîíå ðàñïðåäåëåíèÿ
ñêîðîñòåé ìîëåêóë ÌàêñâåëëàÁîëüöìàíà, àâñòðèéñêèé ó÷åíûé
Ë. Ïôàóíäëåð ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ âîçìîæíà
ëèøü ïðè ñòîëêíîâåíèè òàêèõ ìîëåêóë, êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ êîòî-
ðûõ âûøå ýíåðãèè àêòèâàöèè
a
E
. Ïîä ýíåðãèåé àêòèâàöèè
a
E
ñòàëè
ïîíèìàòü ýíåðãèþ ÷àñòèö, äîñòàòî÷íóþ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ àêòà õèìè-
÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ÷èñëî òàêèõ
àêòèâíûõ ìîëåêóë âîçðàñòàåò ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó è, ñëå-
äîâàòåëüíî, âîçðàñòàåò âåðîÿòíîñòü ýôôåêòèâíûõ ñîóäàðåíèé, ïðè-
âîäÿùèõ ê îáðàçîâàíèþ ïðîäóêòîâ ðåàêöèè, à çíà÷èò, óâåëè÷èâàåòñÿ
è ñêîðîñòü ðåàêöèè. Ñ ó÷åòîì ýòèõ âîççðåíèé â 1879 ã. Ãóëüäáåðã è
Âààãå óñîâåðøåíñòâîâàëè ìàòåìàòè÷åñêîå âûðàæåíèå, îòðàæàþùåå ñóòü
çàêîíà äåéñòâèÿ ìàññ.
ðåàêöèè îïðåäåëÿåòñÿ íå ïðîñòî ìàññîé ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ, à èõ
êîíöåíòðàöèåé. Îíè äîêàçàëè, ÷òî äëÿ êàæäîé ðåàêöèè ñóùåñòâóåò
êîýôôèöèåíò ñðîäñòâà (â ñîâðåìåííîì ïîíèìàíèè — êîíñòàíòà
ñêîðîñòè ðåàêöèè), âûðàæàþùèé çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðåàêöèè îò
ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ, òàêèõ, êàê ïðèðîäà ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ è
òåìïåðàòóðà. Äëÿ îáðàòèìîé ðåàêöèè òèïà:
                         A+BPD+E                           (17)
ìîæíî çàïèñàòü âûðàæåíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå ðàâåíñòâó ñêîðîñòåé
ïðÿìîé è îáðàòíîé ðåàêöèè:
                           k1c A cB = k2cD cE ,                  (18)
ãäå c A , cB — êîíöåíòðàöèè èñõîäíûõ âåùåñòâ, à cD , cE — êîíöåíòðà-
öèÿ ïðîäóêòîâ ïðÿìîé ðåàêöèè.
      Èç âûðàæåíèÿ (18) ìîæíî ïîëó÷èòü:
                           ñ A cB k2
                                 =   = K,                        (19)
                           cD cE k1
ãäå K — êîíñòàíòà ðàâíîâåñèÿ.
     Íîðâåæñêèå ó÷åíûå ïðåäñòàâèëè çàêîí äåéñòâèÿ ìàññ â ìàòåìàòè-
÷åñêîé ôîðìå è ðàçâèëè òåîðèþ ñêîðîñòåé õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Îíè
ðàññìàòðèâàëè ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ íå êàê ñòàòè÷åñêèé, à êàê äèíàìè-
÷åñêèé ïðîöåññ. Ê ñîæàëåíèþ, â 1867 ã. Ãóëüäáåðã è Âààãå îïóáëèêîâàëè
ñâîþ ðàáîòó íà íîðâåæñêîì ÿçûêå. Ïðàêòè÷åñêè 12 ëåò ýòà ðàáîòà
òàêæå îñòàâàëàñü íåçàìå÷åííîé, ïîêà åå íå ïåðåâåëè íà íåìåöêèé ÿçûê.
      ïîèñêàõ ìàòåìàòè÷åñêîãî çàêîíà, îòðàæàþùåãî ñêîðîñòü õèìè-
÷åñêèõ ðåàêöèé â 70—80-õ ãîäàõ XIX ñòîëåòèÿ áûëî èçó÷åíî áîëüøîå
êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ðåàêöèé. Ïðè ýòîì ñ ðàçëè÷íûõ òî÷åê çðåíèÿ
îáñóæäàëñÿ è ìåõàíèçì ðåàêöèé. Îñîáåííî ïëîäîòâîðíûìè â ýòîé äèñ-
êóññèè îêàçàëèñü ïðåäñòàâëåíèÿ î òîì, ÷òî â ãîìîãåííûõ ñèñòåìàõ
ðåàêöèè îñóùåñòâëÿþòñÿ òîëüêî çà ñ÷åò ñîóäàðåíèé ìîëåêóë, îáëàäà-
þùèõ ïîâûøåííîé ýíåðãèåé. Îñíîâûâàÿñü íà çàêîíå ðàñïðåäåëåíèÿ
ñêîðîñòåé ìîëåêóë Ìàêñâåëëà—Áîëüöìàíà, àâñòðèéñêèé ó÷åíûé
Ë. Ïôàóíäëåð ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ âîçìîæíà
ëèøü ïðè ñòîëêíîâåíèè òàêèõ ìîëåêóë, êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ êîòî-
ðûõ âûøå ýíåðãèè àêòèâàöèè Ea . Ïîä ýíåðãèåé àêòèâàöèè Ea ñòàëè
ïîíèìàòü ýíåðãèþ ÷àñòèö, äîñòàòî÷íóþ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ àêòà õèìè-
÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ÷èñëî òàêèõ
àêòèâíûõ ìîëåêóë âîçðàñòàåò ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó è, ñëå-
äîâàòåëüíî, âîçðàñòàåò âåðîÿòíîñòü ýôôåêòèâíûõ ñîóäàðåíèé, ïðè-
âîäÿùèõ ê îáðàçîâàíèþ ïðîäóêòîâ ðåàêöèè, à çíà÷èò, óâåëè÷èâàåòñÿ
è ñêîðîñòü ðåàêöèè. Ñ ó÷åòîì ýòèõ âîççðåíèé â 1879 ã. Ãóëüäáåðã è
Âààãå óñîâåðøåíñòâîâàëè ìàòåìàòè÷åñêîå âûðàæåíèå, îòðàæàþùåå ñóòü
çàêîíà äåéñòâèÿ ìàññ.

20

Страницы