Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal. Ang mga panimulang sangkap ay nag-activate ng mga kumplikadong produkto ng reaksyon
Basahin din
DEPINISYON
Reaksyon ng kemikal tinatawag na pagbabagong-anyo ng mga sangkap kung saan mayroong pagbabago sa kanilang komposisyon at (o) istraktura.
Kadalasan, ang mga reaksiyong kemikal ay nauunawaan bilang proseso ng pagbabago ng mga paunang sangkap (reagents) sa panghuling sangkap (mga produkto).
Ang mga reaksiyong kemikal ay isinusulat gamit ang mga equation ng kemikal na naglalaman ng mga formula ng mga panimulang materyales at mga produkto ng reaksyon. Ayon sa batas mass conservation, ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento sa kaliwa at kanang bahagi equation ng kemikal pare-pareho. Karaniwan, ang mga formula ng mga panimulang sangkap ay nakasulat sa kaliwang bahagi ng equation, at ang mga formula ng mga produkto ay nakasulat sa kanan. Ang pagkakapantay-pantay ng bilang ng mga atom ng bawat elemento sa kaliwa at kanang bahagi ng equation ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalagay ng integer stoichiometric coefficients sa harap ng mga formula ng mga sangkap.
Maaaring naglalaman ang mga equation ng kemikal karagdagang impormasyon tungkol sa mga tampok ng reaksyon: temperatura, presyon, radiation, atbp., na ipinahiwatig ng kaukulang simbolo sa itaas (o "sa ilalim") ang katumbas na tanda.
Ang lahat ng mga reaksiyong kemikal ay maaaring ipangkat sa ilang mga klase, na may ilang mga katangian.
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal ayon sa bilang at komposisyon ng mga inisyal at nagresultang sangkap
Ayon sa pag-uuri na ito, ang mga reaksiyong kemikal ay nahahati sa mga reaksyon ng kumbinasyon, agnas, pagpapalit, palitan.
Ang resulta tambalang reaksyon mula sa dalawa o higit pa (kumplikado o simple) na mga sangkap, isang bagong sangkap ang nabuo. AT pangkalahatang pananaw Ang equation para sa naturang kemikal na reaksyon ay magiging ganito:
Halimbawa:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
2Mg + O 2 \u003d 2MgO.
2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3
Ang mga kumbinasyong reaksyon ay sa karamihan ng mga kaso exothermic, i.e. dumaloy kasama ang paglabas ng init. Kung may kasamang reaksyon mga simpleng sangkap, kung gayon ang mga ganitong reaksyon ay kadalasang redox (ORD), i.e. mangyari na may pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento. Imposibleng sabihin nang walang pag-aalinlangan kung ang reaksyon ng isang tambalan sa pagitan ng mga kumplikadong sangkap ay maaaring maiugnay sa OVR.
Ang mga reaksyon kung saan ang ilang iba pang mga bagong sangkap (kumplikado o simple) ay nabuo mula sa isang kumplikadong sangkap ay inuri bilang mga reaksyon ng agnas. Sa pangkalahatan, ang equation para sa isang chemical decomposition reaction ay magiging ganito:
Halimbawa:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O \u003d CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O (4)
H 2 SiO 3 \u003d SiO 2 + H 2 O (5)
2SO 3 \u003d 2SO 2 + O 2 (6)
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O (7)
Karamihan sa mga reaksyon ng agnas ay nagpapatuloy sa pag-init (1,4,5). Posible ang agnas sa pamamagitan ng electric current (2). Ang agnas ng mga crystalline hydrates, acid, base at salts ng mga acid na naglalaman ng oxygen (1, 3, 4, 5, 7) ay nagpapatuloy nang hindi binabago ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento, i.e. ang mga reaksyong ito ay hindi nalalapat sa OVR. Kasama sa mga reaksyon ng decomposition ng OVR ang agnas ng mga oxide, acid at salt na nabuo ng mga elemento sa mas mataas na antas oksihenasyon (6).
Ang mga reaksyon ng agnas ay matatagpuan din sa organikong kimika, ngunit sa ilalim ng iba pang mga pangalan - crack (8), dehydrogenation (9):
C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20 (8)
C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2 (9)
Sa mga reaksyon ng pagpapalit ang isang simpleng sangkap ay nakikipag-ugnayan sa isang kumplikado, na bumubuo ng isang bagong simple at isang bagong kumplikadong sangkap. Sa pangkalahatan, ang equation para sa isang chemical substitution reaction ay magiging ganito:
Halimbawa:
2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2 (3)
2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2 (5)
Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 = ZCaSiO 3 + P 2 O 5 (6)
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl (7)
Ang mga reaksyon ng pagpapalit ay kadalasang mga reaksyong redox (1 - 4, 7). Ang mga halimbawa ng mga reaksyon ng agnas kung saan walang pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon ay kakaunti (5, 6).
Palitan ng reaksyon tinatawag na mga reaksyong nagaganap sa pagitan ng mga kumplikadong sangkap, kung saan ipinagpapalit nila ang kanilang mga bahaging bumubuo. Karaniwan ang terminong ito ay ginagamit para sa mga reaksyong kinasasangkutan ng mga ion sa may tubig na solusyon. Sa pangkalahatan, ang equation para sa isang chemical exchange reaction ay magiging ganito:
AB + CD = AD + CB
Halimbawa:
CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)
CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 ↓+ ZNaCl (5)
Ang mga reaksyon ng palitan ay hindi redox. espesyal na kaso ang mga reaksyong ito sa pagpapalitan ay mga reaksyon ng neutralisasyon (mga reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng mga acid sa alkalis) (2). Ang mga reaksyon ng palitan ay nagpapatuloy sa direksyon kung saan ang hindi bababa sa isa sa mga sangkap ay inalis mula sa reaction sphere sa anyo ng isang gas na substansiya (3), isang namuo (4, 5) o isang hindi magandang dissociating compound, kadalasang tubig (1, 2). ).
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal ayon sa mga pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon
Depende sa pagbabago sa mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento na bumubuo sa mga reactant at mga produkto ng reaksyon, ang lahat ng mga reaksiyong kemikal ay nahahati sa redox (1, 2) at ang mga nagaganap nang hindi binabago ang estado ng oksihenasyon (3, 4).
2Mg + CO 2 \u003d 2MgO + C (1)
Mg 0 - 2e \u003d Mg 2+ (reductant)
C 4+ + 4e \u003d C 0 (oxidizing agent)
FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e \u003d Fe 3+ (reductant)
N 5+ + 3e \u003d N 2+ (oxidizing agent)
AgNO 3 + HCl \u003d AgCl ↓ + HNO 3 (3)
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ + H 2 O (4)
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal sa pamamagitan ng thermal effect
Depende sa kung ang init (enerhiya) ay inilabas o hinihigop sa panahon ng reaksyon, ang lahat ng mga kemikal na reaksyon ay may kondisyon na nahahati sa exo - (1, 2) at endothermic (3), ayon sa pagkakabanggit. Ang dami ng init (enerhiya) na inilabas o hinihigop sa panahon ng isang reaksyon ay tinatawag na init ng reaksyon. Kung ang equation ay nagpapahiwatig ng dami ng inilabas o hinihigop na init, kung gayon ang mga naturang equation ay tinatawag na thermochemical.
N 2 + 3H 2 = 2NH 3 +46.2 kJ (1)
2Mg + O 2 \u003d 2MgO + 602.5 kJ (2)
N 2 + O 2 \u003d 2NO - 90.4 kJ (3)
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal ayon sa direksyon ng reaksyon
Ayon sa direksyon ng reaksyon, may mga nababaligtad (mga proseso ng kemikal, ang mga produkto na kung saan ay maaaring tumugon sa isa't isa sa ilalim ng parehong mga kondisyon kung saan sila nakuha, na may pagbuo ng mga panimulang sangkap) at hindi maibabalik (mga proseso ng kemikal, ang mga produkto na hindi makakapag-react sa isa't isa sa pagbuo ng mga panimulang sangkap ).
Para sa mga nababaligtad na reaksyon, ang equation sa pangkalahatang anyo ay karaniwang nakasulat bilang mga sumusunod:
A + B ↔ AB
Halimbawa:
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ↔ H 3 COOS 2 H 5 + H 2 O
Ang mga halimbawa ng hindi maibabalik na reaksyon ay ang mga sumusunod na reaksyon:
2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
Ang katibayan ng hindi maibabalik na reaksyon ay maaaring magsilbi bilang mga produkto ng reaksyon ng isang gas na sangkap, isang namuo o isang mababang-dissociating compound, kadalasang tubig.
Pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang katalista
Mula sa puntong ito ng pananaw, ang mga catalytic at non-catalytic na reaksyon ay nakikilala.
Ang katalista ay isang sangkap na nagpapabilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang mga reaksyong kinasasangkutan ng mga catalyst ay tinatawag na catalytic. Ang ilang mga reaksyon ay karaniwang imposible nang walang pagkakaroon ng isang katalista:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 catalyst)
Kadalasan, ang isa sa mga produkto ng reaksyon ay nagsisilbing isang katalista na nagpapabilis sa reaksyong ito (mga autocatalytic na reaksyon):
MeO + 2HF \u003d MeF 2 + H 2 O, kung saan ang Me ay isang metal.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
Ang mga solid na panimulang materyales ay maaari ding tumugon sa isa't isa sa panahon ng kanilang spatial na paghihiwalay. Sa pagsasaalang-alang na ito, sa kaibahan sa maginoo na solid-phase na mga reaksyon, hindi kinakailangang gumamit ng mga panimulang materyales sa mga stoichiometric na halaga. Ang huling produkto, anuman ang ratio ng mga panimulang materyales, ay magkakaroon ng stoichiometric na komposisyon.
Ang mga solidong panimulang materyales at mga produkto ng reaksyon ay hindi nakakaapekto sa pagbabago ng heterogenous chemical equilibrium.
Ang mga solid na panimulang materyales ay maaari ding tumugon sa isa't isa sa panahon ng kanilang spatial na paghihiwalay. Sa bagay na ito, mahusay Ang huling produkto, anuman ang ratio ng mga panimulang materyales, ay magkakaroon ng stoichiometric na komposisyon.
Ang mga reaksyon sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales ay maaaring mapabilis dahil sa katotohanan na ang mga solido ay nauugnay sa isa't isa sa pamamagitan ng isang reaksyon sa transportasyon. Mahuhulaan na ang prinsipyong ito ay dadalhin sa maraming reaksyon sa pagitan ng mga solido. Kasabay nito, partikular na kapaki-pakinabang na ang naaangkop na mga reaksyon sa transportasyon ay maaaring mapili batay sa mga simpleng teoretikal na konsepto.
Ang granulometric na komposisyon ng mga na-load na mga particle ng solid na panimulang materyal at ang hydrodynamic na rehimen ng proseso ay hindi nagbabago.
Tanging ang mga molekula ng solid na panimulang materyal na AI na pumapasok sa mga sentro ng adsorption na puno ng sangkap na AZ ang nakikilahok sa kemikal na reaksyon.
Kaya, ang komposisyon ng matunaw na may tuluy-tuloy na supply ng mga solidong paunang sangkap ay tinutukoy ng ratio PiSy / p2sH, at sa iba't ibang laki mga piraso ng dayap at carbon, nakakakuha tayo ng ibang komposisyon ng natunaw.
Upang makakuha ng isang may tubig na katas, 50 - 80 mg ng solid na panimulang materyal ay pinakuluan ng ilang minuto na may 3 ml ng tubig, na pinupunan nang patak-patak habang ang solusyon ay sumingaw. Ang isang may tubig na katas na may neutral na reaksyon (neutral na katas ng tubig) ay maaaring maglaman ng mga nakakasagabal na kasyon na dapat alisin sa soda sa parehong paraan na parang ang bagay na pinag-aaralan ay isang likido (tingnan ang p. Bilang resulta ng neutralisasyon ng isang alkalina (pagkatapos ng ang pagkilos ng soda) likido at paghihiwalay ng sediment ay tumanggap ng inihandang solusyon.
Rate-time curves para sa decomposition ng silver oxalate. D110 C. Ang mga tuldok ay nagpapahiwatig ng mga resulta ng mga eksperimento nang walang pagkagambala, ang mga bilog ay nagpapahiwatig ng eksperimento na may mga pahinga ng 60 minuto. (/ at 30 min. (/ /. Kasabay ng mga naturang eksperimento ay ipinapakita na ang isang simpleng paghahalo ng solid na panimulang materyal sa isang solidong produkto ay maaaring hindi sapat upang makita ang autocatalytic na pagkilos ng huli.
kemikal- teknolohikal na proseso, kung saan ang mga gas na panimulang sangkap ay tinatangay ng hangin sa mga butas mula sa ilalim ng aparato, at ang mga solidong panimulang sangkap dito ay tila kumukulo, na palaging nasa isang suspendido na estado. Sa kasong ito, ang mga reaksyon ay nagpapatuloy sa fluidized bed mismo.
Ang Chemistry ay isang teknolohikal na proseso kung saan ang mga gaseous na panimulang sangkap ay tinatangay ng hangin sa mga butas mula sa ilalim ng apparatus, at ang mga solidong panimulang sangkap dito ay tila kumukulo, na palaging nasa isang suspendido na estado. Sa kasong ito, ang mga reaksyon ay nagpapatuloy sa fluidized bed mismo.
Karaniwang mga curve a f (t ng proseso ng thermal dissociation ng solids. Ang mga paliwanag ay ibinigay sa teksto. Kapag inilalarawan ang kurso ng thermal dissociation, ang rate ng reaksyon ay kadalasang nakadepende sa komposisyon ng solid phase, na ipinahayag ng antas ng pagbabagong-anyo (decomposition) a ng solid na panimulang materyal. Sa Fig. VIII- 12 ay nagpapakita ng pinaka-katangiang dependences ng a sa oras ng reaksyon.
Sa mesa. 22 ay nagbubuod ng data na nauugnay sa posibilidad ng paghahanap ng mga anion sa mga analytical fraction na inilarawan sa itaas, na nagreresulta mula sa paghahanda ng isang solusyon mula sa solid na panimulang materyal na susuriin.
Sa pag-aalis ng tubig ng manganese oxalate dihydrate na pinag-aralan mula sa punto ng view ng teorya ni Volmer, kung saan ang pagbuo ng isang amorphous na produkto at ang kasunod na pagkikristal nito ay pinatunayan ng X-ray diffraction, ang paglaki ng nuclei ng isang solid, amorphous na produkto ay naobserbahan kahit na. bago ang pagbuo ng isang mala-kristal na produkto, na nagpapatunay sa mga espesyal na catalytic na katangian ng interface: solid na paunang sangkap / solidong produkto at para sa radiographic amorphous na estado. Ang pagkikristal ng isang amorphous na produkto ay maaaring, gayunpaman, ay mahalaga sa pagpapaliwanag ng pagdepende ng rate sa presyon ng singaw sa panahon ng agnas ng mga crystalline hydrates. Sa mga kasong ito, ang pagbuo ng isang amorphous na layer ng produkto na mahirap tumagos sa mga molekula ng tubig ay maaaring humantong sa pagbaba sa rate ng reaksyon.
Ft - ang daloy ng solid matter na pumapasok sa apparatus, kg / h; Fg (0) - ang daloy ng gas na bagay na pumapasok sa apparatus, kg / oras; Fg - daloy ng gaseous substance na pumapasok sa pakikipag-ugnayan ng kemikal, kg / oras; Ang Fr ay ang volume na inookupahan ng gas phase sa reaction volume ng apparatus, m3; Ang GT ay ang bigat ng solid na panimulang materyal sa dami ng reaksyon ng apparatus, kg; Ang GT ay ang bigat ng gaseous na panimulang materyal sa dami ng reaksyon ng apparatus, kg; с q - katumbas na konsentrasyon ng gaseous source substance sa dami ng reaksyon ng apparatus, kg / m8; a ay ang stoichiometric coefficient ng paglipat mula sa daloy ng sangkap na Fm hanggang sa daloy ng Fg; & g, / cg - alwas coefficients ng solid at gaseous phase, l / oras; K ay pare-pareho ang rate ng reaksyon; F (p) - isang function na sumasalamin sa pagkakasunud-sunod ng reaksyon; X - output coordinate (temperatura); Ang Ta ay ang time constant ng thermal model ng reaction volume ng apparatus; K7 - koepisyent ng amplification ng thermal model ng dami ng reaksyon ng apparatus.
Ang pinaghalong 5 1 g ng cyclopentadienyl manganesetricarbonyl, 13 7 g ng phosphorus trichloride, 4 25 g ng aluminum chloride at 15 ml ng isopentane ay pinainit na may masiglang pagpapakilos at pinananatili sa temperatura na 45 - 50 C sa loob ng 3 oras. Bago ang pag-init, ang halo ay isang suspensyon ng mga solidong panimulang materyales sa isang dilaw na solusyon.
Mahalagang itatag kung aling mga ion ang wala sa sample. Ang mga paunang pagsusuri) ay pangunahing isinasagawa gamit ang mga solidong panimulang materyales, ang mga solusyon ay sumingaw.
Kadalasan ang rate ng paglusaw pinagmulan ng materyal ay hindi gaanong mahalaga o ang produkto ng reaksyon ay bahagyang natutunaw na ang bagong yugto ay makapal na idineposito sa orihinal at dahil dito panlabas na anyo inuulit ang hugis ng orihinal na sangkap. Ang ganitong mga pagbabagong nagaganap sa interface ng solid na panimulang materyal at humahantong sa produksyon ng mga solidong produkto ay tinatawag na topochilic reactions sa makitid na kahulugan ng salita. Sa kaibahan sa mga reaksyon na nagaganap sa dami ng isang solusyon, ang antas ng pagpapakalat ng mga produkto ng reaksyon sa kasong ito ay katulad ng pagpapakalat ng mga panimulang materyales. Ang topochemical na paraan ng pagtingin dito ay espesyal - ngunit naaangkop sa paglalarawan ng mga catalyst, ang electrowinning ng mga metal at sa mga usapin ng kaagnasan.
Kung ang presyon ng singaw ay pinapaboran ang reaksyon sa pagitan ng mga solido, kung gayon ang parehong dapat asahan mula sa mga reaksyon ng transportasyon ng kemikal. Anong mga pagkakataon ang ibinibigay ng mga reaksyon sa transportasyon bilang isang paraan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales.
Sa mga solid-phase na reaksyon, ang pagbabago ay maaaring magsimula lamang sa karamihan ng bahagi at pagkatapos ay bumuo sa interface sa pagitan ng bago at lumang mga yugto. Ang ganitong mga reaksyon, kung saan ang transformation zone o harap ay dumadaan sa interface sa pagitan ng solid na panimulang materyal at ng solidong produkto, ay tinatawag na topochemical. Ang isang halimbawa ng naturang mga reaksyon ay ang weathering ng crystalline hydrates. Napansin din ni Faraday ang well-cut na iyon malinaw na mga kristal Ang Cu2SO4 - 5H2O ay hindi nawawalan ng tubig sa tuyong hangin sa mahabang panahon. Kung, sa kabilang banda, ang isang scratch ay inilapat sa kanilang ibabaw o isang pahinga ay ginawa, pagkatapos ay ang mabilis na pag-aalis ng tubig ng kristal ay agad na magsisimula, na palaging kumakalat mula sa nasirang lugar.
Ang katotohanan na maraming mga anion ang maaaring matukoy nang fractionally ay hindi nangangahulugan na ang pagtuklas ng mga anion ay isang mas madaling gawain kaysa sa pagtuklas ng mga cation. Kahit na may limitadong bilang ng mga anion na pinag-aaralan sa aklat-aralin na ito, ang pagsusuri ay nagpapakita ng malaking kahirapan kung ang pag-aaral ay bibigyan ng solidong panimulang materyal na hindi matutunaw sa tubig. Ang nasabing sangkap ay napapailalim sa paggamot na may soda (soda extract), na nauugnay sa isang bilang ng mga komplikasyon sa trabaho.
Kapag nagsusulat ng mga reaksyon sa pagitan ng mga solusyon sa electrolyte, sa bawat oras na kailangan mong isipin kung mayroong anumang dahilan na nakakasagabal sa aktwal na kurso ng isang partikular na reaksyon. Halimbawa, kung ang isang electrolyte solution ay nakikipag-ugnayan sa mga solido at sa parehong oras ang isa sa mga produkto ay hindi gaanong natutunaw, kung gayon ang reaksyon ay maaaring mabilis na huminto dahil sa katotohanan na ang isang layer ng parehong solid na produkto ng reaksyon ay nabuo sa ibabaw ng solid. panimulang materyal, na pumipigil sa karagdagang paglitaw nito. Kaya naman para makuha carbon dioxide Sa pamamagitan ng pagkilos ng acid sa marmol, kumukuha sila ng hydrochloric acid, hindi sulfuric acid, dahil sa kaso ng sulfuric acid, ang marmol ay mabilis na natatakpan ng isang layer ng gypsum (CaSO4 - 2H2O) at ang reaksyon ay halos hindi nagpapatuloy.
Ang isang fluidized bed reactor ay ginagamit upang i-react ang bismuth sa fluorine. Ang pamamaraan ng synthesis ng fluidized-bed na hiniram mula sa teknolohiya ay may mga sumusunod na pakinabang: mabilis na pagtatatag ng thermal equilibrium sa pinaghalong reaksyon, walang sintering ng mga solidong produkto ng reaksyon, magandang pagpapalitan ng init sa mga dingding ng tubo, malaking lugar sa ibabaw ng solid na panimulang materyales at samakatuwid ay mabilis na conversion.
Para sa r - t system, ang pagtaas sa ibabaw ng contact ng phase ay nakakamit sa pamamagitan ng paggiling ng solid phase. Ang gaseous na materyal ay dinadala sa contact na may durog na panimulang materyal sa iba't ibang paraan, halimbawa, ang mga solid na particle ng materyal ay inilalagay sa mga istante ng reaktor, at ang daloy ng gas ay gumagalaw sa ibabaw ng mga istante. Sa iba pang mga kaso, ang isang pinong hinati na solid na panimulang materyal ay i-spray sa isang stream ng gas na panimulang materyal sa isang guwang na dami; sa gayon, sinusunog ang durog na gasolina sa mga hurno ng mga steam boiler.
Sa mabilis na mga prosesong pang-industriya, ang mga reaksyon sa mga pinaghalong solido ay karaniwang nagpapatuloy sa mga rate ng libu-libong beses na mas mabilis kaysa sa maaaring posible sa direktang pakikipag-ugnayan ng mga solidong yugto. Ang kapal ng layer ng nagresultang produkto ay halos pareho sa buong ibabaw ng butil na sakop nito. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales ay aktwal na nagpapatuloy sa pakikilahok ng mga gaseous o likido na mga phase.
Sa pagbuo ng kimika ng mga reaksyon ng solid-state, madalas na itinaas ang mga talakayan sa tanong kung ang mga solid ay maaaring tumugon sa isa't isa nang walang paglahok ng isang likido o gas. Ang isyung ito ay nalutas na ngayon pabor sa pagkakaroon ng puro solid-phase na reaksyon. Ito ay kagiliw-giliw, gayunpaman, na ito ay maaaring ipakita sa isang buong serye ng mga pagbabagong may solid na panimulang materyales na ang ilang likido o gas na bahagi gayunpaman ay lumalahok bilang isang tagapamagitan ng reaksyon. Gayunpaman, ang mga generalization sa lugar na ito ay dapat na iwasan - sa kabaligtaran, ito ay kinakailangan upang eksperimento na siyasatin ang estado ng sistema sa bawat indibidwal na kaso. Sina Budnikov at Ginstling ay humarap sa mga naturang pag-aaral sa partikular na detalye.
Kung ang problema ng paunang sangkap para sa pagbuo ng langis at gas sa kabuuan ay maituturing na lutasin, kung gayon ang problema ng mekanismo ng pagbuo ng langis at gas, na siyang susi, ay kailangan pa ring lutasin nang detalyado. Composition commonality organikong bagay, sedimentary rocks at hydrocarbons (HC) ay isang mahalagang argumento na pabor sa isang biospheric na pinagmumulan ng langis at gas. Ang papel na ginagampanan ng thermal energy (pagpainit) para sa pagkuha ng likido at gas hydrocarbons mula sa isang solidong panimulang materyal ay halata din. Ang mga pangyayaring ito ay naging posible upang lumikha ng isang konsepto tungkol sa mga sentro ng pagbuo ng hydrocarbon at magbalangkas ng mga ideya tungkol sa mga pangunahing yugto ng pagbuo ng gas at langis, na naging laganap sa buong mundo.
Ang rate ng mga reaksyon na nagaganap nang walang partisipasyon ng mga gaseous at liquid phase ay napakababa na hindi sila maaaring maging malaking praktikal na kahalagahan sa mabilis na mga proseso ng industriya. Ngunit sa pagsasagawa, ang mga reaksyon sa mga pinaghalong solid ay kadalasang nagpapatuloy sa mga rate ng libu-libong beses na mas mataas kaysa sa maaaring posible sa direktang pakikipag-ugnayan ng mga solido. Ang kapal ng layer ng nagresultang produkto ay halos pareho sa buong ibabaw ng butil na sakop nito. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales ay aktwal na nagpapatuloy sa pakikilahok ng mga gaseous o likido na mga phase.
Ang rate ng naturang mga reaksyon, na nagpapatuloy nang walang paglahok ng mga gas at likido na mga yugto, ay napakababa na hindi sila maaaring maging malaking praktikal na kahalagahan sa mabilis na mga prosesong pang-industriya, na isinasagawa, lalo na, sa paggawa ng mga asin. Ang mga reaksyon sa mga pinaghalong solid sa pagsasanay ay karaniwang nagpapatuloy sa mga rate ng libu-libong beses na mas mabilis kaysa sa maaaring posible sa direktang pakikipag-ugnayan ng mga solido. Ang kapal ng layer ng nagresultang produkto ay halos pareho sa buong ibabaw ng butil na sakop nito. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales ay aktwal na nagpapatuloy sa pakikilahok ng mga gaseous o likido na mga phase.
Ang rate ng mga reaksyon na nagaganap nang walang partisipasyon ng mga gaseous at liquid phase ay napakababa na hindi sila maaaring maging malaking praktikal na kahalagahan sa mabilis na mga proseso ng industriya. Ngunit sa pagsasagawa, ang mga reaksyon sa mga pinaghalong solid ay karaniwang nagpapatuloy sa mga rate ng libu-libong beses na mas mataas, o kaysa sa magiging posible sa direktang pakikipag-ugnayan ng mga solido. Ang kapal ng layer ng nagresultang produkto ay halos pareho sa buong ibabaw ng butil na sakop nito. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga solidong panimulang materyales ay aktwal na nagpapatuloy sa pakikilahok ng mga gaseous o likido na mga phase.
Ito ay hindi kapani-paniwala na ang mga compressive stresses, na may kaugnayan sa kung saan solid na katawan ay mas malakas kaysa sa may kaugnayan sa pag-igting, naabot ang halaga na kinakailangan para sa pagkasira ng mga mikroskopikong kristal. Direktang mga eksperimento upang pag-aralan ang dependence ng rate ng agnas ng potassium permanganate sa laki ng ibabaw, na inversely propo. Ipinapakita nito na ang pagkapira-piraso mismo ay hindi palaging sanhi ng naobserbahang pagbilis ng reaksyon. Ang paliwanag ng pagpabilis ng reaksyon ng mga solidong sangkap sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga branched chain reaction ay nakakaranas din ng ilang mga paghihirap. Ang mga kondisyon sa solid phase ay makabuluhang naiiba mula sa mga nasa gas o liquid phase sa kanilang heterogeneity. Kung umiiral ang mekanismo ng kadena, ang gayong reaksyon ay limitado pa rin ng interface sa pagitan ng solidong panimulang materyal at ng produkto ng reaksyon. Dahil dito, kahit na sa pagkakaroon ng isang mekanismo ng kadena, ang tanong ay lumitaw sa mga sanhi mga espesyal na katangian mga interface: parent solid/solid na produkto.
2. panimulang materyales at mga eksperimentong pamamaraan
2.1. Mga panimulang materyales at ang kanilang pagsusuri
Ang posporus, fluorine, at lithium ay ipinakilala sa anyo ng ammonium dihydrogen phosphate na pinatuyo sa 100°C, at ang lithium fluoride at lithium carbonate ay pinatuyo sa 200°C. Ang reaktibo na nickel oxide (grey, non-stoichiometric) ay na-calcined sa 900 ° C upang ma-convert sa berdeng stoichiometric NiO. Ginamit ang reactive cobalt oxide (+2) sa uncalcined form (Napatunayan ng X-ray phase analysis na ito nga ay CoO at hindi Co 3 O 4). Ang iba pang mga reagents ay sinubukan din para sa pagpapakilala ng mga transition metal: cobalt at manganese carbonates, nickel acetate, at gayundin ang manganese at iron (+2) oxalates na namuo mula sa mga may tubig na solusyon. Para sa bahaging ito ng mga eksperimento, ang mga natutunaw na asing-gamot ay kinuha: iron sulfate (+2) at manganese chloride (+2), sila ay natunaw sa mainit na distilled water, at isang mainit na solusyon ng ammonium oxalate ay idinagdag sa kanila. Pagkatapos ng paglamig, ang mga precipitates ay sinala sa isang Buchner funnel, hinugasan ng distilled water hanggang sa maalis ang sulfate o chloride ions, at tuyo sa temperatura ng silid ilang araw.
Walang katiyakan na ang mga carbonate, oxalate at acetate na ito ay eksaktong tumutugma sa mga ideal na formula: sa panahon ng pag-iimbak, pagkawala o pagkuha ng tubig, hydrolysis, at oksihenasyon ay posible. Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang pag-aralan ang mga ito. Upang gawin ito, tatlong parallel na sample ng bawat isa sa mga paunang sangkap ay na-calcined sa pare-pareho ang timbang at tinimbang sa anyo ng mga oxide. Ang temperatura ng calcination ay pinili batay sa data ng panitikan sa katatagan ng mga anyo ng timbang: upang makuha ang Fe 2 O 3 , NiO - 900 ° C, upang makuha ang Co 3 O 4 at Mn 2 O 3 - 750 ° C.
2.2. Nagsasagawa ng mga synthesis
Kapag ang lithium fluoride ay pinainit ng ammonium dihydrophosphate, posible ang volatilization ng hydrogen fluoride. Samakatuwid, ang pagsasakatuparan ng synthesis sa isang yugto ay halos hindi posible. Una kailangan mong makakuha ng LiMPO 4, at pagkatapos lamang kumpletong pagtanggal tubig, maaari kang magdagdag ng lithium fluoride.
Kaya, ang dalawang yugto ay maaaring makilala.
(1) 2NH 4 H 2 PO 4 + Li 2 CO 3 + 2MO ® 2 LiMPO 4 + 2NH 3 + CO 2 + 2H 2 O.
Dito, ang MO ay alinman sa isang oxide (NiO, CoO) o isang compound na nabubulok sa isang oxide.
(2) LiMPO 4 + LiF ® Li 2 MPO 4 F
Ang mga sample ng mga sangkap ay halo-halong at giniling sa isang jasper mortar hanggang sa isang kumpletong homogenous na masa, pagkatapos ay ang mga tablet ay pinindot, pinananatili sa temperatura na 150-170 °C sa loob ng 2 oras upang maalis ang karamihan sa mga pabagu-bago ng isip na mga bahagi (kung agad na pinainit sa higit pa. mataas na temperatura, pagkatapos ay natutunaw ang nangyayari at ang pagkakapareho ng tablet ay nabalisa). Pagkatapos ay unti-unting itinaas ang temperatura, pana-panahong paggiling ng pinaghalong, hanggang sa makuha ang halos purong LiMPO 4. Ang pagpapaputok ay isinagawa alinman sa muffle furnace, o sa isang inert na kapaligiran sa isang tube furnace.
Dahil sa kawalan ng mga inert gas sa mga cylinder, kailangang makuha ang nitrogen sa pamamagitan ng pag-init ng isang may tubig na solusyon ng ammonium chloride at barium nitrite. Ang flask, kung saan naganap ang pangunahing reaksyon sa paggawa ng nitrogen (isang exothermic reaction, bahagyang pag-init), ay konektado sa dalawang washers na may potassium dichromate sulfate solution upang ma-trap ang mga posibleng impurities ng ammonia at nitric oxide, na sinusundan ng incandescent tube na may porous. mga butil ng tanso para sa paglilinis mula sa oxygen at oxides nitrogen, pagkatapos ay may silica gel para sa magaspang na pagpapatayo at dalawang paghuhugas na may puro sulfuric acid para sa isang mas kumpletong pagkuha ng singaw ng tubig. Ang mga washer na ito ay konektado sa isang tubo na naglalaman ng mga compressed mixtures ng mga substance sa mga nickel boat. Una, tatlong beses ang dami ng nitrogen ay naipasa sa pag-setup upang alisin ang hangin, at pagkatapos lamang ay sinimulan ang pag-init. Matapos makumpleto ang pagpapaputok, ang mga sample ay pinalamig sa isang stream ng nitrogen upang maiwasan ang air oxidation.
Ang mga produkto ay sinuri ng X-ray phase analysis at nagpatuloy sa ikalawang yugto ng mga eksperimento; para dito, ang nakuha na mga tablet ay dinudurog na may kinakalkula na timbang ng lithium fluoride at, nang pinindot, nagpatuloy sa pagpapaputok alinman sa muffle furnace o sa isang inert. kapaligiran sa isang tube furnace ayon sa teknolohiyang isinasaalang-alang na. Upang matiyak ang isang mas kumpletong pagbubuklod ng pospeyt, ang lithium fluoride ay ipinakilala sa limang porsyentong labis. Ang labis na ito ay 0.7 wt lamang. % ng mixture at hindi gaanong makabuluhan kaysa sa admixture ng unreacted phosphate.
2.3. Radiography
Ang X-ray phase analysis ay isinagawa sa isang DRON-2.0 diffractometer sa tansong Ka-radiation. Ang radiation na ito ay hindi masyadong angkop para sa mga compound kung saan ang iron at lalo na ang cobalt ay naroroon, dahil ito ay malakas na hinihigop ng mga atomo ng mga elementong ito at pinasisigla ang kanilang sariling X-ray radiation. Bilang isang resulta, ang diffraction maxima ay humina at ang background ay tumataas nang husto. Samakatuwid, ang sensitivity ng phase analysis ay bumababa, ang bilang ng mga naobserbahang reflection ay bumababa, at ang katumpakan ng kanilang pagsukat ay lumalala dahil sa malakas na pagbabagu-bago ng intensity. Upang malampasan ang mga paghihirap na ito, dapat gumamit ng X-ray tube na may ibang anode, halimbawa, cobalt (ngunit pagkatapos ay ang parehong mga problema ay lilitaw sa mga compound ng mangganeso) o mag-install ng isang monochromator sa isang diffracted beam. Ngunit wala kaming ganoong pagkakataon, samakatuwid, upang mabawasan ang mga error sa istatistika, ang pagbaril ng kobalt compound ay kailangang ulitin nang maraming beses.
Ginamit ng phase analysis ang PDF-2 powder diffraction data base.
Glava 6
Mga kinetika ng kemikal. balanse ng kemikal.
6.1.Kemikalkinetics.
Mga kinetika ng kemikal- sangay ng kimika na nag-aaral ng mga rate at mekanismo ng mga proseso ng kemikal, pati na rin ang kanilang pag-asa sa iba't ibang salik.
Pag-aaral ng kinetics mga reaksiyong kemikal nagbibigay-daan sa kapwa upang matukoy ang mga mekanismo ng mga proseso ng kemikal at upang kontrolin ang mga proseso ng kemikal sa kanilang praktikal na pagpapatupad.
Ang anumang proseso ng kemikal ay ang conversion ng mga reactant sa mga produkto ng reaksyon:
reactants → transition state → reaction products.
Mga reagents (pinagmulan na mga sangkap) - mga sangkap na pumapasok sa proseso ng pakikipag-ugnayan ng kemikal.
mga produkto ng reaksyon- mga sangkap na nabuo sa pagtatapos ng proseso ng pagbabagong kemikal. Sa mga nababaligtad na proseso, ang mga produkto ng pasulong na reaksyon ay ang mga reactant ng reverse reaction.
hindi maibabalik na mga reaksyon- mga reaksyon na nagpapatuloy sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon sa halos isang direksyon (na tinutukoy ng tanda →).
Halimbawa:
CaCO 3 → CaO + CO 2
Mga nababagong reaksyon- ang mga reaksyon ay nagpapatuloy nang sabay-sabay sa dalawang magkasalungat na direksyon (na tinutukoy ng isang tanda).
estado ng paglipat (activated complex) - ito ang estado ng isang sistema ng kemikal, na siyang intermediate sa pagitan ng mga panimulang materyales (reagents) at mga produkto ng reaksyon. Sa ganitong estado, ang mga lumang kemikal na bono ay nasira at ang mga bagong kemikal na bono ay nabuo. Dagdag pa, ang activated complex ay binago sa mga produkto ng reaksyon.
Karamihan sa mga reaksiyong kemikal ay kumplikado at binubuo ng ilang yugto, tinatawag elementarya na mga reaksyon .
elementarya na reaksyon- isang solong pagkilos ng pagbuo o pagkalagot kemikal na dumidikit. Ang hanay ng mga elementarya na reaksyon na bumubuo sa isang kemikal na reaksyon ay tumutukoy mekanismo ng isang kemikal na reaksyon.
Ang equation ng isang kemikal na reaksyon ay karaniwang nagpapahiwatig ng paunang estado ng system (mga paunang sangkap) at ang huling estado nito (mga produkto ng reaksyon). Kasabay nito, ang aktwal na mekanismo ng isang kemikal na reaksyon ay maaaring maging kumplikado at kasama buong linya elementarya na mga reaksyon. Ang mga kumplikadong reaksiyong kemikal ay nababaligtad, parallel, serial at iba pang mga multi-step na reaksyon (chain reactions , pinagsamang reaksyon atbp.).
Kung ang mga rate ng iba't ibang yugto ng isang reaksiyong kemikal ay makabuluhang naiiba, kung gayon ang bilis ng isang kumplikadong reaksyon sa kabuuan ay tinutukoy ng bilis ng pinakamabagal na yugto nito. Ang yugtong ito (elementarya na reaksyon) ay tinatawag yugto ng paglilimita.
Depende sa estado ng bahagi ng mga tumutugon na sangkap, mayroong dalawang uri ng mga reaksiyong kemikal: homogenous at magkakaiba.
yugto isang bahagi ng isang sistema na naiiba sa pisikal at mga katangian ng kemikal mula sa iba pang bahagi ng system at pinaghihiwalay mula sa kanila ng interface. Ang mga single phase system ay tinatawag mga homogenous na sistema, mula sa ilang mga yugto - magkakaiba. Ang isang halimbawa ng isang homogenous na sistema ay maaaring hangin, na isang halo ng mga sangkap (nitrogen, oxygen, atbp.) na nasa parehong bahagi ng gas. Ang suspensyon ng chalk (solid) sa tubig (liquid) ay isang halimbawa ng heterogenous two-phase system.
Alinsunod dito, ang mga reaksyon kung saan ang mga nakikipag-ugnay na sangkap ay nasa parehong yugto ay tinatawag homogenous na reaksyon. Ang pakikipag-ugnayan ng mga sangkap sa naturang mga reaksyon ay nangyayari sa buong dami ng espasyo ng reaksyon.
Ang mga heterogenous na reaksyon ay kinabibilangan ng mga reaksyong nagaganap sa hangganan ng bahagi. Ang isang halimbawa ng isang heterogenous na reaksyon ay ang reaksyon ng zinc (solid phase) na may hydrochloric acid solution (liquid phase). Sa isang heterogenous system, ang reaksyon ay palaging nangyayari sa interface sa pagitan ng dalawang phase, dahil dito lamang ang mga reacting substance na nasa iba't ibang phase ay maaaring magbanggaan sa isa't isa.
Ang mga reaksiyong kemikal ay karaniwang nakikilala sa pamamagitan ng kanilang molekularidad, mga. ayon sa bilang ng mga molekula na kasangkot sa bawat elementarya na pagkilos ng pakikipag-ugnayan . Sa batayan na ito, ang mga reaksyon ay nakikilala monomolecular, bimolecular at trimolecular.
Monomolecular tinatawag na mga reaksyon kung saan ang elementarya ay isang kemikal na pagbabagong-anyo ng isang molekula , Halimbawa:
Bimolecular isinasaalang-alang mga reaksyon kung saan nangyayari ang elementarya kapag nagbanggaan ang dalawang molekula, halimbawa:
AT trimolecular mga reaksyon, ang isang elementarya na aksyon ay isinasagawa kasama ang sabay-sabay na banggaan ng tatlong molekula, halimbawa:
Ang banggaan ng higit sa tatlong mga molekula sa parehong oras ay halos hindi malamang, samakatuwid ang mga reaksyon ng mas malaking molekularidad ay hindi nangyayari sa pagsasanay.
Ang mga rate ng mga reaksiyong kemikal ay maaaring mag-iba nang malaki. Ang mga reaksiyong kemikal ay maaaring magpatuloy nang napakabagal, para sa kabuuan mga panahong heolohikal, tulad ng weathering mga bato, na kung saan ay ang pagbabago ng aluminosilicates:
K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 + CO 2 + 2H 2 O → K 2 CO 3 + 4SiO 2 + Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O.
orthoclase - feldspar potash quartz. buhangin kaolinit (clay)
Ang ilang mga reaksyon ay nagpapatuloy halos kaagad, halimbawa, ang pagsabog ng itim na pulbos, na isang pinaghalong karbon, asupre at nitrate:
3C + S + 2KNO 3 = N 2 + 3CO 2 + K 2 S.
Ang rate ng isang chemical reaction ay isang quantitative measure ng intensity ng paglitaw nito.
Sa pangkalahatan sa ilalim ng bilis ng isang kemikal na reaksyon maunawaan ang bilang ng mga elementarya na reaksyon na nagaganap sa bawat yunit ng oras sa isang yunit ng espasyo ng reaksyon.
Dahil para sa mga homogenous na proseso ang puwang ng reaksyon ay ang dami ng daluyan ng reaksyon, kung gayon
para sa mga homogenous na reaksyon kasama Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay tinutukoy ng dami ng isang sangkap na nag-react sa bawat yunit ng oras bawat yunit ng dami.
Isinasaalang-alang na ang halaga ng isang sangkap na nilalaman sa isang tiyak na dami ay nagpapakilala sa konsentrasyon ng isang sangkap, kung gayon
Ang rate ng reaksyon ay isang halaga na nagpapakita ng pagbabago sa konsentrasyon ng molar ng isa sa mga sangkap sa bawat yunit ng oras.
Kung, sa pare-pareho ang dami at temperatura, ang konsentrasyon ng isa sa mga reactant ay bumababa mula sa kasama 1 hanggang kasama 2 para sa isang yugto ng panahon mula sa t 1 hanggang t 2 , pagkatapos, alinsunod sa kahulugan, ang rate ng reaksyon para sa isang naibigay na tagal ng panahon (average na rate ng reaksyon) ay katumbas ng:
Karaniwan, para sa mga homogenous na reaksyon, ang sukat ng rate V[mol/l s].
Dahil para sa mga heterogenous na reaksyon ang espasyo ng reaksyon ay ibabaw , kung saan nagaganap ang reaksyon, pagkatapos ay para sa mga heterogenous na reaksiyong kemikal, ang rate ng reaksyon ay tumutukoy sa unit area ng ibabaw kung saan nagaganap ang reaksyon. Alinsunod dito, ang average na rate ng isang heterogenous na reaksyon ay may anyo:
saan S ay ang surface area kung saan nagaganap ang reaksyon.
Ang dimensyon ng rate para sa mga heterogenous na reaksyon ay [mol/l s m 2 ].
Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon ay nakasalalay sa isang bilang ng mga salik:
ang likas na katangian ng mga reactant;
konsentrasyon ng mga reactant;
presyon (para sa mga sistema ng gas);
temperatura ng system;
ibabaw na lugar (para sa mga heterogenous system);
ang pagkakaroon ng isang katalista sa sistema at iba pang mga kadahilanan.
Dahil ang bawat pakikipag-ugnayan ng kemikal ay resulta ng mga banggaan ng butil, ang pagtaas ng konsentrasyon (ang bilang ng mga particle sa isang naibigay na dami) ay humahantong sa mas madalas na banggaan, at bilang resulta, sa pagtaas ng rate ng reaksyon. Ang pag-asa ng rate ng mga reaksiyong kemikal sa mga konsentrasyon ng molar ng mga reactant ay inilarawan ng pangunahing batas ng kinetika ng kemikal - batas ng kumikilos na masa , na binuo noong 1865 ni N.N. Beketov at noong 1867 ni K.M. Guldberg at P. Waage.
Batas ng kumikilos na masa nagbabasa: ang rate ng isang elementarya na kemikal na reaksyon sa isang pare-parehong temperatura ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga molar na konsentrasyon ng mga reactant sa mga kapangyarihan na katumbas ng kanilang mga stoichiometric coefficients.
Ang equation na nagpapahayag ng pag-asa ng rate ng reaksyon sa konsentrasyon ng bawat sangkap ay tinatawag kinetic equation ng reaksyon .
Dapat tandaan na ang batas ng mass action ay ganap na naaangkop lamang sa pinakasimpleng homogenous na reaksyon. Kung ang reaksyon ay nagpapatuloy sa ilang mga yugto, kung gayon ang batas ay may bisa para sa bawat isa sa mga yugto, at ang rate ng isang kumplikadong proseso ng kemikal ay tinutukoy ng rate ng pinakamabagal na reaksyon, na yugto ng paglilimita ang buong proseso.
Sa pangkalahatang kaso, kung ang isang elementarya na reaksyon ay pumasok nang sabay-sabay t mga molekula ng sangkap PERO at n mga molekula ng sangkap AT:
mPERO + nAT = Sa,
pagkatapos ay ang equation para sa rate ng reaksyon (kinetic equation) mukhang:
saan k ay ang koepisyent ng proporsyonalidad, na tinatawag na palagiang rate kemikal na reaksyon; [ PERO PERO; [B] ay ang molar concentration ng isang substance B; m at n ay mga stoichiometric coefficient sa equation ng reaksyon.
Maintindihan pisikal na kahulugan ng pare-pareho ang rate ng reaksyon , ay dapat kunin sa mga equation sa itaas para sa konsentrasyon ng mga reactant [ PERO] = 1 mol/l at [ AT] = 1 mol/l (o itumbas ang kanilang produkto sa pagkakaisa), at pagkatapos ay:
Samakatuwid ito ay malinaw na pare-pareho ang rate ng reaksyon k ay katumbas ng bilang sa rate ng reaksyon kung saan ang mga konsentrasyon ng mga reactant (o ang kanilang produkto sa kinetic equation) ay katumbas ng pagkakaisa.
Ang bilis ng reaksyon ay pare-pareho k depende sa likas na katangian ng mga reactant at temperatura, ngunit hindi nakasalalay sa halaga ng konsentrasyon ng mga reactant.
Para sa mga heterogenous na reaksyon, ang konsentrasyon ng solid phase ay hindi kasama sa expression para sa rate ng isang kemikal na reaksyon.
Halimbawa, sa reaksyon ng methane synthesis:
Kung ang reaksyon ay nagpapatuloy sa yugto ng gas, kung gayon ang isang pagbabago sa presyon sa system ay may makabuluhang epekto sa rate nito, dahil ang isang pagbabago sa presyon sa yugto ng gas ay humahantong sa isang proporsyonal na pagbabago sa konsentrasyon. Kaya, ang pagtaas ng presyon ay humahantong sa isang proporsyonal na pagtaas sa konsentrasyon, at ang pagbaba ng presyon, ayon sa pagkakabanggit, ay binabawasan ang konsentrasyon ng gaseous reactant.
Ang isang pagbabago sa presyon ay halos hindi nakakaapekto sa konsentrasyon ng likido at solidong mga sangkap (ang condensed state of matter) at hindi nakakaapekto sa rate ng mga reaksyon na nagaganap sa likido o solidong mga phase.
Ang mga reaksiyong kemikal ay isinasagawa dahil sa banggaan ng mga particle ng mga tumutugon na sangkap. Gayunpaman, hindi lahat ng banggaan ng mga reactant particle ay mabisa , ibig sabihin. humahantong sa pagbuo ng mga produkto ng reaksyon. Mga particle lamang na may mas mataas na enerhiya aktibong mga particle may kakayahang magsagawa ng isang kemikal na reaksyon. Sa pagtaas ng temperatura, ang kinetic energy ng mga particle ay tumataas at ang bilang ng mga aktibong particle ay tumataas, samakatuwid, ang rate ng mga proseso ng kemikal ay tumataas.
Natutukoy ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa temperatura tuntunin ni van't Hoff : para sa bawat 10 0 C na pagtaas ng temperatura, ang bilis ng isang kemikal na reaksyon ay tumataas ng dalawa hanggang apat na beses.
V Ang 1 ay ang rate ng reaksyon sa paunang temperatura ng system t 1 , V Ang 2 ay ang rate ng reaksyon sa huling temperatura ng system t 2 ,
Ang γ ay ang temperature coefficient ng reaksyon (van't Hoff coefficient), katumbas ng 2÷4.
Ang pag-alam sa halaga ng koepisyent ng temperatura γ ay ginagawang posible upang makalkula ang pagbabago sa rate ng reaksyon sa pagtaas ng temperatura mula sa T 1 hanggang T 2. Sa kasong ito, maaari mong gamitin ang formula:
Malinaw, habang tumataas ang temperatura, pag-unlad ng aritmetika ang bilis ng reaksyon ay tumataas nang husto. Ang epekto ng temperatura sa rate ng reaksyon ay mas malaki higit na halaga koepisyent ng temperatura ng reaksyon g.
Dapat tandaan na ang panuntunan ng van't Hoff ay tinatayang at naaangkop lamang para sa tinatayang pagtatasa ng epekto ng maliliit na pagbabago sa temperatura sa bilis ng reaksyon.
Ang enerhiya na kinakailangan para sa mga reaksyon upang magpatuloy ay maaaring ibigay iba't ibang impluwensya(init, liwanag, kuryente, radiation ng laser, plasma, radioactive radiation, mataas na presyon atbp.).
Ang mga reaksyon ay maaaring uriin sa thermal, photochemical, electrochemical, radiation-chemical atbp. Sa lahat ng mga impluwensyang ito, tumataas ang proporsyon ng mga aktibong molekula, na may enerhiya na katumbas o mas malaki kaysa ang pinakamababang enerhiya na kinakailangan para sa pakikipag-ugnayang ito E min.
Kapag nagbanggaan ang mga aktibong molekula, ang tinatawag na activated complex , kung saan nagaganap ang muling pamamahagi ng mga atomo.
Ang enerhiya na kinakailangan upang mapataas ang average na enerhiya ng mga molekula ng mga tumutugon na sangkap sa enerhiya ng activated complex ay tinatawag na activation energy Ea.
Ang enerhiya ng pag-activate ay maaaring ituring bilang ilang karagdagang enerhiya na dapat makuha ng mga molekula ng reactant upang mapagtagumpayan ang isang tiyak na hadlang sa enerhiya . Kaya, E a ra sa pagkakaiba sa pagitan ng average na enerhiya ng mga reacting particle E ref at ang enerhiya ng activated complex E min. Ang activation energy ay tinutukoy ng likas na katangian ng mga reactant. Ibig sabihin E a saklaw mula 0 hanggang 400 kJ. Kung ang halaga E a lumampas sa 150 kJ, kung gayon ang gayong mga reaksyon ay halos hindi nagpapatuloy sa mga temperatura na malapit sa pamantayan.
Ang pagbabago sa enerhiya ng isang sistema sa panahon ng isang reaksyon ay maaaring graphic na kinakatawan gamit ang sumusunod na diagram ng enerhiya (Larawan 6.1).
|
kanin. 6.1. Energy diagram ng isang exothermic reaction:
Ang E ref ay ang average na enerhiya ng mga paunang sangkap; Ang E prod ay ang average na enerhiya ng mga produkto ng reaksyon; Ang E min ay ang enerhiya ng activated complex; E act - activation energy; ΔH p - thermal effect ng isang kemikal na reaksyon
Makikita mula sa diagram ng enerhiya na ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaga ng enerhiya ng mga produkto ng reaksyon at ang enerhiya ng mga panimulang sangkap ay magiging thermal effect ng reaksyon.
E prod. – E ref. \u003d ΔH p.
Ayon kay ang Arrhenius equation, mas mataas ang halaga ng activation energy E kumilos, mas ang rate constant ng isang kemikal na reaksyon k depende sa temperatura:
E- activation energy (J/mol),
R ay ang unibersal na gas constant,
T ay ang temperatura sa K,
PERO- Arrhenius pare-pareho,
e\u003d 2.718 - ang base ng natural logarithms.
Mga katalista- Ito ay mga sangkap na nagpapataas ng bilis ng isang kemikal na reaksyon. Nakikipag-ugnayan sila sa mga reagents upang bumuo ng isang intermediate tambalang kemikal at inilabas sa dulo ng reaksyon. Ang epekto ng mga katalista sa mga reaksiyong kemikal ay tinatawag catalysis.
Halimbawa, ang pinaghalong aluminyo na pulbos at mala-kristal na yodo sa temperatura ng silid ay hindi nagpapakita ng kapansin-pansing mga palatandaan ng pakikipag-ugnayan, ngunit ang isang patak ng tubig ay sapat na upang maging sanhi ng isang marahas na reaksyon:
Makilala homogenous catalysis (ang katalista ay bumubuo ng isang homogenous na sistema na may mga reactant, halimbawa, isang halo ng gas) at magkakaiba catalysis (ang catalyst at ang mga reactant ay nasa iba't ibang yugto at ang catalytic na proseso ay nagaganap sa interface).
Upang ipaliwanag ang mekanismo ng homogenous catalysis pinakalaganap natanggap intermediate na teorya (iminungkahi ng French researcher na Sabatier at binuo sa mga gawa ng Russian scientist na si N.D. Zelinsky). Ayon sa teoryang ito, isang mabagal na proseso, tulad ng isang reaksyon:
sa pagkakaroon ng isang katalista, ito ay nagpapatuloy nang mabilis, ngunit sa dalawang yugto. Sa unang yugto ng proseso, nabuo ang isang intermediate compound ng isa sa mga reactant na may katalista Isang pusa.
Unang yugto:
A + kat = A.∙. pusa.
Ang resultang compound sa ikalawang yugto ay bumubuo ng isang activated complex na may isa pang reagent [ A.∙.kat.∙.B], na nagiging panghuling produkto AB na may pagbabagong-buhay ng katalista si kat.
Pangalawang yugto:
A.∙.kat + B = = AB + kat.
Ang intermediate na pakikipag-ugnayan ng catalyst sa mga reagents ay nagdidirekta sa proseso sa bagong daan, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mababang hadlang sa enerhiya. kaya, ang mekanismo ng pagkilos ng mga catalyst ay nauugnay sa isang pagbawas sa activation energy ng reaksyon dahil sa pagbuo ng mga intermediate compound.
Ang isang halimbawa ay isang mabagal na reaksyon:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3 dahan dahan.
Sa pang-industriyang paraan ng nitrous para sa paggawa ng sulfuric acid, ang nitric oxide (II) ay ginagamit bilang isang katalista, na makabuluhang nagpapabilis sa reaksyon:
Ang heterogenous catalysis ay malawakang ginagamit sa mga proseso ng pagdadalisay ng langis. Ang mga catalyst ay platinum, nickel, aluminum oxide, atbp. Hydrogenation mantika tumatakbo sa isang nickel catalyst (nickel sa diatomaceous earth), atbp.
Ang isang halimbawa ng heterogenous catalysis ay ang oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3 sa isang V 2 O 5 catalyst sa paggawa ng sulfuric acid sa pamamagitan ng contact method.
Ang mga sangkap na nagpapataas ng aktibidad ng isang katalista ay tinatawag mga promotor (o mga activator). Sa kasong ito, ang mga promotor mismo ay maaaring walang mga katangian ng catalytic.
Mga catalytic poison - banyagang bagay sa pinaghalong reaksyon, na humahantong sa bahagyang o kumpletong pagkawala ng aktibidad ng katalista. Kaya, bakas ng posporus at arsenic sanhi mabilis na pagkawala catalyst V 2 O 5 aktibidad sa oksihenasyon ng SO 2 hanggang SO 3.
Marami sa mga pinakamahalagang industriya ng kemikal, tulad ng paggawa ng sulfuric acid, ammonia, nitric acid, synthetic rubber, isang bilang ng mga polimer, atbp., ay isinasagawa sa pagkakaroon ng mga catalyst.
Ang mga biochemical reaction sa mga organismo ng halaman at hayop ay pinabilis mga biochemical catalyst – mga enzyme.
Matalas posibleng pabagalin ang kurso ng mga hindi kanais-nais na proseso ng kemikal sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga espesyal na sangkap sa medium ng reaksyon - mga inhibitor. Halimbawa, upang mapabagal ang hindi kanais-nais na mga proseso ng pagkasira ng kaagnasan ng mga metal, ang iba't ibang mga pamamaraan ay malawakang ginagamit. mga inhibitor ng kaagnasan ng metal .
6.1.1. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili ng kaalaman sa teorya
sa paksang "Chemical kinetics"
1. Ano ang pinag-aaralan ng chemical kinetics?
2. Ano ang karaniwang nauunawaan ng terminong "reagents"?
3. Ano ang karaniwang nauunawaan ng terminong "mga produkto ng reaksyon"?
4. Paano ipinahihiwatig ang mga reversible na proseso sa mga reaksiyong kemikal?
5. Ano ang karaniwang nauunawaan ng terminong "activated complex"?
6. Ano ang elementarya na reaksyon?
7. Anong mga reaksyon ang itinuturing na kumplikado?
8. Anong yugto ng mga reaksyon ang tinatawag na yugto ng paglilimita?
9. Tukuyin ang konsepto ng "phase"?
10. Anong mga sistema ang itinuturing na homogenous?
11. Anong mga sistema ang itinuturing na heterogenous?
12. Magbigay ng mga halimbawa ng mga homogenous system.
13. Magbigay ng mga halimbawa ng heterogenous system.
14. Ano ang itinuturing na "molecularity" ng reaksyon?
15. Ano ang ibig sabihin ng terminong "rate ng isang kemikal na reaksyon"?
16. Magbigay ng mga halimbawa ng mabilis at mabagal na reaksyon.
17. Ano ang ibig sabihin ng terminong "rate ng isang homogenous na kemikal na reaksyon"?
18. Ano ang ibig sabihin ng terminong "rate ng isang heterogenous chemical reaction"?
19. Anong mga salik ang tumutukoy sa bilis ng isang kemikal na reaksyon?
20. Bumuo ng pangunahing batas ng kinetika ng kemikal.
21. Ano ang rate constant ng mga reaksiyong kemikal?
22. Sa anong mga kadahilanan nakasalalay ang pare-pareho ng rate ng mga reaksiyong kemikal?
23. Ang konsentrasyon ng anong mga sangkap ang hindi kasama sa kinetic equation ng mga reaksiyong kemikal?
24. Paano nakadepende ang rate ng isang kemikal na reaksyon sa presyon?
25. Paano nakadepende sa temperatura ang bilis ng isang kemikal na reaksyon?
26. Paano nabuo ang Van't Hoff Rule?
27. Ano ang "coefficient ng temperatura ng isang kemikal na reaksyon"?
28. Tukuyin ang terminong "activation energy".
29. Ibigay ang kahulugan ng konsepto ng "catalyst of a chemical reaction"?
30. Ano ang homogenous catalysis?
31. Ano ang heterogenous catalysis?
32. Paano ipinaliwanag ang mekanismo ng pagkilos ng isang catalyst sa homogenous catalysis?
33. Magbigay ng mga halimbawa ng catalytic reactions.
34. Ano ang mga enzyme?
35. Ano ang mga promoter?
6.1.2. Mga halimbawa ng paglutas ng mga karaniwang problema
sa paksang "Chemical kinetics"
Halimbawa 1. Ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa ibabaw na lugar ng contact ng mga reactant:
1) sulfuric acid na may solusyon ng barium chloride,
2) pagkasunog ng hydrogen sa chlorine,
3) sulfuric acid na may potassium hydroxide solution,
4) pagkasunog ng bakal sa oxygen.
Ang rate ng mga heterogenous na reaksyon ay nakasalalay sa ibabaw na lugar ng contact ng mga tumutugon na sangkap. Kabilang sa mga reaksyon sa itaas, ang heterogenous na reaksyon, i.e. nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng iba't ibang mga phase, ay ang reaksyon ng pagkasunog ng bakal (solid phase) sa oxygen (gas phase).
Sagot. 3.
Halimbawa 2 Paano magbabago ang rate ng reaksyon?
2H 2 (g) + O 2 (G) \u003d 2H 2 O (g)
kapag nadoble ang konsentrasyon ng mga panimulang sangkap?
Isulat natin ang kinetic equation ng reaksyon, na nagtatatag ng pag-asa ng rate ng reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant:
V 1 = k [H 2 ] 2 [О 2 ].
Kung ang mga konsentrasyon ng mga paunang sangkap ay nadagdagan ng 2 beses, ang kinetic equation ay kukuha ng anyo:
V 2 = k (2 [H 2 ]) 2 2 [О 2 ] = 8 k [H 2 ] 2 [О 2 ], ibig sabihin.
Sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng mga panimulang sangkap sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng dalawa, ang rate ng reaksyong ito ay tumaas ng isang kadahilanan ng 8.
Sagot. walo.
Halimbawa 3 Paano magbabago ang rate ng reaksyon kung ang kabuuang presyon sa CH 4 (G) + 2O 2 (G) \u003d CO 2 (G) + 2H 2 O (G) na sistema ay nabawasan ng 5 beses?
Alinsunod sa kinetic equation ng reaksyon, ang rate ng reaksyong ito ay matutukoy ng:
V 1 = k[CH 4] [O 2] 2.
Kung ang presyon ay nabawasan ng isang kadahilanan ng lima, ang konsentrasyon ng bawat isa sa mga gas na sangkap ay bababa din ng isang kadahilanan ng lima. Ang kinetic equation ng reaksyon sa ilalim ng mga kondisyong ito ay ang mga sumusunod:
matutukoy na ang rate ng reaksyon ay bumaba ng 125 beses.
Sagot. 125.
Halimbawa 4 Paano magbabago ang rate ng isang reaksyon na nailalarawan sa koepisyent ng temperatura ng reaksyon na 3 kung ang temperatura sa system ay tumaas mula 20 hanggang 60°C?
Desisyon. Ayon sa tuntunin ng van't Hoff
Sa pagtaas ng temperatura ng 40 0 C, ang rate ng reaksyong ito ay tumaas ng 81 beses
Sagot. 81.
6.1.3. Mga tanong at pagsasanay para sa paghahanda sa sarili
Ang bilis ng mga reaksiyong kemikal
1. Depende sa pisikal na estado ng mga reactant, ang mga kemikal na reaksyon ay nahahati sa:
1) exothermic at endothermic,
2) nababaligtad at hindi maibabalik,
3) catalytic at non-catalytic,
4) homogenous at heterogenous.
2. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinibigay ang mga homogenous na reaksyon:
3. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero, kung saan ibinigay ang mga expression na maaaring magamit upang kalkulahin ang rate ng isang homogenous na reaksyon:
4. Ang yunit ng pagsukat ng rate ng isang homogenous na reaksyon ay maaaring:
1) mol/l s,
3) mol/l ,
4) l/mol s.
5. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinibigay ang mga patas na expression. Sa panahon ng isang homogenous na reaksyon
PERO + 2B® 2 C + D:
1) konsentrasyon PERO at AT ay bumababa
2) konsentrasyon Sa mas mabilis na tumataas kaysa sa konsentrasyon D,
4) konsentrasyon AT mas mabilis na bumababa kaysa sa konsentrasyon PERO,
8) ang rate ng reaksyon ay nananatiling pare-pareho.
6. Anong numero ang nagpapakita ng linya na wastong sumasalamin sa pagbabago sa oras ng konsentrasyon ng sangkap na nabuo sa reaksyon:
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Pagbabago sa oras ng konsentrasyon ng panimulang sangkap sa reaksyon na nagpapatuloy hanggang sa katapusan, tama inilalarawan ng kurba ang:
|
|
|
|
|
|
9. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinibigay ang mga reaksyon, ang rate nito hindi nakadepende sa anong sangkap ito kinakalkula?
10. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero, kung saan ibinibigay ang mga salik na nakakaapekto sa bilis ng reaksyon:
1) ang likas na katangian ng mga reactant,
2) konsentrasyon ng mga reactant,
4) temperatura ng sistema ng reaksyon,
8) ang pagkakaroon ng isang katalista sa sistema ng reaksyon.
11. Ang pangunahing batas ng kinetika ng kemikal ay nagtatatag ng pagtitiwala sa bilis ng reaksyon sa:
1) temperatura ng mga reactant,
2) mga konsentrasyon ng mga reactant,
3) ang likas na katangian ng mga reactant,
4) oras ng reaksyon.
12. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang pahayag. Mga kinetika ng kemikal:
1) seksyon ng pisika,
2) pag-aaral ng rate ng isang kemikal na reaksyon,
4) gumagamit ng batas ng mass action,
8) pinag-aaralan ang pag-asa ng rate ng mga reaksyon sa mga kondisyon para sa kanilang paglitaw.
13. Ya.Kh. Van't Hoff:
1) unang nagwagi Nobel Prize sa chemistry,
2) pinag-aralan ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa temperatura,
4) pinag-aralan ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa konsentrasyon ng mga sangkap,
8) bumalangkas ng batas ng aksyong masa.
14. Sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang reaksyon ay nagpapatuloy nang mas mabilis:
1) Ca + H 2 O ®
3) Mg + H 2 O ®
4) Zn + H 2 O ®
15. Ang rate ng hydrogen evolution ay ang pinakamataas sa reaksyon:
1) Zn + HCl (5% na solusyon) ®
2) Zn + HCl (10% solusyon) ®
3) Zn + HCl (15% solusyon) ®
4) Zn + HCl (30% solusyon) ®
16. Konsentrasyon ng reactant hindi nakakaapekto sa rate ng reaksyon, kung ang sangkap na ito sa reaksyon ay kinuha sa:
1) solidong estado,
2) estado ng gas,
3) natunaw na estado.
17. Kalkulahin average na bilis reaksyon A + B = C (mol / l × s), kung alam na ang paunang konsentrasyon A ay 0.8 mol / l, at pagkatapos ng 10 segundo ito ay naging 0.6 mol / l.
1) 0,2, 2) 0,01, 3) 0,1, 4) 0,02.
18. Ilang mol / l ang nagbawas ng mga konsentrasyon ng mga sangkap A at B sa reaksyon A + 2B® 3 C kung ito ay kilala na sa parehong oras ang konsentrasyon Sa nadagdagan ng 4.5 mol/l?
D Sa AD Sa B
19. Kalkulahin ang average na rate ng reaksyon 2CO + O 2 ® 2CO 2 (mol / l × s), kung alam na ang paunang konsentrasyon ng CO ay 0.60 mol / l, at pagkatapos ng 10 segundo ito ay naging 0.15 mol / l . Sa ilang mol/l nagbago ang konsentrasyon ng CO 2 sa panahong ito?
3) 0,045; 0,045,
20. Sa ilang degrees dapat painitin ang sistema upang ang rate ng reaksyon na nagaganap dito ay tumaas ng 2-4 na beses?
1) 150, 2) 10, 3) 200, 4) 50.
21. Ang bilis ng reaksyon sa 20°C ay 0.2 mol/l×s. Tukuyin ang rate ng reaksyon sa 60°C (mol/l×s) kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 3.
1) 16,2, 2) 32,4, 3) 8,1, 4) 4,05.
22. Empirical na pag-asa ng rate ng reaksyon sa temperatura tama sumasalamin sa equation:
23. Ang bilis ng reaksyon sa 20°C ay 0.08 mol/l×s. Kalkulahin ang rate ng reaksyon sa 0°C (mol/l×s) kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 2.
1) 0,16, 2) 0,04, 3) 0,02, 4) 0,002.
24. Ilang beses tataas ang rate ng reaksyon sa pagtaas ng temperatura ng 40 ° C, kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 3?
1) 64, 2) 243, 3) 81, 4) 27.
25. Gaano karaming mga degree ang dapat na itaas ang temperatura upang ang rate ng reaksyon ay tumaas ng 64 na beses kung ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon ay 4?
1) 60, 2) 81, 3) 27, 4) 30.
26. Kalkulahin ang koepisyent ng temperatura ng rate ng reaksyon, kung alam na kapag tumaas ang temperatura ng 50 ° C, ang rate ng reaksyon ay tumataas ng 32 beses.
1) 3, 2) 2, 3) 4, 4) 2,5.
27. Ang dahilan para sa pagtaas ng rate ng reaksyon sa pagtaas ng temperatura ay isang pagtaas sa:
1) ang bilis ng paggalaw ng mga molekula,
2) ang bilang ng mga banggaan sa pagitan ng mga molekula,
3) mga proporsyon ng mga aktibong molekula,
4) ang katatagan ng mga molekula ng mga produkto ng reaksyon.
28. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero, kung saan ibinibigay ang mga reaksyon, kung saan ang MnO 2 ay isang katalista:
1) 2KClO 3 ® 2KCl + 3O 2,
2) 2Al + 3I 2 ® 2AlI 3 ,
4) 2H 2 O 2 ® 2H 2 O + O 2,
8) 2SO 2 + O 2 ® 2SO 3.
29. Ipahiwatig ang bilang o dami ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Sa tulong ng mga catalytic na reaksyon sa industriya ay nakatanggap ng:
1) hydrochloric acid,
2) sulfuric acid,
4) ammonia,
8) nitric acid.
30. Ipahiwatig ang bilang o dami ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Catalyst:
1) nakikilahok sa reaksyon,
2) ginagamit lamang sa solid state,
4) ay hindi natupok sa panahon ng reaksyon,
8) sa komposisyon nito ay kinakailangang naglalaman ng isang metal na atom.
31. Ipahiwatig ang bilang o dami ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Ang mga sumusunod ay ginagamit bilang mga katalista:
32. Ang mga sangkap na nagpapababa sa aktibidad ng isang katalista ay tinatawag na:
1) mga tagapagtaguyod,
2) mga regenerator,
3) mga inhibitor,
4) catalytic poisons.
33. Catalytic ay hindi reaksyon:
1) (C 6 H 10 O 5) n + n H2O® n C6H12O6,
selulusa
2) 2SO 2 + O 2 ® 2SO 3,
3) 3H 2 + N 2 ® 2NH 3,
4) NH 3 + HCl ® NH 4 Cl.
34. Sa ilalim ng anong numero ibinigay ang equation ng homogenous catalysis:
35. Ang mekanismo ng pagkilos ng katalista ay wastong sumasalamin sa pahayag. Catalyst:
1) pagtaas kinetic energy mga paunang particle, pinapataas ang bilang ng kanilang mga banggaan,
2) mga form na may mga panimulang sangkap na mga intermediate compound na madaling ma-convert sa panghuling mga sangkap,
3) nang hindi nakikipag-ugnay sa mga panimulang sangkap, nagtuturo sa reaksyon sa isang bagong landas,
4) pagpapababa ng kinetic energy ng mga paunang particle, pinatataas ang bilang ng kanilang mga banggaan.
36. Ang papel ng isang promoter sa isang catalytic reaction ay na ito ay:
1) binabawasan ang aktibidad ng katalista,
2) pinatataas ang aktibidad ng katalista,
3) nagtutulak ng reaksyon sa nais na direksyon,
4) pinoprotektahan ang catalyst mula sa catalytic poisons.
37. Mga Enzyme:
1) biological catalysts,
2) may likas na protina,
4) hindi naiiba sa pagtitiyak ng aksyon,
8) mapabilis ang mga proseso ng biochemical sa mga buhay na organismo.
38. Ang reaksyon ay magkakaiba:
39. Ipahiwatig ang bilang o dami ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Upang mapataas ang rate ng pagkasunog ng karbon: C + O 2 ® CO 2, dapat mong:
1) dagdagan ang konsentrasyon ng O 2,
2) dagdagan ang konsentrasyon ng karbon,
4) gilingin ang karbon,
8) dagdagan ang konsentrasyon ng carbon dioxide.
40. Kung ang reactant A ay kinuha sa reaksyon: A t + X gas ® sa solid state, kung gayon ang rate ng reaksyon ay apektado ng:
1) konsentrasyon A,
2) ang ibabaw na lugar ng contact A na may X,
4) molar mass A,
8) ang konsentrasyon ng sangkap X.
41. Ang dimensyon ng rate ng isang heterogenous na reaksyon ay:
1) mol / l, 2) mol / cm 3 × s,
3) mol / l × s 4) mol / cm 2 × s.
42. Ipahiwatig ang bilang o dami ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Ang prinsipyo ng fluidized bed ay ginagamit:
1) upang madagdagan ang contact surface ng mga reagents,
2) kapag nagpapaputok ng mga pyrite,
4) sa panahon ng catalytic cracking ng mga produktong petrolyo,
8) upang muling buuin ang aktibidad ng katalista.
43. ang pinakamaliit
1) Na + H 2 O ® 2) Ca + H 2 O ®
3) K + H 2 O ® 4) Mg + H 2 O ®
44. Ang graph ay nagpapakita ng mga diagram ng enerhiya ng mga di-catalytic at catalytic na reaksyon ng agnas ng hydrogen iodine. Ang pagbabago sa activation energy ay sumasalamin sa energy segment:
1) b, 2) c, 3) d, 4) b–c.
45. ang pinakadakila ang activation energy ay ang reaksyon na inilarawan ng scheme:
1) AgNO 3 + KCl ® AgCl + KNO 3,
2) BaCl 2 + K 2 SO 4 ® BaSO 4 + 2KCl,
3) 2Na + 2H 2 O ® 2NaOH + 2H 2,
6.2. balanse ng kemikal.
Kasama ng halos hindi maibabalik na mga reaksiyong kemikal:
СaCl 2 + 2AgNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + 2AgCl ↓ at iba pa.
Maraming proseso ang nalalaman kapag ang pagbabagong kemikal ay hindi umabot sa dulo nito, ngunit lumilitaw ang isang pinaghalong ekwilibriyo ng lahat ng kalahok at mga produkto ng reaksyon, na parehong nasa kaliwa at kanang bahagi ng stoichiometric reaction equation. Kaya, sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, ang system ay nababaligtad:
Isaalang-alang ang mga tampok ng daloy ng mga nababagong proseso sa halimbawa ng isang sistema na, sa pangkalahatan, ay may anyo:
Sa kondisyon na ang direktang → at reverse ← na mga reaksyon ay nagpapatuloy sa isang yugto, ayon sa batas ng mass action, ang mga halaga ng mga bilis para sa direktang ( V tuwid) at baligtad ( V arr) ang mga reaksyon ay inilalarawan ng mga sumusunod na kinetic equation:
saan k tuwid at k arr - rate constants, ayon sa pagkakabanggit, ng direkta at baligtad na mga reaksyon.
Sa paunang sandali ng oras (tingnan ang Fig. 6.2), ang mga konsentrasyon ng mga panimulang sangkap [A] at [B], at, dahil dito, ang rate ng direktang reaksyon, ay may pinakamataas na halaga. Ang mga konsentrasyon ng mga produkto ng reaksyon [C] at [D] at ang rate ng reverse reaction sa unang sandali ay katumbas ng zero. Sa kurso ng reaksyon, bumababa ang mga konsentrasyon ng mga reactant, na humahantong sa pagbaba sa rate ng pasulong na reaksyon. Ang mga konsentrasyon ng mga produkto ng reaksyon, at, dahil dito, ang rate ng reverse reaksyon ay tumaas. Sa wakas, darating ang isang punto kung saan ang mga rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon ay magiging pantay.
Ang estado ng sistema kung saan V tuwid = V arr tinawag ekwilibriyo ng kemikal. Ang balanseng ito ay pabago-bago , dahil ang isang two-way na reaksyon ay nagaganap sa system - sa pasulong ( A at B- mga reagents, C at D– mga produkto) at kabaliktaran ( A at B– mga produkto, C at D– reagents) mga direksyon.
V arr.
Oras ng reaksyon
kanin. 6.2. Ang pag-asa ng mga rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon
mula sa oras ng kanilang paglitaw.
Sa isang reversible system sa equilibrium, ang mga konsentrasyon ng lahat ng kalahok sa proseso ay tinatawag mga konsentrasyon ng ekwilibriyo, dahil ang parehong pasulong at baligtad na mga reaksyon ay patuloy na nagpapatuloy at sa parehong bilis.
Ang isang quantitative na katangian ng chemical equilibrium ay maaaring makuha gamit ang naaangkop kinetic equation :
Dahil pare-pareho ang rate constants ng mga reaksyon sa isang nakapirming temperatura, magiging pare-pareho din ang ratio
tinawag pare-pareho ang ekwilibriyong kemikal. Sa pamamagitan ng pag-equate ng mga tamang bahagi ng kinetic equation para sa direkta at baligtad na mga reaksyon, makakakuha tayo ng:
saan K p ay ang chemical equilibrium constant na ipinahayag sa mga tuntunin ng equilibrium concentrations ng mga kalahok sa reaksyon.
Ang chemical equilibrium constant ay ang ratio ng produkto ng mga konsentrasyon ng equilibrium ng mga produkto ng reaksyon sa produkto ng mga konsentrasyon ng equilibrium ng mga panimulang materyales sa kapangyarihan ng kanilang mga stoichiometric coefficient.
Halimbawa, para sa isang nababaligtad na reaksyon
Ang mga expression para sa equilibrium constant ay may anyo:
Kung dalawa o higit pang mga yugto ang kasangkot sa proseso ng pagbabagong-anyo ng kemikal, kung gayon ang expression para sa pare-parehong balanse ay dapat isaalang-alang lamang ang mga yugto kung saan ang mga pagbabago sa mga konsentrasyon ng mga reagents ay nangyayari. Halimbawa, sa expression para sa equilibrium constant para sa system
ang kabuuang bilang ng mga moles ng mga gas na sangkap bago at pagkatapos ng reaksyon ay nananatiling pare-pareho at ang presyon sa sistema ay hindi nagbabago. Ang ekwilibriyo sa sistemang ito ay hindi nagbabago sa presyon.
Impluwensya ng pagbabago ng temperatura sa paglipat ng ekwilibriyong kemikal.
Sa bawat nababaligtad na reaksyon, ang isa sa mga direksyon ay tumutugma sa isang exothermic na proseso, at ang isa sa isang endothermic. Kaya sa reaksyon ng ammonia synthesis, ang pasulong na reaksyon ay exothermic, at ang reverse reaction ay endothermic.
1) ang mga konsentrasyon ng H 2 , N 2 at NH 3 ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon,
3) ang bilang ng mga molekulang NH 3 na nabubulok sa bawat yunit ng oras ay katumbas ng kalahati ng kabuuang bilang ng mga molekulang H 2 at N 2 na nabuo sa panahong ito,
4) kabuuang bilang Ang mga molekula ng H 2 at N 2 na na-convert sa NH 3 bawat yunit ng oras ay katumbas ng bilang ng mga molekula ng NH 3 na nabuo sa parehong oras.
49. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Ang chemical equilibrium sa system: 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 ay lalabag sa:
1) pagbabawas ng presyon sa system,
2) pagpainit,
4) pagtaas sa konsentrasyon ng oxygen.
50. Ipahiwatig ang bilang o kabuuan ng mga conditional na numero kung saan ibinigay ang mga tamang sagot. Upang ilipat ang equilibrium sa system N 2 + 3H 2 2NH 3 ∆Н ˂0 sa kaliwa, kinakailangan:
1) ipasok ang H 2 sa system,
2) alisin ang NH 3 mula sa system,
4) dagdagan ang presyon,
8) taasan ang temperatura.
51. Upang ilipat ang equilibrium ng reaksyon 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 sa kanan, ito ay kinakailangan:
1) painitin ang sistema,
2) ipakilala ang O 2 sa system,
4) ipasok ang SO 3 sa system,
8) bawasan ang presyon sa system.
52. Panuntunan (prinsipyo) ng Le Chatelier hindi tugma pahayag:
1) ang pagtaas ng temperatura ay nagbabago ng ekwilibriyo patungo sa isang endothermic na reaksyon;
2) ang pagpapababa ng temperatura ay nagbabago ng ekwilibriyo patungo sa isang exothermic na reaksyon;
3) ang pagtaas ng presyon ay naglilipat ng ekwilibriyo patungo sa isang reaksyon na humahantong sa pagtaas ng dami;
N 2 + O 2 ∆Н ˂0.2H 2 O (singaw), 2NH 3 pusa. 3H2+N2. b,
2) k 1 H = k 2 2 ,
67. Sa equilibrium constant ( Kp) nakakaapekto sa:
1) presyon,
2) temperatura,
3) konsentrasyon,
4) katalista.
Ang gawain ay idinagdag sa site ng site: 2015-07-05">24. "> "> Mga senyales ng nababaligtad at hindi maibabalik na mga reaksyon. Pamantayan ng ekwilibriyo. Pananatili ng balanse. Prinsipyo ng Le Chatelier.
;color:#000000;background:#ffffff">1. Tinatawag ang reaksyon;color:#000000;background:#ffffff">reversible;color:#000000;background:#ffffff">, kung ang direksyon nito ay nakasalalay sa mga konsentrasyon ng mga sangkap na kalahok sa reaksyon. Halimbawa, N;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">2;color:#000000;background:#ffffff"> + 3H;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">2;color:#000000;background:#ffffff"> = 2NH;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">3;color:#000000;background:#ffffff"> sa mababang konsentrasyon ng ammonia sa pinaghalong gas at mataas na konsentrasyon ng nitrogen at hydrogen, ang ammonia ay nabuo; sa kabaligtaran, sa isang mataas na konsentrasyon ng ammonia, ito ay nabubulok, ang reaksyon ay napupunta sa kabaligtaran na direksyon. Sa pagkumpleto ng isang nababaligtad na reaksyon, ibig sabihin, sa pag-abot sa chemical equilibrium, ang sistema ay naglalaman ng parehong mga panimulang materyales at mga produkto ng reaksyon.
;color:#000000;background:#ffffff">Mga hindi maibabalik na reaksyon;color:#000000;background:#ffffff"> - mga reaksyon kung saan ang mga kinuhang substance ay ganap na na-convert sa mga produkto ng reaksyon na hindi tumutugon sa isa't isa sa ilalim ng mga partikular na kondisyon, halimbawa;background:#ffffff">, ;color:#000000;background:#ffffff">nasusunog;background:#ffffff"> ;kulay:#000000;background:#ffffff">hydrocarbon;background:#ffffff">, ;color:#000000;background:#ffffff">edukasyon;color:#000000;background:#ffffff">mababa ang paghihiwalay;background:#ffffff"> ;color:#000000;background:#ffffff">mga compound, precipitation, pagbuo ng mga gaseous substance.
">Balanse sa kemikal"> - ang estado ng system kung saan ang rate ng direktang reaksyon (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;vertical-align:sub">1 ">) ay katumbas ng rate ng reverse reaction (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;vertical-align:sub">2 ">). Sa chemical equilibrium, ang mga konsentrasyon ng mga substance ay nananatiling hindi nagbabago. Ang chemical equilibrium ay may dynamic na katangian: ang direkta at reverse reactions ay hindi humihinto sa equilibrium.
"> Ang estado ng chemical equilibrium ay quantitatively characterized by the equilibrium constant, which is the ratio of the constants of the straight line (" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">1 ">) at baligtarin ( " xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">2 ">) reaksyon.
" xml:lang="en-US" lang="en-US">K = K;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1/" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">2" xml:lang="en-US" lang="en-US">= ([C];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">c" xml:lang="en-US" lang="en-US"> [D];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">d" xml:lang="en-US" lang="en-US">) / ([A];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">a" xml:lang="en-US" lang="en-US"> [B];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">b" xml:lang="en-US" lang="en-US">)
"> Ang equilibrium constant ay depende sa temperatura at likas na katangian ng mga reacting substance. Kung mas malaki ang equilibrium constant, mas ang equilibrium ay inililipat patungo sa pagbuo ng mga direktang reaksyong produkto.
">paglipat ng ekwilibriyong kemikal.
"\u003e 1. Pagbabago sa konsentrasyon ng reactant. In-in
- "\u003e Ang pagtaas ng dulo ng ref in-in ay lumilipat sa kanan
- "> Ang pagtaas sa mga produkto ay maglilipat ng equilibrium sa kaliwa
">2. Presyon (para lang sa mga gas)
- ">Pagtaas ng pressure. Inililipat ang equilibrium side in-in sumasakop sa isang mas maliit na volume.
- "\u003e Ang pagbaba ng presyon ay naglilipat ng balanse patungo sa v-v na sumasakop sa mas malaking volume
"> 3. Temperatura.
- "> Para sa exothermic p-th increase. Lumilipat ang T sa kaliwa
- "> Para sa endothermic, ang pagtaas ng T ay lumilipat sa kanan.
- "> Ang mga catalyst ay hindi nakakaapekto sa chemical equilibrium, ngunit pinapabilis lamang ang simula nito
"> Prinsipyo ni Le Chatelier"> kung ang isang sistema sa isang estado ng dynamic na equilibrium ay apektado sa anumang paraan, kung gayon ang reaksyon na pumipigil sa epekto na ito ay higit na nakuha
" xml:lang="en-US" lang="en-US">N2+O2↔NO+ ∆H
" xml:lang="en-US" lang="en-US">→ t◦→
" xml:lang="en-US" lang="en-US">↓← ↓ t◦←
" xml:lang="en-US" lang="en-US"> ← p-