1. Що називають швидкістю хімічної реакції? У яких одиницях її вимірюють? Від яких чинників залежить?

2. Порівняйте поняття «швидкість руху» та «швидкість хімічної реакції». Що між ними спільного?

3. Які дві класифікації реакцій щодо агрегатного стану реагентів та за участю в них каталізатора ви можете запропонувати? Наведіть приклади таких реакцій, запишіть їхнє рівняння.

4. Сформулюйте закон чинних мас. Для яких реакцій він є справедливим?

5. Сформулюйте закон Вант-Гофф.

6. Що таке каталізатори? На які групи їх можна поділити? Де найефективніше можна використовувати інгібітори?

7. Що таке ферменти? Порівняйте їх із неорганічними каталізаторами. Назвіть сфери застосування ферментів.

8. Чому при обробці порізів та інших ран пероксидом водню спостерігається його бурхливе «закипання»?

9. Сухий хлор зберігають у залізних балонах. Вологий хлор руйнує залізо. Яку роль відіграє вода у цьому процесі?

10. Для реакції були взяті речовини за температури 40°С. Потім їх нагріли до 70°С. Як зміниться швидкість хімічної реакції, якщо температурний коефіцієнт її дорівнює 2?

11. Запишіть рівняння, що відображає закон чинних мас, для реакцій, рівняння яких:
а) 2NO+O₂↔2NO₂;
б) I₂+H₂↔2HI

12. Чому продукти харчування зберігають у холодильниках?

Що таке в'язкість та від яких факторів вона залежить? У яких одиницях вимірюється в'язкість?

Вямзкість- одне з явищ перенесення, властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї частини відносно іншої. Через війну робота, витрачається цього переміщення, розсіюється як тепла.

Механізм внутрішнього тертя в рідинах і газах полягає в тому, що молекули, що хаотично рухаються, переносять імпульс з одного шару в інший, що призводить до вирівнювання швидкостей - це описується введенням сили тертя.

В'язкість залежить від складу та структури рідини, а також від температури та тиску. Щоб врахувати вплив складу, необхідно вибрати загальну температуру порівняння рідин. Внаслідок різноманітного температурного інтервалу їх існування та різної залежності в'язкості рідин від температури знайти таку температуру для всіх рідин неможливо і важко навіть у близьких за складом рідин в'язкість змішування диспергування харчування

Розрізняють динамічну в'язкість (одиниця виміру в Міжнародній системі одиниць (СІ) - Па·с, у системі СГС - пуаз; 1 Па·с = 10 пуаз) та кінематичну в'язкість (одиниця виміру в СІ - мІ/с, у СГС - Стокс, позасистемна одиниця - градус Енглера). Кінематична в'язкість може бути отримана як відношення динамічної в'язкості до щільності речовини і своїм походженням зобов'язана класичним методам виміру в'язкості, таким як вимір часу витікання заданого об'єму через отвір, що калібрується, під дією сили тяжіння. Прилад вимірювання в'язкості називається віскозиметром.

Від яких факторів вона залежить? Константа швидкості реакції (питома швидкість реакції) – коефіцієнт пропорційності у кінетичному рівнянні. Фізичний сенсконстанти швидкості реакції k випливає з рівняння закону діючих мас: k чисельно дорівнює швидкості реакції при концентрації кожної з реагуючих речовин, що дорівнює 1 моль/л. Константа швидкості реакції залежить від температури, від природи реагуючих речовин, від каталізатора, але не залежить від їх концентрації. Для реакції виду 2А+2В->3C+D швидкість утворення продуктів реакції та швидкість витрачання реагентів можуть бути представлені як: d[A]/(2*dt)=d[B]/(2*dt)=d[C] /(3*dt)=d[D]/dt Таким чином, щоб уникнути використання декількох форм запису швидкості для однієї і тієї ж реакції використовують хімічну змінну, яка визначає ступінь протікання реакції і не залежить від стехіометричних коефіцієнтів: ξ=(Δn) / де ν - стехіометричний коефіцієнт. Тоді швидкість реакції: v=(1/V)*dξ/dt де V - об'єм системи.

57.Як залежить швидкість хімічної реакції від температури? Правило Вант-Гоффа,Рівняння Арреніуса.
Залежність швидкості реакції від температури приблизно визначається емпіричним правилом Вант-Гоффа: при зміні температури кожні 10 градусів швидкість більшості реакцій змінюється в 2-4 разу.

Математично правило Вант-Гоффа виражається так:

де v(T2) та v(T1) - швидкості реакцій, відповідно при температурах Т2 та T1 (T2> T1);

γ-температурний коефіцієнт швидкості реакції.

Значення для ендотермічної реакції вище, ніж для екзотермічної. Для багатьох реакцій γ лежить у межах 2-4.

Фізичний сенс величини γ полягає в тому, що він показує, скільки разів змінюється швидкість реакції при зміні температури на кожні 10 градусів.

Оскільки швидкість реакції та константа швидкості хімічної реакції прямопропорційні, то вираз (3.6) часто записують у такому вигляді:

де k(T2), k(T1) - константи швидкості реакції відповідно

при температурах T2 та T1;

γ-температурний коефіцієнт швидкості реакції.

Рівняння Арреніуса. У 1889 р. шведський вчений С. Арре-1іус на підставі експериментів вивів рівняння, яке названо його ім'ям

де k – константа швидкості реакції;

k0 - передексноненційний множник;

е - основа натурального логарифму;

Ea - постійна, звана енергією активації, яка визначається природою реагентів:

R-універсальна постійна газова, рівна 8,314 Дж/моль×К.

Значення Еa для хімічних реакцій лежать у межах від 4 до 400 кДж/моль.

Багато реакцій характеризуються певним енергетичним бар'єром. Для його подолання необхідна енергія актації - деяка надмірна енергія (порівняно зі шкідливою енергією молекул при даній температурі), якою повинні мати молекули для того, щоб їх зіткнення було ефективним, тобто призвело б до утворення нової речовини. Зі зростанням температури кількість активних молекул швидко збільшується, що призводить до різкого зростання швидкості реакції.

У загальному випадку, якщо температура реакції змінюється від Т1 до Т2, рівняння (3.9) після логарифмування набуде вигляду:

.

Це рівняння дозволяє розраховувати енергію активації реакції за зміни температури від Т1 до Т2.

Швидкість хімічних реакцій зростає у присутності каталізатора. Дія каталізатора полягає в тому, що він утворює з реагентами нестійкі проміжні сполуки (активовані комплекси), розпад яких призводить до утворення продуктів реакції. При цьому енергія активації, знижується, і активними стають молекули, енергія яких була недостатня для здійснення реакції у відсутності каталізатора. В результаті зростає загальна кількість активних молекул і збільшується швидкість реакції.

Обговоримо такі питання: Навіщо потрібні знання швидкості хімічних реакцій? Якими прикладами можна підтвердити те, що хімічні реакції протікають із різними швидкостями? Як визначають швидкість механічного руху? Яка одиниця виміру цієї швидкості? Як визначають швидкість хімічної реакції? Які умови необхідно створити, щоб розпочалась хімічна реакція?

Швидкість реакції визначається зміною кількості речовини в одиницю часу В одиниці V (для гомогенної) На одиниці поверхні зіткнення речовин S (для гетерогенної) n – зміна кількості речовини (моль); t- інтервал часу (с, хв) - зміна молярної концентрації;

Аналіз таблиці, висновки: за наведеними формулами можна розрахувати лише деяку середню швидкість даної реакції у вибраному інтервалі часу (адже для більшості реакцій швидкість зменшується в міру їх протікання); розрахована величина швидкості залежатиме від того, якою речовиною її визначають, а вибір останнього залежить від зручності та легкості вимірювання його кількості. Наприклад, для реакції 2Н2 + О2 = 2Н2О: v (за Н2) = 2v (за О2) = v (за Н2О)

Завдання застосування знань по «Швидкості хімічних реакцій» Хімічна реакція протікає у розчині, відповідно до рівнянню: А+В = З. Вихідні концентрації: речовини А – 0,80 моль/л, речовини В – 1,00 моль/л. Через 20 хвилин концентрація речовини А знизилася до 0,74 моль/л. Визначте: а) середню швидкість реакції за цей проміжок часу; б) концентрацію речовини через 20 хв.

Самоперевірка Дано: З(А) 1 = 0,80 моль/л З(В) 1 = 1,00 моль/л З(А) 2 = 0,74 моль/л = 20 хв Знайти. а) гомоген =? б) С(В) 2 =? Рішення: а) визначення середньої швидкостіреакції в розчині проводиться за формулою: б) визначення кількостей реагуючих речовин: А + В = С За рівнянням 1 моль 1 моль За умовою 0,06 моль 0,06 моль Кількості речовин, що прореагували. Отже, З(В) 2 = З(В) 1 - З = 1,00 -0,06=0,94моль/л Відповідь: гомоген. = 0,003 моль/л З(В) 2 = 0,94 моль/л

Теорія зіткнень Основна ідея її така: реакції відбуваються при зіткненні частинок реагентів, які мають певну енергію. Висновки: Чим більше частинок реагентів, чим ближчі вони один до одного, тим більше шансів у них зіткнутися та прореагувати. До реакції наводять лише ефективні зіткнення, тобто. такі у яких руйнуються чи послаблюються «старі зв'язку» і тому можуть утворитися «нові». Але для цього частинки повинні мати достатню енергію. Мінімальний надлишок енергії (над середньою енергією частинок у системі), необхідний ефективного зіткнення частинок у системі), необхідний ефективного зіткнення частинок реагентів, називається енергією активації Еа.

1. Природа реагуючих речовин Під природою реагуючих речовин розуміють їхній склад, будову, взаємний вплив атомів у неорганічних та органічних речовинах. Величина енергії активації речовин – це чинник, з якого позначається вплив природи реагуючих речовин на швидкість реакції.

2. Температура При збільшенні температури на кожні 10° З загальна кількість зіткнень збільшується лише на ~ 1,6 %, а швидкість реакції збільшується у 2-4 рази (на %). Число, що показує, скільки разів збільшується швидкість реакції при підвищенні температури на 10° С, називають температурним коефіцієнтом. Правило Вант-Гоффа математично виражається такою формулою: де швидкість реакції при температурі t 2, швидкість реакції при температурі t 1, температурний коефіцієнт.

3. Концентрації реагуючих речовин На основі великого експериментального матеріалу в 1867 норвезькі вчені К. Гульдберг, і П Вааге і незалежно від них в 1865 російський учений Н.І. Бекетів сформулювали основний закон хімічної кінетики, що встановлює залежність швидкості реакції від концентрацій реагуючих речовин: швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у ступенях рівних їх коефіцієнтів рівняння реакції. Цей закон ще називають законом чинних мас.

Математичний вираз закону чинних мас. швидкість реакції А+В=С обчислюється за формулою: v 1 = k 1 CACB, швидкість реакції А+2В=D обчислюється за формулою: v 2 = k 2 CAC B. CA та CB – концентрації речовин А та В (моль/л ), k 1 і k 2 - Коефіцієнти пропорційності, звані константами швидкостей реакції. Константа швидкості залежить лише від температури, але не від концентрації речовин. Ці формули називають кінетичними рівняннями.

Завдання застосування знань: 1. Складіть кінетичні рівняння для наступних реакцій: А) H 2 +I 2 =2HI; Б) 2 Fe + 3CI 2 = 2 FeCI Як зміниться швидкість реакції, що має кінетичне рівняння v= kC A 2C B, якщо А) концентрацію речовини А збільшити у 3 рази; Б) концентрацію речовини А збільшити у 3 рази, а концентрацію В зменшити у 3 рази?

4. Дія каталізатора Обговорення питань: 1.Что таке каталізатор та каталітичні реакції? 2. Наведіть приклади відомих вам каталітичних реакцій з органічної та неорганічної хімії. Вкажіть назви речовин – каталізаторів. 3. Висловіть припущення щодо механізму дії каталізаторів (на основі теорії зіткнень). 4. Яке значення є каталітичних реакцій?

5.Поверхня дотику реагуючих речовин Швидкість реакції збільшується завдяки: збільшення площі поверхні зіткнення реагентів (подрібнення); -Підвищення реакційної здатності частинок на поверхні утворюються при подрібненні мікрокристалів; -безперервного підведення реагентів і хорошого відведення продуктів із поверхні, де йде реакція. Фактор пов'язаний з гетерогенними реакціями, що протікають на поверхні дотику реагуючих речовин: газ - тверда речовина, газ - рідина, рідина - тверда речовина, рідина - інша рідина, тверда речовина - інша тверда речовина, за умови, що вони не розчиняються один в одному . Наведіть приклади гетерогенних реакцій.

Висновки на тему уроку Хімічні реакції протікають з різними швидкостями. Величина швидкості реакції не залежить від обсягу в гомогенній системі та від площі дотику реагентів – до гетерогенної. На шляху всіх частинок, що вступають у хімічну реакцію, є енергетичний бар'єр, що дорівнює енергії активації Eа. Швидкість реакції залежить від факторів: природа реагуючих речовин; -температура; -Концентрація реагуючих речовин; - Дія каталізаторів; -поверхня дотику реагуючих речовин (у гетерогенних реакціях)

Висновки на тему уроку Величина енергії активації речовин – це чинник, з якого впливає природа реагуючих речовин на швидкість реакції. Що менше енергія активації, то більше вписувалося ефективних зіткнень реагуючих частинок. При збільшенні температури на 10º З загальна кількість активних зіткнень збільшується в 2-4 рази. Чим більше концентрації реагентів, тим більше зіткнень частинок, що реагують, а серед них і ефективних зіткнень. Каталізатор змінює механізм реакції і спрямовує її енергетично більш вигідному шляху з меншою енергією активації. Інгібітор уповільнює перебіг реакції. Гетерогенні реакції протікають на поверхні зіткнення реагуючих речовин. Порушення правильної структури кристалічних ґратпризводить до того, що частинки на поверхні мікрокристалів, що утворюються, значно реакційноздатніше, ніж ті ж частинки на «гладкій» поверхні.