Исследование зависимости скорости химической реакции от температуры

Все химические реакции протекают с разными скоростями. За единицу скорости реакции принимают изменение концентрации действующего вещества в единицу времени.

Анализ литературных данных показывает, что скорость химической реакции может зависеть от различных факторов: концентрации вещества, агрегатного состояния, температуры, давления, наличия катализаторов и ряда других [1]. Наибольший интерес представляет изучение зависимости скорости химической реакции от температуры. Актуальность исследования определяется существующим в настоящее время ростом использования достижений химической науки в различных отраслях жизни человека. Расширяются научные разработки по изучению и применению известных химических элементов. Открываются новые, неизвестные ранее химические элементы. Все это вызывает повышение интереса к науке химии в целом.

В целях изучения влияния температуры на скорость протекания неорганических и биологических реакций и исследования возможности управления скоростью химической реакции был проведен ряд экспериментов. Основными задачами исследований являлось сравнение зависимостей скорости неорганических и биологических реакций от температуры и обоснование возможности распространения выявленных закономерностей на другие реакции.

Изучение зависимости скорости протекания неорганической химической реакции от температуры производилось на экспериментальной установке (Рис. 1).

Гранулы цинка помещали в раствор соляной кислоты и отмеряли время, за которое соберется определенный объем водорода — продукта реакции. Эксперимент проводился при различных температурных режимах, от 4 до 700С. Согласно полученным данным был построен график зависимости скорости неорганической реакции от температуры (Рис. 2).

Рис. 2. График зависимости скорости неорганической реакции от температуры

График показывает, что при увеличении температуры неорганической реакции, газ накапливался быстрее, то есть время на сбор газа в пробирке уменьшалось. Следовательно, при повышении температуры, скорость неорганической реакции увеличивается, что подтверждает известное правило Вант-Гоффа.

Чтобы понять отличаются ли зависимости скорости реакции от температуры для органических реакций, была проведена следующая серия опытов. В эксперименте использовались таблетки «Ацидин-пепсин» (аналог желудочного сока человека) и вареный белок куриного яйца. Пепсин является белком и ферментом. Таблетка «Ацидин-пепсина» растворялась в кипяченой воде, куда помещался вареный белок куриного яйца. Эксперимент проводился при разных температурах. Фиксировалось время, за которое произойдет полное расщепление белка яйца до частиц, незаметных глазу.

По результатам эксперимента построен график зависимости скорости биологической реакции от температуры (Рис. 3).

Рис. 3. График зависимости скорости биологической реакции от температуры

Скорость биологической реакции не имеет линейной зависимости от температуры: полученный график — кривая, показывающая, что оптимум биологической реакции находится в диапазоне температур 36–42 °С. При более высоких температурах скорость реакции резко уменьшается из-за денатурации белка. Значит, те биологические процессы, в которых участвуют ферменты, протекают в небольшом интервале температур [2].

Следовательно, изменение температуры среды влияет на скорость протекания химической реакции. Однако, неорганические и биологические реакции имеют разные зависимости скорости от температуры. Скорость неорганической реакции возрастает с увеличением температуры, а биологические процессы имеют определенный интервал температур, когда реакция протекает с максимальной скоростью. Таким образом, проведенные исследования показали, что скоростью любой химической реакции можно управлять, изучив ее особенности. Знание зависимости скорости протекания химической реакции от температуры имеет большое научное и практическое значение.

Известно, что учение о скоростях химических реакций не до конца изучено человеком. Исследования в этой интересной и важной области перспективны для новых научных разработок.

Литература:

1. 
        Аликберова Л. Ю. Занимательная химия. — М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. — 560 с.: ил.
2. 
        Термохимия. Химическая кинетика и катализ. [Электронный ресурс] Intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/distance/lectures_stud/русский/1 %20курс/Медицинская %20химия/09. %20Термохимия. %20Химическая %20кинетика %20и %20катализ.htm

Изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов

    Гомогенный и гетерогенный катализ. Под катализом понимают изменение скорости химической реакции в присутствии веществ (катализаторов), вступающих в промежуточное взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой состав. Катализ может быть положительным (когда под воздействием катализатора скорость увеличивается) и отрицательным (под воздействием катализатора скорость реакции уменьшается). В первом случае указанные вещества называются катализаторами, во втором — ингибиторами. Если в качестве катализатора выступает один из продуктов реакции (или одно из промежуточных веществ, образующихся при реакции), то такой катализ называют автокатализом. [c.202]








    Большое влияние на скорость химической реакции оказывают катализаторы — вещества изменяющие скорость химической реакции и не входящие в состав конечных продуктов реакции. Явление, вызывающее изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов, называется катализом. Различают катализ го-могенный, гетерогенный и микрогетерогенный. [c.57]

    Катализ. Катализом называется изменение скорости химической реакции в присутствии веществ — катализаторов. Если скорость реакции в присутствии катализатора возрастает, то катализ называют положительным или просто катализом, а катализаторы — положительными. Известны также вещества, которые замедляют (тормозят) скорость химических реакций. Эти вещества называют отрицательными катализаторами или ингибиторами, а катализ отрицательным. [c.83]

    Скорость химической реакции измеряется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Концентрацию реагирующих веществ чаще всего выражают количеством грамм-молекул в 1 л. Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры и присутствия катализатора. Увеличение концентрации реагирующих веществ приводит к увеличению вероятности столкновения молекул. В зависимости от запаса энергии молекул реагирующих веществ столкновения могут заканчиваться образованием молекул новых веществ. [c.35]

    Оствальд был среди тех европейских ученых, которые открыли и оценили работы Гиббса. В 1892 г. он перевел статьи Гиббса по термодинамике на немецкий язык. Оствальд почти сразу же начал применять теории Гиббса при изучении катализа. Катализ (термин, предложенный Берцелиусом в 1835 г.) — изменение скорости химической реакции в присутствии небольших количеств веществ (катализаторов), которые не принимают видимого участия в реакции. Так, в 1816 г, Дэви установил, что порошкообразная платина [c.114]

    Катализом называется изменение скорости химических реакций или возбуждение их в присутствии веществ — катализаторов, которые участвуют в реакции, вступая в промежуточное химическое взаимодействие с реагентами, но восстанавливают свой химический состав при окончании каталитического акта. [c.19]

    Влияние катализатора. Изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов, которые участвуют в реакции, но не входят в состав конечных продуктов, называют катализатором. Следовательно, катализатор — вещество, которое изменяет скорость реакции, но остается после нее химически неизменным. [c.25]

    Работа 22. ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРОВ [c.160]

    Катализом называют изменение скорости химических реакций в присутствии веществ, которые сами после реакции остаются химически неизмененными. Обычно катализаторами называют только ускорители реакций, а ингибиторами — замедлители. [c.162]

    Катализом называется явление изменения скорости химической реакции в присутствии особых веществ — катализаторов в результате изменения пути протекания [c.108]

    Катализ — изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов. Катализ называют положительным, если скорость реакции увеличивается, и отрицательным, если скорость уменьшается. При гомогенном катализе реагенты и катализатор находятся в одной фазе, при гетерогенном, катализе — в разных фазах. [c.222]

    Еще в прошлом веке было найдено много реакций, которые ускоряются при добавлении некоторых посторонних веществ, напрнмер омыление эфиров ускоряется в присутствии кислот, а разложение бертолетовой соли происходит быстрее при добавлении перекиси марганца. Изменение скорости химической реакции под влиянием веществ, которые сами не являются участниками реакции, называется катализом. Эти вещества — катализаторы — влияют при их добавлении в весьма малых количествах. Иногда одна весовая часть катализатора вызывает превращение 10 —10 частей реагирующих веществ. Катализаторы могут увеличивать скорость некоторых реакций в тысячи и даже в миллионы раз. Разумеется, что такое ускорение при помощи катализаторов может осуществляться лишь при термодинамически возможных реакциях. Если данная реакция термодинамически невозможна, то применение катализатора ие приведет к ее протеканию. Отметим, что ускорение реакций при добавлении катализаторов называется положительным катализом. Существуют, однако, случаи, когда такое добавление приводит к замедлению реакции. Это явление называется отрицательным ка-та.иизом. [c.274]

    Катализом называется изменение скорости химической реакции в присутствии некоторых веществ, называемых катализаторами. Как правило, количество катализатора очень невелико по сравнению с содержанием реагирующих веществ. Если реакция протекает под действием катализатора, то она называется каталитической. Катализ очень широко используется в современной химической технологии. [c.50]

    Катализ — изменение скорости химической реакции в присутствии веществ, ускоряющих или замедляющих процесс путем образования промежуточных соединений с реагентами такие вещества, называемые катализаторами, после проведения реакции остаются в неизменном виде. [c.8]

    КАТАЛИЗ м. Явление изменения скорости химической реакции, вызванное особым механизмом её протекания и обусловленное присутствием в зоне реакции катализаторов. [c.172]

    Катализ. Катализом называется изменение скорости химической реакции в присутствии веществ-катализаторов. [c.84]

    Под катализом понимают изменение скорости химических реакций в присутствии и под влиянием характерных веществ — катализаторов. Главные особенности их следующие а) катализатор весьма активно, как правило за счет сил химической природы, вступает в промежуточное взаимодействие с веществами — участниками реакции б) характер этого промежуточного взаимодействия таков, что катализатор выходит из него практически неизменным, восстанавливая свой состав. Именно поэтому он способен многократно повторять реакцию с новыми порциями веществ, ускорять отдельные циклы процесса. Действие катализаторов, их способность изменять скорость химических реакций — чрезвычайно эффективны. Многие вещества могут вьшолнять функции катализаторов. Каталитическим воздействиям может быть подвержено подавляющее большинство химических реакций. Явления катализа широко распространены в природе и находят огромное, все возрастающее применение в технике. [c.11]

    Еще в начале ХУП в. английский химик Гемфри Дэви, пропуская смесь метана с воздухом над нагретой платиновой проволокой, обнаружил, что проволока накалилась и светилась. Дэви пришел к выводу, что платина ускоряла реакцию окисления метана кислородом. Вещество, изменяющее скорость химической реакции и многократно вступающее в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но остающееся после реакции в неизменном состоянии и в неизменном количестве, называется катализатором. Изменение скорости химической реакции в присутствии катализатора называется катализом. [c.79]

    Скорость химической реакции может регулироваться с помощью катализатора. Вещество, изменяющее скорость химической реакции и остающееся после реакции в неизменном состоянии и количестве, называется катализатором. А само изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов получило название катализа. [c.192]

    Изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов называется катализом. [c.96]

    КАТАЛИЗ (греч. katalysls — разрушение) — изменение скорости химической реакции в присутствии катализатора, сохраняющего свой состав в процессе реакции. К. может быть положительным (когда скорость реакции увеличивается) и отрицательным (когда скорость уменьшается или реакция совсем прекращается). Явление К. используется для ускорения химической реакции и направления ее в сторону образования желаемых продуктов без затраты энергии. Действие катализатора на химическую реакцию заключается в промежуточном взаимодействии его с реагирующими веществами. Например, каталитическое разложение пероксида водорода воль-фрамат-ионами проходит через образование промежуточных соединений по схеме  [c.122]

    В присутствии катализатора скорость реакции резко изменяется. Катализаторами называются вещества, которые не расходуются в реакции (если и расходуются в промежуточных ее этапах, то полностью регенерируются по завершении реакции), но способствуют изменению ее скорости. Процесс изменения скорости химической реакции под действием катализаторов называется катализом. Различают катализ положительный (при котором скорость реакции увеличивается) и отрицательный (уменьшающий скорость реакции). Свойствами катализатора может обладать один из продуктов реакции (автокатализ, который также может быть положительным и отрицательным). Катализ по агрегатному состоянию веществ, участвующих в реакции, делят на гомогенный и гетерогенный. Если все взаимодействующие вещества и сам катализатор находятся в одной фазе, то катализ называется гомогенным, если же взаимодействующие вещества и катализатор находятся в разных фазах, то катализ — гетерогенный. Каталитические реакции характеризуются следующими особенностями 1) катализатор не потребляется в ходе реакции, количество его остается неизменным 2) катализатор не изменяется химически в ходе реакции, но может изменяться физически спекаться, разрыхляться и при длительной работе терять свою активность (стареть) 3) ничтожно малое количество катализатора (по сравнению с количеством реагирующего вещества) значительно изменяет скорость реакции, причем действие катализатора примерно пропорционально его концентрации для многих гомогенных реакций [c.344]

    В присутствии катализатора скорость реакции резко изменяется. Катализаторами называются вещества, которые не расходуются в реакции (если и расходуются на промежуточных ее этапах, то полностью регенерируются по завершении реакции), но способствуют изменению ее скорости. Процесс изменения скорости химической реакции под действием катализаторов называется катализом. Различают катализ положительный (при котором скорость реакции увеличивается) и отрицательный (уменьшающий скорость реакции). Свойствами катализатора может обладать один из продуктов реакции (автокатализ, который также может быть положительным и отрицательным). В зависимости от агрегатного состояния веществ, участвующих в реакции, катализ делят на гомогенный и гетерогенный. Если все взаимодействующие вещества и катализатор находятся в одной фазе, то катализ называется гомогенным. Наибольшее распространение он имеет среди реакций в жидкой фазе. [c.343]

    Эта реакция легко идет при температуре, несколько превышающей точку плавления хлората калия, если присутствует небольшое количество двуокиси марганца МпОг. Несмотря на то что двуокись марганца повышает скорость выделения кислорода из хлората калия, сама она не изменяется. Вещества, обладающие свойством повышать скорость химических реакций и при этом сами не претерпевающие значительных изменений, называются катализаторами. Принято говорить, что такие вещества катализируют реакцию. [c.100]

    Катализатор — это вещество, в присутствии которого изменяется скорость химической реакции. Явление изменения скорости реакции, вызываемое катализатором, называют катализом, а реакцию — каталитической. Большое распространение получили катализаторы, находящиеся в твердом состоянии. Они имеют множество внутренних пор. Общая внутренняя поверхность пор одной частицы значительно больше внешней ее поверхности для некоторых образцов катализатора достигает 600 м г. [c.22]

    Особый практический интерес представляет распределение нагрузок между одинаковыми по конструкции реакторами, заполненными катализатором. Активность катализатора, пропорциональная скорости химической реакции, изменяется с течением времени частично под действием катализаторных ядов, присутствующих в сырье, частично под влиянием физического истирания и спекания катализатора. Если активность катализатора изменяется медленно, можно считать, что константы скорости реакции постоянны. Если же скорость изменения активности катализатора велика, то при решении задачи распределения необходимо учитывать зависимость константы скорости реакции от времени. Этот случай будет рассмотрен в дальнейшем. В настоящем разделе будем считать, что константы скорости реакций — постоянные величины. [c.138]

    Напомним, что под катализом понимается изменение (в нашем случае — увеличение) скорости химических реакций благодаря присутствию (участию) веществ-катализаторов. Термин катализ греческого происхождения (разрушение). В данном случае разрушаются сложные органические соединения (остатки живого вещества) и превра- [c.44]

    Скорость химических реакций зависит от природы и концентрации реагирующих веществ, от температуры и присутствия катализаторов. Она измеряется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. [c.37]

    Однако сернистый ангидрид SO непосредственно с кислороде йочти не реагирует даже при высоких температурах. Между тем, давно уже было замечено, что в присутствии некоторых твердых веществ скорость окисления 80 кислородом увеличивается и в отдельных случаях становится весьма большой. Такие вещества, -в присутствии которых происходит изменение скорости химической -реакций называются катализаторами. [c.141]

    Катализ. Катализом называется изменение скорости химической реакции в присутствии веществ — катализаторов. Катализаторы, изменяя скорость реакции, сами не расходуются в процессе их протекания и не входят в состав конечных продуктов. Одни катализаторы сильно ускоряют реакцию — это положительный катализ, или просто катализ, например в производстве серной кислоты окисление 80., в 80з другие — замедляют — это о т р и ц а т е л ь н ы й. к а т а л и 3, например уменьшение скорости разложения пероксида водорода НоОг в присутствии не- [c.66]

    Катализ (от греч. Iratalysis — разрушение) — изменение скорости химической реакции в присутствии катализаторов. К. может быть положительным (когда скорость реакции увеличивается) и отрицательным (когда скорость реакции уменьшается или реакция почти полностью подавляется). Явление К. распространено в природе и широко используется в технике (в производстве серной кислоты, аммиака, азотной кислоты и др.). [c.64]

    Катализ. Изменение скорости химической реакции в присутствии веществ (катализаторов), многократно вступающих в промежуточные химические взаимодействия с участниками реакции, но восстанавливающих свой состав после каждого циклг промежуточных взаимодействий.  [c.473]

    Большое влияние на скорость химической реакции оказывает прибавление к реагирующей смеси небольших количеств некоторых, веществ. Например, прибавление двуокиси марганца к раствору перекиси водорода ускоряет разложение последней., Наоборот, для придания большей устойчивости концентрированному раствору перекиси водорода прибавляют ацетанилид. Вещества, изменяющие ско ость химической реакции и не входящие в составJкoнeчныx продуктов реакции, называются катализатора ми, а явлё-ние изменения скорости химической реакции в присутствии катализаторов называется катализом. [c.298]

    Коэффициент пропорциональности, или константа скорости химической реакции, не 4 ия т я при изменении концентраций А и В. Иногда /г называют еще удельной скоростью реакции, т. с. скоростью реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице. Удельная скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, присутствия посторонних примесе 1 (в частности, катализатора), а также среды, в которой протекает реакция. Значение /г зависит также от выбора единиц концентрации и времени. [c.141]

    Находящиеся в равновесии фазы могут содержать такие вещества, которые при контактировании фаз, всех или некоторых, химически взаимодействуют. В таких случаях состояние равновесия зависит от химической природы компонентов и их коэффищ1ентов распределения между фазами, а также от температуры, давления и полного состава системы. Скорость достижения химического равновесия имеет важное практическое значение. Более быстрому установлению равновесия способствуют высокие температуры, соответствующее изменение давления и обычно присутствие катализаторов. Влияние температуры часто бывает двойственным ее повыщение ускоряет достижение равновесия, однако при этом состав системы может оказаться нежелательным. Рещая практические задачи, необходимо прежде всего найти такие равновесные условия, которые благоприятствуют получению требуемого состава, а затем изыскивать пути проведения реакции с приемлемой скоростью. В данной главе будет рассмотрена только зависимость состава и распределения фаз при равновесии от температуры и давления. Обсуждение начнем с теории единичных и мультиплетных химических реакций, происходящих в одной фазе, а после этого рассмотрим многофазные процессы. [c.474]

Скорость реакции от температуры — Справочник химика 21

    V Влияние температуры. Зависимость скорости реакции от температуры, энергии активации и энтропии активации определяется следующим выражением для константы скорости реакции  [c.198]






    Зависимость скорости реакции от температуры. Энергия активации. Для многих реакций, а особенно для реакций простых, фактор, учитывающий влияние температуры в кинетическом уравнении (УП1-8), или так называемая константа скорости реакции, может быть представлена с помощью уравнения Аррениуса  [c.214]

    Для простейших реакций зависимость констант скоростей реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса [c.267]

    Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррениуса к —= которое в расчетах обычно дают в логарифмическом виде [c.98]

    В итоге из всего сказанного можно сделать вывод, что, несмотря на ряд произвольных допущений при количественной проверке, теория активного комплекса разрешает основные теоретические трудности, возникающие при рассмотрении тримолекулярных реакций, в частности, объясняет аномальную зависнмосгь скорости реакции от температуры. [c.180]

    Зависимость скорости реакции от температуры и от природы реагирующих веществ. Молекулярно-кинетическая теория газов и жидкостей дает возможность подсчитать число соударений мея[c.174]

    Зависимость константы скорости реакции от температуры обычно принимается в виде уравнения Аррениуса  [c.431]

    Характерной особенностью указанных режимов является различная зависимость скорости реакции от температуры. [c.273]

    Изобразите графически зависимости скорости реакции от температуры (пусть температура изменяется от О до с ) и от энергии активации (энергия активации изменяется от О до значений Т и акт Каковы значения к в этих условиях  [c.141]

    Температура сильно влияет на скорость химических реакций. Наблюдается несколько характерных типов зависимости скорости реакции от температуры (рис. 1-1). [c.30]

    Скорость подавляющего большинства реакций зависит от температуры, для простых реакций и почти для всех сложных скорость реакции повышается с ростом температуры. Зависимость скорости реакции от температуры во многих случаях подчиняется закону Аррениуса, согласно которому константа скорости реакции [c.13]

    Кинетическая схема Д. А. Франк-Каменецкого, на основе которой была создана первая термокинетическая автоколебательная модель, имеет прямое отношение к истолкованию механизма термокинетических колебаний в проточных реакторах. В самом деле, если реакция состоит из двух этапов, для первого из которых характерна более слабая зависимость скорости реакции от температуры и меньший тепловой эффект, то роль первого этапа может выполнить струя реагирующего вещества, подаваемого с постоянной скоростью. На это было в свое время указано Я. Б. Зельдовичем. Позднее Д. А. Франк-Каменецкий подробно рассмотрел этот вопрос во втором издании своей книги Таким образом, простейшее истолкование механизма колебаний в проточных реакторах совпадает с истолкованием, которое дал Д. А. Франк-Каменецкий, введя понятие о термокинетических колебаниях. [c.148]

    Зависимость скорости реакции от температуры и скорости потока. Выделенные четыре основных области протекания реакции на пористей частице позволяют проследить характер зависимости наблюдаемой скорости реакции от внешних параметров — температуры частицы (которая здесь считается постоянной по всему ее объему) и скорости потока. Рассмотрим реакцию с аррениусовской температурной зависимостью константы скорости к  [c.112]

    Легко видеть, что. пренебрегая при малых давлениях единицей, а при больших — вторым слагаемым в знаменателе уравнения (VI, 14), получнм предельные кинетические законы второго и первого порядка соответственно Уравнение (VI. 14) дает также возможность более точно выразить зависимость константы скорости реакции от температуры и давления по сравнению с уравнением (VI, 9). Совпадения с опытом, как это показал сам автор теории иа примере расчета данных для большого числа реакций, можно добиться путем-подбора (с большим или меньшим физическим обоснованием) значения га. Таким образом, и в теории Касселя допускается не всегда физически обоснованный подбор чисел. Кроме того, остается теоретически не уточненной константа А. [c.170]

    Теория расчета реакторов с неподвижным слоем катализатора была далее усовершенствована Динсом и Лапидусом [10], а также Биком [11], В настоящее время эта теория уже довольно основательно разработана, однако имеются сомнения в надежности экспериментального. материала, лежащего в ее основе, и отсюда сомнения в возможности ее использования для расчета реакторов с неподвижным слое.м катализатора . Это за.мечание, в частности, относится к расчету распределения температур, учитывая очень сильную зависимость скорости реакции от температуры, Несомненно, большое влияние может оказать и неполнота наших представлений о механизме теплопроводности слоя и неточный выбор температурного коэффициента. Достаточно разработанная теория должна учитывать разность темпе- [c.58]

    Зависимость скорости реакции от температуры [c.175]

    Здесь приповерхностная концентрация исходного вещества выражена соотношением (И1.48). Пусть зависимость константы скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса. Тогда, вводя безразмерную температуру поверхности [c.118]

    Поскольку диффузия и расходование реагентов придают кривой изменения скорости реакции от температуры 5-образную [c.171]

    Ввиду изменения, которое претерпевает в реакторе как состав реакционной смеси, так и физико-химические свойства отдельных компонентов, уравнение баланса следует составлять для каждого компонента в отдельности. Между материальным и тепловым балансами существует тесная связь. Оба они зависят от скорости реакции. Это обстоятельство, так же как и зависимость скорости реакции от температуры, зачастую довольно сложная, затрудняет решение соответствующих уравнений. В таких случаях вводятся различные упрощения. Вместо вектора линейной скорости, меняющегося от точки к точке при турбулентном режиме, вводится его -> [c.151]

    Пример Х-5 [59]. В реактор с полным перемешиванием (рис. Х-16) поступает вещество А с объемным расходом дл м /с и температурой Га К, а также вещество В с объемным расходом дв м /с и температурой Гв К. Из реактора выходит поток продукта др при температуре Г, установившейся в реакторе. В аппарате протекает реакция А+В—»Р со скоростью г=Слк(Т) кмолъЦм -с). Здесь С А—концентрация компонента А, кмоль/м к(Т)—зависимость константы скорости реакции от температуры Г. Реакция эндотермическая (Л Дж/кмоль), вследствие чего в систему необходимо подводить поток тепловой энергии И Вт. [c.484]

    Выражение (П.105) отличается от соответствующего лапгмюров-ского уравнения (11.89) (при = 0) лишь одним членом в знаменателе, содержащим отношение констант скоростей реакции и адсорбции. Если это отношение мало, адсорбция перестанет быть лимитирующим фактором и вместо уравнения (11.105) становится справедливой формула (П.89). Оба выражения почти эквивалентны, если не считать того, что неравновесная кинетическая функция (11.105) дает несколько более сложную зависимость скорости реакции от температуры. В области малых заполнений ЬС 1) формула (П.105) дает кинетическое уравнение реакции первого порядка с эффективной константой скорости  [c.85]

    Энергия активации характеризует зависимость скорости реакции от температуры, Чем больше энергия активации, тем быстрее увеличивается с рос 1ом температуры скорость )еакции. Для разных реакций, имеющих близкие значения иредэксионенциального лнюжителя /1, константы скорости при дайной температуре тем больше, чем меньше энергия акттшации. [c.340]

    Следовательно, как отмечал Уике [28], существует не два, а три в какой-то степени различных температурных режима с переходными зонами между ними. В первом режиме, при котором скорость процесса лимитируется химической реакцией, коэффициент эффективности близок к единице и зависимость наблюдаемой скорости реакции от температуры носит экспоненциальный характер. Второй режим характеризуется лимитированием скорости процесса диффузией через поры. Уике считает этот режим не совсем установившимся за исключением случая температуры, при которой критерий Тиле становптся достаточно большим, причем большим настолько, что соблюдается обрат- [c.42]

    Зависимость скорости реакции от температуры должна была бы быть меньшей, так как число соударений согласно молекулярно-кинетической теории пропорционально корню квадратному из значения абсолютной температуры. Поэтому увеличение числа столкновений ири нагревании на 10″ может повьннать скорость максимально на 2%, но не на 100—200%, как наблюдается в действительности. [c.339]

    В Примере, приведенном Харриотом, зависимость скорости реакции от температуры имеет вид [c.284]

    Для нахождения энергии активации реакции, изучалась зависимость скорости реакции от температуры при концентрациях Rsn a4 = 0,02 % мае. = 5,1 МО моль/ л, Со2 = 100 %, расход сырья Frsh 9,2 10 моль / с, V = 0,03 л. [c.73]

    Изобразите графически зависимость скорости реакции от температуры, энергии активации (при 5акт=ност.) и энтропии активации (при акт=пост.) согласно формуле [c.147]

    Явление параметрической чувствительности легко поддается качественному объяснению. Если Гщ поддерживается более низкой, чем температура входящих реагентов, то последние охладятся и реакция будет идти очень медленно. С момента, когда Т- превысит некоторую критическую величину, совместное влияние теплового эффекта реакции и экспопеициального роста скорости реакции от температуры [c.168]

    Если температура внутри зерна та же, что и снаружи, хотя и меняется по толщине слоя, то имеется возможность исследовать зависимость эффективной скорости реакции от температуры. От температуры зависят как кэф и К (и, следовательно, т]о), так и коэффициент массопередачи. Рассмотрим предельные значения эффективной константы скорости реакции в зависимости от температуры. При относительно низких температурах степень использования близка к единице, а скорость массоиереноса велика по сравнению со скоростью поверхностной реакции. [c.107]

    Все термохимические процессы сопровождаются потреблениедг или выделением тепла и поэтому без подвода или отвода тепла невозможно проведение процесса. Скорость многих реакций зависит от условий теплопередачи и температуры, при которой они проводятся. Так с повышением температуры скорость возрастает и лишь у некоторых многостадийных реакций уменьшается. Температурная зависимость скорости реакции в основном определяется изменением константы скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры, выраженная графически, дает круто поднимающуюся по экспоненциальному закону кривую. Зависимость скорости химической реакции от температуры предложена Аррениусом и имеет следующий вид  [c.9]

    Скорость химической реакции существенно меняется с изменением температуры. С повышением температуры скорость растет и лишь у некоторых многостадийных реакций уменьшается. Температурная зависимость скорости реакции учитывается в основном константой скорости реакции. Зависимость константы скорости реакции от температуры определяется уравнением Аррзниуса. [c.22]

Как концентрация влияет на скорость реакции?

Увеличение концентрации реагентов обычно увеличивает скорость реакции, потому что больше реагирующих молекул или ионов присутствует, чтобы образовать продукты реакции. Это особенно верно, когда концентрации низкие и реагирует мало молекул или ионов. Когда концентрации уже высоки, часто достигается предел, при котором повышение концентрации мало влияет на скорость реакции. Когда задействовано несколько реагентов, увеличение концентрации одного из них может не повлиять на скорость реакции, если других реагентов недостаточно.В целом, концентрация — это только один фактор, влияющий на скорость реакции, и зависимость обычно не является простой или линейной.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Скорость реакции в целом напрямую зависит от изменений концентрации реагентов. Когда концентрация всех реагентов увеличивается, больше молекул или ионов взаимодействуют с образованием новых соединений, и скорость реакции увеличивается. Когда концентрация реагента уменьшается, присутствует меньше этой молекулы или иона, и скорость реакции снижается.В особых случаях, например, для высоких концентраций, для каталитических реакций или для одного реагента, изменение концентрации реагентов может не повлиять на скорость реакции.

Как изменяется скорость реакции

В типичной химической реакции несколько веществ реагируют с образованием новых продуктов. Вещества могут быть собраны вместе в виде газов, жидкостей или раствора, и количество каждого реагента влияет на скорость протекания реакции. Часто одного реагента более чем достаточно, и скорость реакции зависит от других присутствующих реагентов.Иногда скорость реакции может зависеть от концентрации всех реагентов, а иногда присутствуют катализаторы, которые помогают определить скорость реакции. В зависимости от конкретной ситуации изменение концентрации одного реагента может не иметь никакого эффекта.

Например, в реакции между магнием и соляной кислотой магний вводится в виде твердого вещества, в то время как соляная кислота находится в растворе. Обычно кислота реагирует с атомами магния из металла, и по мере того, как металл разъедается, реакция продолжается.Когда в растворе больше соляной кислоты и концентрация выше, больше ионов соляной кислоты разъедает металл, и реакция ускоряется.

Точно так же, когда карбонат кальция реагирует с соляной кислотой, увеличение концентрации кислоты увеличивает скорость реакции до тех пор, пока присутствует достаточное количество карбоната кальция. Карбонат кальция представляет собой белый порошок, который смешивается с водой, но не растворяется. При взаимодействии с соляной кислотой образуется растворимый хлорид кальция и выделяется диоксид углерода.Увеличение концентрации карбоната кальция, когда в растворе уже много, не повлияет на скорость реакции.

Иногда реакция зависит от протекания катализатора. В этом случае изменение концентрации катализатора может ускорить или замедлить реакцию. Например, ферменты ускоряют биологические реакции, а их концентрация влияет на скорость реакции. С другой стороны, если фермент уже полностью использован, изменение концентрации других материалов не повлияет.

Как определить скорость реакции

В химической реакции расходуются реагенты и образуются продукты реакции. В результате скорость реакции может быть определена путем измерения того, как быстро расходуются реагенты или сколько образуется продукта реакции. В зависимости от реакции обычно легче всего измерить одно из наиболее доступных и легко наблюдаемых веществ.

Например, в реакции магния и соляной кислоты, описанной выше, в результате реакции образуется водород, который можно собрать и измерить.Для реакции карбоната кальция и соляной кислоты с образованием двуокиси углерода и хлорида кальция двуокись углерода также может быть собрана. Более простой способ — взвесить реакционный сосуд, чтобы определить, сколько углекислого газа выделилось. Измерение скорости химической реакции таким образом может определить, повлияло ли изменение концентрации одного из реагентов на скорость реакции для конкретного процесса.

Пять факторов, влияющих на скорость реакции

Скорость реакции — очень важный фактор в химии, особенно когда реакции имеют промышленное значение.Реакция, которая кажется полезной, но протекает слишком медленно, не поможет в создании продукта. Превращение алмаза в графит, например, приветствуется термодинамикой, но, к счастью, происходит почти незаметно. И наоборот, слишком быстрые реакции иногда могут стать опасными. Скорость реакции контролируется множеством факторов, каждый из которых может варьироваться в контролируемых условиях.

Температура

Практически в любом случае повышение температуры химикатов увеличивает скорость их реакции.Эта реакция происходит из-за фактора, известного как «энергия активации». Энергия активации реакции — это минимальная энергия, необходимая двум молекулам для столкновения с достаточной силой для реакции. С повышением температуры молекулы движутся более энергично, и большее их количество имеет необходимую энергию активации, что увеличивает скорость реакции. Очень грубое практическое правило состоит в том, что скорость реакции удваивается на каждые 10 градусов Цельсия повышения температуры.

Концентрация и давление

Когда химические реагенты находятся в одном и том же состоянии — например, оба растворены в жидкости — концентрация реагентов обычно влияет на скорость реакции.Увеличение концентрации одного или нескольких реагентов обычно в некоторой степени увеличивает скорость реакции, поскольку в единицу времени будет реагировать больше молекул. Степень ускорения реакции зависит от конкретного «порядка» реакции. В газофазных реакциях повышение давления часто приводит к увеличению скорости реакции аналогичным образом.

Среда

Конкретная среда, используемая для проведения реакции, иногда может влиять на скорость реакции.Многие реакции происходят в каком-либо растворителе, и растворитель может увеличивать или уменьшать скорость реакции в зависимости от того, как происходит реакция. Вы можете ускорить реакции, в которых участвуют заряженные промежуточные частицы, например, используя высокополярный растворитель, такой как вода, который стабилизирует эти частицы и способствует их образованию и последующей реакции.

Катализаторы

Катализаторы увеличивают скорость реакции. Катализатор работает, изменяя обычный физический механизм реакции на новый процесс, который требует меньше энергии активации.Это означает, что при любой заданной температуре большее количество молекул будет обладать меньшей энергией активации и вступить в реакцию. Катализаторы достигают этого различными способами, хотя один процесс заключается в том, что катализатор действует как поверхность, на которой химические частицы абсорбируются и удерживаются в благоприятном положении для последующей реакции.

Площадь поверхности

Для реакций, в которых участвует один или несколько реагентов твердой, объемной фазы, открытая площадь поверхности этой твердой фазы может влиять на скорость. Обычно наблюдается эффект, заключающийся в том, что чем больше открытая площадь поверхности, тем выше скорость.Это происходит потому, что объемная фаза как таковая не имеет концентрации и может реагировать только на открытой поверхности. Примером может служить ржавление или окисление железного стержня, которое будет происходить быстрее, если будет обнажена большая площадь поверхности стержня.

Влияние концентрации на скорость реакции

Предположим, что в любой момент времени 1 из миллиона частиц имеет достаточно энергии, чтобы равняться или превышать энергию активации. Если бы у вас было 100 миллионов частиц, 100 из них отреагировали бы.Если бы у вас было 200 миллионов частиц в том же объеме, 200 из них теперь отреагировали бы. Скорость реакции увеличилась вдвое за счет удвоения концентрации.

Случаи, когда изменение концентрации не влияет на скорость реакции

На первый взгляд это очень удивительно!

Где катализатор уже работает с максимальной скоростью

Предположим, вы используете небольшое количество твердого катализатора в реакции и достаточно высокую концентрацию реагента в растворе, чтобы поверхность катализатора была полностью забита реагирующими частицами.

Еще большее увеличение концентрации раствора не может иметь никакого эффекта, потому что катализатор уже работает на максимальной мощности.

В некоторых многостадийных реакциях

Это наиболее важный эффект с точки зрения A ‘уровня. Предположим, у вас есть реакция, которая происходит в несколько небольших шагов. Эти шаги, вероятно, будут иметь самые разные скорости — некоторые быстро, некоторые медленно.

Например, предположим, что два реагента A, и B взаимодействуют вместе на этих двух стадиях:

Общая скорость реакции будет зависеть от того, насколько быстро A расщепляется с образованием X и Y.Это описывается как этап определения скорости реакции.

Если вы увеличите концентрацию A , вы увеличите вероятность того, что этот шаг произойдет по причинам, которые мы рассмотрели выше.

Если вы увеличите концентрацию B , это, несомненно, ускорит второй этап, но это почти не повлияет на общую скорость. Вы можете представить себе, что второй шаг уже происходит так быстро, что как только образуется любой X, его немедленно атакует B .Эта вторая реакция уже «ждет» первой реакции.

факторов, влияющих на скорость реакции | Химия

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого модуля вы сможете:

• Опишите влияние химической природы, физического состояния, температуры, концентрации и катализа на скорость реакции

Скорость, с которой расходуются реагенты и образуются продукты в ходе химических реакций, сильно различается.Мы можем выделить пять факторов, которые влияют на скорость химических реакций: химическая природа реагирующих веществ, состояние разделения (один большой кусок по сравнению с множеством мелких частиц) реагентов, температура реагентов, концентрация реагентов, и наличие катализатора.

Химическая природа реагирующих веществ

Скорость реакции зависит от природы участвующих веществ. Реакции, которые кажутся похожими, могут иметь разную скорость в одних и тех же условиях, в зависимости от идентичности реагентов.Например, когда небольшие кусочки металлов, железа и натрия, подвергаются воздействию воздуха, натрий полностью реагирует с воздухом в течение ночи, в то время как железо практически не затрагивается. Активные металлы кальций и натрий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основания. Однако кальций реагирует с умеренной скоростью, тогда как натрий реагирует так быстро, что реакция становится почти взрывоопасной.

Состояние подразделения реагентов

За исключением веществ в газообразном состоянии или в растворе, реакции происходят на границе или границе раздела двух фаз.Следовательно, скорость реакции между двумя фазами в значительной степени зависит от поверхностного контакта между ними. Мелкодисперсное твердое вещество имеет большую площадь поверхности, доступную для реакции, чем один большой кусок того же вещества. Таким образом, жидкость будет быстрее реагировать с мелкодисперсным твердым веществом, чем с большим куском того же твердого вещества. Например, большие куски железа медленно реагируют с кислотами; тонкодисперсное железо вступает в реакцию гораздо быстрее (рис. 1). Большие куски дерева тлеют, более мелкие — быстро, а опилки горят взрывоопасно.

Рис. 1. (a) Порошок железа быстро реагирует с разбавленной соляной кислотой и образует пузырьки газообразного водорода, поскольку порошок имеет большую общую площадь поверхности: 2Fe ( с, ) + 6HCl ( водн., ) ⟶ 2FeCl3 ( водн. ) + 3х3 ( г, ). (б) Железный гвоздь реагирует медленнее.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть реакцию цезия с водой в замедленном режиме и обсудить, как состояние реагентов и размер частиц влияют на скорость реакции.

Температура реагентов

Химические реакции обычно происходят быстрее при более высоких температурах.Еда может быстро испортиться, если оставить ее на кухонном столе. Однако более низкая температура внутри холодильника замедляет этот процесс, так что одни и те же продукты остаются свежими в течение нескольких дней. В лаборатории мы используем горелку или электрическую плиту, чтобы увеличить скорость реакций, которые медленно протекают при обычных температурах. Во многих случаях повышение температуры всего на 10 ° C примерно вдвое увеличивает скорость реакции в гомогенной системе.

Концентрации реагентов

Скорость многих реакций зависит от концентраций реагентов.Скорости обычно увеличиваются, когда увеличивается концентрация одного или нескольких реагентов. Например, карбонат кальция (CaCO ₃ ) портится в результате его реакции с загрязняющим диоксидом серы. Скорость этой реакции зависит от количества диоксида серы в воздухе (рис. 2). Кислый оксид, диоксид серы, соединяется с водяным паром в воздухе с образованием серной кислоты в следующей реакции:

[латекс] {\ text {SO}} _ {2} \ text {(} g \ text {)} + {\ text {H}} _ {2} \ text {O (} g \ text {)} \ rightarrow {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {3} \ text {(} aq \ text {)} [/ latex]

Карбонат кальция реагирует с серной кислотой следующим образом:

[латекс] {\ text {CaCO}} _ {3} \ text {(} s \ text {)} + {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {3} \ text {(} aq \ text {)} \ rightarrow {\ text {CaSO}} _ {3} \ text {(} aq \ text {)} + {\ text {CO}} _ {2} \ text {( } g \ text {)} + {\ text {H}} _ {2} \ text {O (} l \ text {)} [/ latex]

В загрязненной атмосфере с высокой концентрацией диоксида серы карбонат кальция разрушается быстрее, чем в менее загрязненном воздухе.Точно так же фосфор сгорает намного быстрее в атмосфере чистого кислорода, чем в воздухе, который составляет всего около 20% кислорода.

Рис. 2. Статуи, сделанные из карбонатных соединений, таких как известняк и мрамор, обычно медленно выветриваются с течением времени из-за воздействия воды, а также теплового расширения и сжатия. Однако такие загрязнители, как диоксид серы, могут ускорить выветривание. По мере увеличения концентрации загрязнителей воздуха разрушение известняка происходит быстрее. (кредит: Джеймс П. Фишер III)

Фосфор быстро горит на воздухе, но он будет гореть еще быстрее, если концентрация кислорода в нем выше.Посмотрите это видео, чтобы увидеть пример.

Наличие катализатора

Растворы перекиси водорода пенится при наливании на открытую рану, поскольку вещества в открытых тканях действуют как катализаторы, увеличивая скорость разложения перекиси водорода. Однако в отсутствие этих катализаторов (например, во флаконе в аптечке) полное разложение может занять месяцы. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции за счет снижения энергии активации, но при этом оно не расходуется на реакцию.Энергия активации — это минимальное количество энергии, необходимое для протекания химической реакции в прямом направлении. Катализатор увеличивает скорость реакции, обеспечивая альтернативный путь или механизм реакции (рис. 3). Катализ будет обсуждаться более подробно позже в этой главе, поскольку он относится к механизмам реакций.

Рис. 3. Присутствие катализатора увеличивает скорость реакции за счет снижения ее энергии активации.

Химические реакции происходят, когда молекулы сталкиваются друг с другом и подвергаются химическому превращению.Прежде чем физически проводить реакцию в лаборатории, ученые могут использовать моделирование молекулярного моделирования, чтобы предсказать, как параметры, описанные выше, повлияют на скорость реакции. Используйте интерактивный интерфейс PhET Reactions & Rates, чтобы изучить, как температура, концентрация и природа реагентов влияют на скорость реакции.

Ключевые концепции и резюме

На скорость химической реакции влияют несколько параметров. Реакции, в которых участвуют две фазы, протекают быстрее, когда имеется контакт с большей площадью поверхности.Если температура или концентрация реагента увеличиваются, скорость данной реакции обычно также увеличивается. Катализатор может увеличить скорость реакции, предоставляя альтернативный путь, который вызывает снижение энергии активации реакции.

Химия: упражнения в конце главы

1. Опишите влияние каждого из следующих факторов на скорость реакции металлического магния с раствором соляной кислоты: молярность соляной кислоты, температура раствора и размер кусочков магния.
2. Объясните, почему яйцо в кипящей воде в Денвере готовится медленнее, чем в Нью-Йорке. (Подсказка: рассмотрите влияние температуры на скорость реакции и влияние давления на точку кипения.)
3. Перейдите в интерактивный режим PhET Reactions & Rates. Используйте вкладку Single Collision, чтобы представить, как столкновение одноатомного кислорода (O) и монооксида углерода (CO) приводит к разрыву одной связи и образованию другой. Оттяните красный поршень, чтобы высвободить атом и наблюдать за результатами.Затем нажмите «Перезагрузить пусковую установку» и измените значение на «Угловой снимок», чтобы увидеть разницу.
   1. (a) Что происходит при изменении угла столкновения?
   2. (b) Объясните, как это влияет на скорость реакции.
4. В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates используйте вкладку «Многие столкновения», чтобы наблюдать, как несколько атомов и молекул взаимодействуют в различных условиях. Выберите молекулу для закачки в камеру. Установите начальную температуру и выберите текущее количество каждого реагента.Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». Как на скорость реакции влияют концентрация и температура?
5. В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates на вкладке Many Collisions настройте моделирование с 15 молекулами A и 10 молекулами BC. Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры».
   1. (a) Оставьте значение начальной температуры по умолчанию. Наблюдайте за реакцией. Скорость реакции быстрая или медленная?
   2. (b) Щелкните «Пауза», затем «Сбросить все», а затем введите 15 молекул A и 10 молекул BC еще раз.Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». На этот раз увеличивайте начальную температуру до тех пор, пока линия полной средней энергии на графике не окажется полностью выше кривой потенциальной энергии. Опишите, что происходит с реакцией.

Избранные ответы

1. Более высокая молярность увеличивает скорость реакции. Более высокая температура увеличивает скорость реакции. Более мелкие кусочки металлического магния будут реагировать быстрее, чем более крупные, потому что существует более реакционная поверхность.

3. (3.1) В зависимости от выбранного угла, атому может потребоваться много времени, чтобы столкнуться с молекулой, и, когда столкновение все же произойдет, оно может не привести к разрыву связи и образованию другой. (3.2) Частицы реагента должны вступить в контакт друг с другом, прежде чем они смогут вступить в реакцию.

5. (5.1) При температуре по умолчанию скорость реакции очень низкая. Несмотря на то, что молекулы A сталкиваются с молекулами BC довольно часто, очень немногие из них имеют достаточно энергии для связи.(5.2) С повышением температуры реакция идет быстрее. Количество реагентов уменьшается, а количество продуктов увеличивается. Через некоторое время в смеси будет примерно равное количество BC , AB и C и небольшой избыток A .

Глоссарий

катализатор
Вещество, которое увеличивает скорость реакции, но само не расходуется на реакцию

Факторы, влияющие на скорость реакции в химической кинетике

Химическая кинетика или кинетика реакций — это изучение скорости химических процессов.Изучение химической кинетики включает исследования того, как различные экспериментальные условия могут влиять на скорость химических реакций и давать информацию о механизме реакции и переходных состояниях. Он также включает построение математических моделей, которые могут описывать характеристики химической реакции.

Факторы, влияющие на скорость реакции

Химическая кинетика занимается экспериментальным определением скоростей реакций, на основании которых выводятся законы скорости и константы скорости.Чтобы реакция произошла, должно произойти столкновение. Это столкновение должно иметь правильную ориентацию и иметь достаточную энергию, чтобы разорвать необходимые связи.

Есть несколько факторов, которые влияют на скорость химических реакций. Например, гранулометрический состав материала, который можно определить с помощью анализатора размера частиц, будет влиять на реакционную способность твердых веществ, участвующих в химических реакциях. Следующие другие факторы:

Природа реагентов

Изменение скорости реакции зависит от того, какие вещества вступают в реакцию.Быстрые реакции включают кислотные реакции, образование солей и ионный обмен. Реакции, как правило, протекают медленно, когда между молекулами происходит образование ковалентной связи и когда образуются большие молекулы.

Физическое состояние

Физическое состояние реагента, т.е. твердое, жидкое или газовое, также является важным фактором скорости изменения. Когда реагенты находятся в одной фазе, тепловое движение приводит их в контакт. Если они находятся в разных фазах, реакция ограничивается границей раздела между реагентами, и реакции могут происходить только в области их контакта.Для завершения реакции может потребоваться энергичное встряхивание и перемешивание.

Концентрация

Согласно теории столкновений химических реакций, концентрация является важным фактором, потому что молекулы должны сталкиваться, чтобы вступить в реакцию друг с другом. Когда концентрация реагентов увеличивается, частота столкновений молекул увеличивается, ударяясь друг о друга чаще. Увеличение количества одного или нескольких реагентов приводит к более частому возникновению сговоров, увеличивая скорость реакции.

Температура

Молекулы при более высокой температуре обладают большей тепловой энергией, и частота столкновений выше при более высоких температурах.

Катализаторы

Катализаторы — это вещества, которые используются для облегчения реакций, но после этого остаются химически неизменными. Скорость реакции увеличивается, когда катализатор обеспечивает другой механизм реакции, протекающий с более низкой энергией активации.

Давление

Когда давление в газовой реакции увеличивается, количество столкновений между реагентами также увеличивается, увеличивая скорость реакции.

Приборы, которые можно использовать для изучения скорости реакции

Прекращенный поток

Прибор с остановленным потоком — это смесительное устройство, которое чаще всего используется для изучения быстрой кинетики. Небольшие объемы раствора быстро перемещаются из шприцев в высокоэффективный смеситель, чтобы инициировать быструю реакцию. Эти реакции обычно регистрируются спектроскопическими методами, такими как УФ-поглощение, флуоресценция или круговой дихроизм. Наиболее часто используемым методом обнаружения является флуоресцентная спектроскопия из-за ее высокой чувствительности.

Приборы с остановленным потоком могут быть оснащены до четырех шприцев, одним для образца и двумя или тремя шприцами для двойного или последовательного смешивания реагентов.

Быстрая кинетика флуоресценции

Это еще один прибор, разработанный специально для обнаружения быстрой кинетики. В сочетании с оборудованием Bio-Logic для остановленного потока с закалкой, он образует очень мощную систему кинетического анализа, обладающую высокой чувствительностью и очень эффективным сбором данных. Спектрометр может быть настроен для измерения реакций по УФ-поглощению плюс флуоресценции или двум разным длинам волн флуоресценции.

Найдите лучший инструмент

ATA Scientific предлагает ряд продуктов, которые могут помочь вам в ваших научных начинаниях, больших или малых. Для получения информации и совета о том, какой продукт подойдет вашим конкретным потребностям, свяжитесь с ATA Scientific сегодня.

Изменение скорости реакции

Есть 4 метода, с помощью которых вы можете увеличить скорость реакции:

1. Увеличьте концентрацию реагента.

2. Увеличьте температуру реагентов.

3. Увеличивает площадь поверхности реагента.

4. Добавить катализатор в реакцию.

Прежде, чем мы обнаружим причины вышеупомянутого увеличения скорости, мы должны сначала посмотреть, что необходимо, чтобы вызвать реакцию!

Если взять реакцию между магнием и соляной кислотой, чтобы они взаимодействовали вместе:

1. Они должны столкнуться друг с другом

2. Столкновение должно происходить с достаточной энергией.

Скорость реакции зависит от того, сколько успешных столкновений произошло в заданную единицу времени.

Эффект концентрации

Если концентрация кислоты (реагента) увеличивается, реакция протекает быстрее.

В разбавленной кислоте меньше кислотных частиц.Это означает, что вероятность столкновения частицы кислоты с частицей магния меньше, чем у кислоты с более высокой концентрацией.

В концентрированной кислоте больше кислотных частиц, поэтому выше вероятность того, что кислотная частица ударится о частицу магния.

Помните: чем больше успешных столкновений, тем быстрее будет реакция.

На графике ниже показаны результаты двух экспериментов. В эксперименте A использовалась концентрированная кислота, а в эксперименте B использовалась разбавленная кислота.

Как видите, чем больше концентрация кислоты, используемой в реакции, тем круче кривая и тем короче время реакции. Следовательно, эти результаты показывают, что увеличение концентрации увеличивает скорость реакции.

Влияние температуры

При низких температурах реагирующие частицы обладают меньшей энергией. Когда частицы нагреваются, они получают энергию. Прирост энергии позволяет частицам двигаться быстрее, это увеличивает их шанс столкновения, но также увеличение энергии увеличивает вероятность столкновения, происходящего с достаточной энергией.Следовательно, скорость реакции увеличивается с повышением температуры.

Влияние площади поверхности

Скорость реакции между магнием и соляной кислотой увеличивается по мере увеличения площади поверхности магния.

Например: металлический порошок (большая площадь поверхности) быстрее реагирует с кислотой, чем полоски металла (меньшая площадь поверхности).

Чем больше площадь поверхности металла, тем больше его частиц подвергаются воздействию кислоты.Это увеличение экспозиции увеличивает частоту успешных столкновений.

Эффект катализатора

Некоторые реакции можно ускорить с помощью катализатора. Катализатор снижает энергию, необходимую для успешного столкновения реагентов. В результате больше столкновений становятся успешными, следовательно, скорость реакции увеличивается.

Факторы, влияющие на скорость реакции — Химия

OpenStaxCollege

[latexpage]

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите влияние химической природы, физического состояния, температуры, концентрации и катализа на скорость реакции

Скорость, с которой расходуются реагенты и образуются продукты в ходе химических реакций, сильно различается.Мы можем выделить пять факторов, которые влияют на скорость химических реакций: химическая природа реагирующих веществ, состояние разделения (один большой кусок по сравнению с множеством мелких частиц) реагентов, температура реагентов, концентрация реагентов, и наличие катализатора.

Скорость реакции зависит от природы участвующих веществ. Реакции, которые кажутся похожими, могут иметь разную скорость в одних и тех же условиях, в зависимости от идентичности реагентов.Например, когда небольшие кусочки металлов, железа и натрия, подвергаются воздействию воздуха, натрий полностью реагирует с воздухом в течение ночи, в то время как железо практически не затрагивается. Активные металлы кальций и натрий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основания. Однако кальций реагирует с умеренной скоростью, тогда как натрий реагирует так быстро, что реакция становится почти взрывоопасной.

За исключением веществ в газообразном состоянии или в растворе, реакции происходят на границе или границе раздела двух фаз.Следовательно, скорость реакции между двумя фазами в значительной степени зависит от поверхностного контакта между ними. Мелкодисперсное твердое вещество имеет большую площадь поверхности, доступную для реакции, чем один большой кусок того же вещества. Таким образом, жидкость будет быстрее реагировать с мелкодисперсным твердым веществом, чем с большим куском того же твердого вещества. Например, большие куски железа медленно реагируют с кислотами; мелкодисперсное железо реагирует гораздо быстрее ([ссылка]). Большие куски дерева тлеют, более мелкие — быстро, а опилки горят взрывоопасно.

(a) Железный порошок быстро реагирует с разбавленной соляной кислотой и образует пузырьки газообразного водорода, поскольку порошок имеет большую общую площадь поверхности: 2Fe ( с, ) + 6HCl ( водн., ) \ (⟶ \) 2FeCl3 ( водн. ) + 3х3 ( г, ). (б) Железный гвоздь реагирует медленнее.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть реакцию цезия с водой в замедленном режиме и обсудить, как состояние реагентов и размер частиц влияют на скорость реакции.

Химические реакции обычно происходят быстрее при более высоких температурах.Еда может быстро испортиться, если оставить ее на кухонном столе. Однако более низкая температура внутри холодильника замедляет этот процесс, так что одни и те же продукты остаются свежими в течение нескольких дней. В лаборатории мы используем горелку или электрическую плиту, чтобы увеличить скорость реакций, которые медленно протекают при обычных температурах. Во многих случаях повышение температуры всего на 10 ° C примерно вдвое увеличивает скорость реакции в гомогенной системе.

Скорость многих реакций зависит от концентраций реагентов.Скорости обычно увеличиваются, когда увеличивается концентрация одного или нескольких реагентов. Например, карбонат кальция (CaCO ₃ ) портится в результате его реакции с загрязняющим диоксидом серы. Скорость этой реакции зависит от количества диоксида серы в воздухе ([ссылка]). Кислый оксид, диоксид серы, соединяется с водяным паром в воздухе с образованием серной кислоты в следующей реакции:

\ ({\ text {SO}} _ {\ text {2}} \ left (g \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ text {O (} g \ right) \ phantom { \ правило {0.2em} {0ex}} ⟶ \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {\ text {3}} \ left (aq \ справа) \)

Карбонат кальция реагирует с серной кислотой следующим образом:

\ ({\ text {CaCO}} _ {\ text {3}} \ left (s \ right) + {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {\ text {3 }} \ left (aq \ right) \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} ⟶ \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} {\ text {CaSO}} _ {\ text {3} } \ left (aq \ right) + {\ text {CO}} _ {\ text {2}} \ left (g \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ text {O (} l \ справа) \)

В загрязненной атмосфере с высокой концентрацией диоксида серы карбонат кальция разрушается быстрее, чем в менее загрязненном воздухе.Точно так же фосфор сгорает намного быстрее в атмосфере чистого кислорода, чем в воздухе, который составляет всего около 20% кислорода.

Статуи, сделанные из карбонатных соединений, таких как известняк и мрамор, обычно медленно выветриваются с течением времени из-за воздействия воды, а также теплового расширения и сжатия. Однако такие загрязнители, как диоксид серы, могут ускорить выветривание. По мере увеличения концентрации загрязнителей воздуха разрушение известняка происходит быстрее. (кредит: Джеймс П. Фишер III)

Фосфор быстро горит на воздухе, но он будет гореть еще быстрее, если концентрация кислорода в нем выше.Посмотрите это видео, чтобы увидеть пример.

Растворы перекиси водорода пенится при наливании на открытую рану, поскольку вещества в открытых тканях действуют как катализаторы, увеличивая скорость разложения перекиси водорода. Однако в отсутствие этих катализаторов (например, во флаконе в аптечке) полное разложение может занять месяцы. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции за счет снижения энергии активации, но при этом оно не расходуется на реакцию.Энергия активации — это минимальное количество энергии, необходимое для протекания химической реакции в прямом направлении. Катализатор увеличивает скорость реакции, предоставляя альтернативный путь или механизм реакции ([ссылка]). Катализ будет обсуждаться более подробно позже в этой главе, поскольку он относится к механизмам реакций.

Присутствие катализатора увеличивает скорость реакции за счет снижения ее энергии активации.

Химические реакции происходят, когда молекулы сталкиваются друг с другом и подвергаются химическому превращению.Прежде чем физически провести реакцию в лаборатории, ученые могут использовать симуляции молекулярного моделирования, чтобы предсказать, как параметры, обсужденные ранее, повлияют на скорость реакции. Используйте интерактивный интерфейс PhET Reactions & Rates, чтобы изучить, как температура, концентрация и природа реагентов влияют на скорость реакции.

На скорость химической реакции влияют несколько параметров. Реакции, в которых участвуют две фазы, протекают быстрее, когда имеется контакт с большей площадью поверхности.Если температура или концентрация реагента увеличиваются, скорость данной реакции обычно также увеличивается. Катализатор может увеличить скорость реакции, предоставляя альтернативный путь, который вызывает снижение энергии активации реакции.

Опишите влияние каждого из следующих факторов на скорость реакции металлического магния с раствором соляной кислоты: молярность соляной кислоты, температура раствора и размер кусочков магния.

Более высокая молярность увеличивает скорость реакции. Более высокая температура увеличивает скорость реакции. Более мелкие кусочки металлического магния будут реагировать быстрее, чем более крупные, потому что существует более реакционная поверхность.

Объясните, почему яйцо в кипящей воде в Денвере готовится медленнее, чем в Нью-Йорке. (Подсказка: рассмотрите влияние температуры на скорость реакции и влияние давления на точку кипения.)

Перейдите в интерактивный режим PhET Reactions & Rates.Используйте вкладку Single Collision, чтобы представить, как столкновение одноатомного кислорода (O) и монооксида углерода (CO) приводит к разрыву одной связи и образованию другой. Оттяните красный поршень, чтобы высвободить атом и наблюдать за результатами. Затем нажмите «Перезагрузить пусковую установку» и измените значение на «Угловой снимок», чтобы увидеть разницу.

(a) Что происходит при изменении угла столкновения?

(b) Объясните, как это влияет на скорость реакции.

(a) В зависимости от выбранного угла, атому может потребоваться много времени, чтобы столкнуться с молекулой, и, когда столкновение все-таки произойдет, оно может не привести к разрыву связи и образованию другой.(b) Частицы реагента должны вступить в контакт друг с другом, прежде чем они смогут вступить в реакцию.

В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates используйте вкладку «Many Collisions», чтобы наблюдать, как несколько атомов и молекул взаимодействуют в различных условиях. Выберите молекулу для закачки в камеру. Установите начальную температуру и выберите текущее количество каждого реагента. Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». Как на скорость реакции влияют концентрация и температура?

В интерактивном режиме PhET Reactions & Rates на вкладке Many Collisions настройте моделирование с 15 молекулами A и 10 молекулами BC.Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры».

(a) Оставьте начальную температуру равной настройке по умолчанию. Наблюдайте за реакцией. Скорость реакции быстрая или медленная?

(b) Щелкните «Пауза», затем «Сбросить все», а затем введите 15 молекул A и 10 молекул BC еще раз. Выберите «Показать облигации» в разделе «Параметры». На этот раз увеличивайте начальную температуру до тех пор, пока линия полной средней энергии на графике не окажется полностью выше кривой потенциальной энергии. Опишите, что происходит с реакцией.

(а) очень медленный; (б) При повышении температуры реакция протекает с большей скоростью. Количество реагентов уменьшается, а количество продуктов увеличивается. Через некоторое время в смеси будет примерно равное количество BC , AB и C и небольшой избыток A .

Глоссарий

катализатор

Вещество, которое увеличивает скорость реакции, но само по себе не расходуется на реакцию

.