Что такое скорость химической реакции от каких факторов она зависит?

10 ответов на вопрос “Что такое скорость химической реакции от каких факторов она зависит?”

  1. Burilace Ответить

    ЗДМ относится к гомогенным реакциям. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.
    Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А >) и бимолекулярные (А + В >); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко.
    Скорость гетерогенных реакций
    Зависит  от площади поверхности соприкосновения веществ, т.е. от степени измельчения веществ, полноты смешивания реагентов.
    Пример — горение древесины. Целое полено горит на воздухе сравнительно медленно. Если увеличить поверхность соприкосновения дерева с воздухом, расколов полено на щепки, скорость горения увеличится.
    Пирофорное  железо высыпают  на лист фильтровальной бумаги. За время падения частицы железа раскаляются и поджигают бумагу.
    Влияние температуры на скорость реакции
    В XIX веке голландский ученый Вант-Гофф опытным путем обнаружил, что при повышении температуры на 10 оС скорости многих реакций возрастают в 2-4 раза.
    Правило Вант-Гоффа

    При повышении температуры на каждые 10?С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
    Здесь ? (греческая буква «гамма») — так называемый температурный коэффициент или коэффициент Вант-Гоффа, принимает значения от 2 до 4.
    Для каждой конкретной реакции температурный коэффициент определяется опытным путем. Он показывает, во сколько именно раз возрастает скорость данной химической реакции (и ее константа скорости) при повышении температуры на каждые 10 градусов.
    Правило Вант-Гоффа используется для приближенной оценки изменения константы скорости реакции при повышении или понижении температуры. Более точное соотношение между константой скорости и температурой установил шведский химик Сванте Аррениус:

    Чем больше Ea конкретной реакции, тем меньше (при данной температуре) будет константа скорости k (и скорость) этой реакции. Повышение Т приводит к увеличению константы скорости, это объясняется тем, что повышение температуры приводит к быстрому увеличению числа «энергичных» молекул, способных преодолевать активационный барьер Ea.
    Влияние катализатора на скорость реакции
    Можно изменить скорость реакции, используя специальные вещества, которые изменяют механизм реакции и направляют ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации.
    Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и увеличивающие ее скорость, но по окончании реакции остающиеся неизменными  качественно и количественно.
    Ингибиторы – вещества, замедляющие химические реакции.
    Изменение скорости химической реакции или ее направления с помощью катализатора называют катализом.


    Задания ЕГЭ по химии тест онлайн

  2. Играющая с огнём Ответить

    Факторы, способные влиять на скорость химической реакции
    Концентрация реагентов
    Природа реагентов
    Площадь поверхности соприкосновения реагентов
    Температура реакции
    Действие катализатора
    Давление
    Экспериментальное определение скорости химической реакции
    Скорость реакции — скорость с которой расходуются реагенты (их концентрация уменьшается) или образуются продукты реакции в единице объёма.
    Это интересно: типы кристаллических решеток – таблица различных материалов.

    Факторы, способные влиять на скорость химической реакции

    На то, насколько быстро будет происходить химическое взаимодействие, могут повлиять следующие факторы:
    концентрация веществ;
    природа реагентов;
    температура;
    присутствие катализатора;
    давление (для реакций в газовой среде).
    Таким образом, изменяя определённые условия протекания химического процесса, можно повлиять на то, насколько быстро будет протекать процесс.
    Это интересно: металлы и неметаллы в периодической таблице Менделеева.

    Концентрация реагентов

    В процессе химического взаимодействия частицы реагирующих веществ сталкиваются друг с другом. Количество таких совпадений пропорционально числу частиц веществ в объёме реагирующей смеси, а значит и пропорционально молярным концентрациям реагентов.
    Закон действующих масс описывает зависимость скорости реакции от молярных концентраций веществ, вступающих во взаимодействие.
    Для элементарной реакции (А + В > …) данный закон выражается формулой:
    ? = k •С A •С B,
    где k — константа скорости; С A и С B — молярные концентрации реагентов, А и В.
    Если одно из реагирующих веществ находится в твёрдом состоянии, то взаимодействие происходит на поверхности раздела фаз, в связи с этим концентрация твёрдого вещества не включается в уравнение кинетического закона действующих масс. Для понимания физического смысла константы скорости, необходимо принять С, А и С В равными 1. Тогда становится понятно, что константа скорости равна скорости реакции при концентрациях реагентов, равных единице.
    Это интересно: как расставлять коэффициенты в химических уравнениях?

    Природа реагентов

    Так как в процессе взаимодействия разрушаются химические связи реагирующих веществ и образуются новые связи продуктов реакции, то большую роль будет играть характер связей, участвующих в реакции соединений и строение молекул реагирующих веществ.

    Площадь поверхности соприкосновения реагентов

    Такая характеристика, как площадь поверхности соприкосновения твёрдых реагентов, на протекание реакции влияет, порой, довольно значительно. Измельчение твёрдого вещества позволяет увеличить площадь поверхности соприкосновения реагентов, а значит и ускорить протекание процесса. Площадь соприкосновения растворимых веществ легко увеличивается растворением вещества.
    Это интересно: водородная связь – примеры, механизм образования.

    Температура реакции

    При увеличении температуры энергия сталкивающихся частиц возрастёт, очевидно, что с ростом температуры и сам химический процесс будет ускоряться. Наглядным примером того, как увеличение температуры влияет на процесс взаимодействия веществ, можно считать приведённые в таблице данные.
    Таблица 1. Влияние изменения температуры на скорость образования воды (О 2 +2Н 2 >2Н 2 О)
    Температура, °С Время 18 230 млрд лет 118 230 млн лет 218 230 тыс. лет 318 230 лет 418 81 день 518 2 ч. 618 7 с. Для количественного описания того, как температура может влиять на скорость взаимодействия веществ используют правило Вант-Гоффа. Правило Вант-Гоффа состоит в том, что при повышении температуры на 10 градусов, происходит ускорение в 2?4 раза.
    Математическая формула, описывающая правило Вант-Гоффа, выглядит следующим образом:
    , где ? – температурный коэффициент скорости химической реакции (? = 2?4).
    Но гораздо более точно описывает температурную зависимость константы скорости уравнение Аррениуса:
    , где R — универсальная газовая постоянная, А — множитель, определяемый видом реакции, Е, А — энергия активации.
    Энергией активации называют такую энергию, которую должна приобрести молекула, чтобы произошло химическое превращение. То есть она является неким энергетическим барьером, который необходимо будет преодолеть сталкивающимся в реакционном объёме молекулам для перераспределения связей.
    Энергия активации не зависит от внешних факторов, а зависит от природы вещества. Значение энергии активации до 40 — 50 кДж/моль позволяет веществам реагировать друг с другом довольно активно. Если же энергия активации превышает 120 кДж/моль, то вещества (при обычных температурах) будут реагировать очень медленно. Изменение температуры приводит к изменению количества активных молекул, то есть молекул, достигших энергии большей, чем энергия активации, а значит способных к химическим превращениям.

    Действие катализатора

    Катализатором называют вещество, способное ускорять процесс, но не входящее в состав его продуктов. Катализ (ускорение протекания химического превращения) разделяют на · гомогенный, · гетерогенный. Если реагенты и катализатор находятся в одинаковых агрегатных состояниях, то катализ называют гомогенным, если в различных, то гетерогенным. Механизмы действия катализаторов разнообразны и достаточно сложны. Кроме того, стоит отметить, что для катализаторов характерна избирательность действия. То есть один и тот же катализатор, ускоряя одну реакцию, может никак не изменять скорость другой.

    Давление

    Если в превращении участвуют газообразные вещества, то на скорость протекания процесса будет влиять изменение давления в системе. Это происходит потому, что для газообразных реагентов изменение давления приводит к изменению концентрации.

    Экспериментальное определение скорости химической реакции

    Определить быстроту протекания химического превращения экспериментально можно, получив данные о том, как в единицу времени меняется концентрация веществ, вступающих в реакцию, или продуктов. Методы получения таких данных делят на
    химические,
    физико-химические.
    Химические методы достаточно просты, доступны и точны. С их помощью скорость определяют, непосредственно замеряя концентрацию или количество вещества реагентов или продуктов. В случае медленной реакции, для контроля за тем, как расходуется реагент отбирают пробы. После чего определяют содержание в пробе реагента. Осуществляя отбор проб через равные промежутки времени, можно получить данные об изменении количества вещества в процессе взаимодействия. Чаще всего используют такие виды анализа, как титриметрия и гравиметрия.
    Если реакция протекает быстро, то чтобы отобрать пробу, её приходится останавливать. Это можно сделать с помощью охлаждения, резкого удаления катализатора, также можно произвести разбавление либо перевести один из реагентов в не реакционноспособное состояние.
    Методы физико-химического анализа в современной экспериментальной кинетике используются чаще, чем химические. С их помощью можно наблюдать изменение концентраций веществ в реальном времени. При этом реакцию нет необходимости останавливать и отбирать пробы.
    Физико-химические методы основываются на измерении физического свойства, зависящего от количественного содержания в системе определённого соединения и изменяющегося со временем. Например, если в реакции участвуют газы, то таким свойством может быть давление. Также измеряют электропроводность, показатель преломления, спектры поглощения веществ.

  3. Prost Ответить

    Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:
    V = ± ((С2 – С1) / (t2 – t1)) = ± (DС / Dt)
    где С1 и С2 – молярные концентрации веществ в моменты времени t1 и t2 соответственно (знак (+) – если скорость определяется по продукту реакции, знак (-) – по исходному веществу).
    Реакции происходят при столкновении молекул реагирующих веществ. Ее
    скорость определяется количеством столкновений и вероятностью того, что
    они приведут к превращению. Число столкновений определяется
    концентрациями реагирующих веществ, а вероятность реакции – энергией
    сталкивающихся молекул.
    Факторы, влияющие на скорость химических реакций.
    1. Природа реагирующих веществ.
    Большую роль играет характер химических связей и строение молекул
    реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных
    связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва
    связей в молекулах H2 и N2 требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H2O)
    требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции
    между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.
    Примеры
    Фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании.
    Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди – не реагирует.
    2. Концентрация. С увеличением
    концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят
    столкновения молекул реагирующих веществ – скорость реакции возрастает.
    Закон действующих масс (К. Гульдберг, П.Вааге, 1867г.)
    Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
    aA + bB + . . . ® . . .
    V = k
    [A]a [B]b . . .
    Константа скорости реакции k зависит
    от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не
    зависит от значения концентраций реагентов.
    Физический смысл константы скорости
    заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных
    концентрациях реагирующих веществ.
    Для гетерогенных реакций концентрация твердой фазы в выражение скорости реакции не входит.
    3. Температура. При повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции возрастает в 2-4 раза (Правило Вант-Гоффа). При увеличении температуры от t1 до t2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:
    (t2 – t1) / 10
    Vt2 / Vt1
    = g
    (где Vt2 и Vt1 – скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; g- температурный коэффициент данной реакции).
    Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур. Более точным является уравнение Аррениуса:
    k = A
    e -Ea/RT
    где
    A – постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ;
    R – универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль
    К) = 0,082 л атм/(моль К)];
    Ea – энергия активации, т.е. энергия, которой должны обладать
    сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому
    превращению.
    Энергетическая диаграмма химической реакции.


    Экзотермическая реакция
    Эндотермическая реакция
    А – реагенты, В – активированный комплекс (переходное состояние), С – продукты.
    Чем больше энергия активации Ea, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры.
    4. Поверхность соприкосновения
    реагирующих веществ. Для гетерогенных систем (когда вещества находятся
    в разных агрегатных состояниях), чем больше поверхность
    соприкосновения, тем быстрее протекает реакция. Поверхность твердых
    веществ может быть увеличена путем их измельчения, а для растворимых
    веществ – путем их растворения.
    5. Катализ. Вещества, которые
    участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу
    реакции неизменными, называются катализаторами.
    Механизм действия катализаторов связан с уменьшением энергии активации
    реакции за счет образования промежуточных соединений. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе
    – разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях). Резко
    замедлить протекание нежелательных химических процессов в ряде случаев
    можно добавляя в реакционную среду ингибиторы (явление “отрицательного катализа”).

  4. чеLOVEчек Ответить

    1. Скорость химической реакции можно выразить как изменение количества вещества (n, по модулю) в единицу времени (t).
    Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, цинк бурно реагирует с соляной кислотой, а железо довольно медленно.
    Скорость реакции тем больше, чем выше концентрация веществ.
    Скорость реакции значительно повышается с повышением температуры.
    Скорость гетерогенных реакций увеличивается с увеличением поверхности реагирующих веществ. Твердые вещества для этого обычно измельчают.
    Скорость реакции зависит от наличия катализаторов или ингибиторов.
    2. Еа – энергия активации – это минимальная энергия (в расчете на 1 моль или 1 кмолъ), которой должны обладать реагирующие (исходные) частицы, чтобы столкновение между ними привело к реакции.
    За величину энергии активации приближенно принимают превышение средней энергии активированного комплекса над средним уровнем энергии исходных веществ. Она зависит от природы реагирующих (исходных) веществ и характеризует изменение скорости реакции от температуры. Чем больше энергия активации,тем быстрее увеличивается с ростом температуры скорость реакции.
    3. При нагревании скорость реакции увеличивается потому, что не только увеличивается число столкновений, но и увеличивается кинетическая энергия частиц. А для того чтобы реакция произошла, нужно чтобы частица обладала энергией активации, которая нужна для разрушения прежних химических связей и преодоления сил отталкивания между атомов.

  5. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *