Factores que afectan la tasa de reacción. A1. Un factor que no afecta la tasa de reacción química. La superficie del contacto de las sustancias reactivas.

Secciones: Química

Propósito: actualizar y profundizar el conocimiento sobre la velocidad reacción química, dependencia de la velocidad de reacciones homogéneas y heterogéneas de diversos factores.

Equipo: Soluciones NA 2 S 2 O 3 (0.25n.), H 2 SO 4 (2N), cronómetro, dos designadas, agua destilada, matraz con soluciones acuosas concentradas de amoníaco, alambre de platino, dos tubos de ensayo con H C CL Solura. Un pedazo de estaño granulado, una rebanada de zinc, cronómetro.

Lección de escenario - Introductorio.

El maestro reporta el tema de la lección, explica su objetivo y ofrece a los estudiantes algunas preguntas a la discusión:

1. ¿Qué se llama velocidad en la mecánica?
2. Da ejemplos de reacciones químicas a diferentes velocidades.
3. ¿Por qué necesitas estudiar la velocidad con la que proceder a los fenómenos químicos?

La etapa II de la lección es una explicación del nuevo material.

La doctrina de velocidades y mecanismos de reacción química se llama cinética química. La velocidad de las reacciones químicas varía ampliamente. Algunas reacciones ocurren casi al instante, por ejemplo, la interacción de hidrógeno con oxígeno cuando se calienta. Se formó lentamente la oxidación en objetos de hierro, productos de corrosión en metales.

Al mismo tiempo, es imposible, por supuesto, estar limitado a los argumentos puramente cualitativos sobre las reacciones "rápidas" y "lentas". Una característica cuantitativa es necesaria para un concepto tan importante como la velocidad de una reacción química (V X. P.)

Tasa de reacción química: cambio en la concentración de una de las sustancias de reacción por unidad de tiempo

C (mol / l) - concentración de sustancias

t (c) - Tiempo, V. X. P (MOL / L) - Tasa de reacción química.

Teniendo en cuenta la cinética de las reacciones químicas, debe tenerse en cuenta que la naturaleza de la interacción depende del estado agregado de productos y reactivos. Productos y reactivos, combinados, forman el llamado sistema fisicoquímico. La combinación de partes homogéneas del sistema con la misma composición y propiedades químicas y se separan de las otras partes de la superficie del sistema de la sección, llamadas fase. Por ejemplo, los cristales de la sal de mesa hechos en un vaso con agua, luego en el primer momento se forma un sistema de dos fases, lo que se convertirá en una monofásal después de disolver la sal. Mezclas de gas en condiciones normales monofásicas (agua y alcohol) o multifase (agua y benceno, agua y mercurio). Sistemas que consisten en una fase llamada homogénico, y sistemas que contienen varias fases. heterogéneo. En consecuencia, el concepto de homogénico y heterogéneoreacciones. La reacción se llama homogénea si los reactivos y los productos conforman una fase:

HCI + NaOH \u003d NACL + H2O

Cuando se encuentran reacción, reactivos y productos heterogéneos en diferentes fases:

Zn + 2hcl \u003d znccl2 + h2

En este último caso, tanto los reactivos como los productos conforman varias fases (Zn SOLID, ZNCL2 está en solución y H2 - Gas).

Si la reacción procede entre sustancias en el sistema heterogéneo, los reactivos están en contacto entre sí no a lo largo del volumen, sino solo en la superficie. En este sentido, la determinación de la tasa de reacción heterogénea es la siguiente:

La velocidad de la reacción heterogénea se determina mediante el número de moles de sustancias como resultado de la reacción por unidad de tiempo en una unidad de superficie

- Cambios en la cantidad de sustancia (reactivo o producto), MOL.

- Intervalo de tiempo - S, Min.

Factores que afectan la tasa de reacción.

1. La naturaleza de las sustancias reactivas. El profesor muestra experiencia:

Dos tubos vertieron 1 ml de solución HCl. En uno, bajamos un trozo de estaño granulado, a otro, una pieza de zinc del mismo tamaño. Los estudiantes comparan la intensidad de la separación de las burbujas de gas, las ecuaciones de la interacción de HCl con zinc y estaño se concluyen sobre el efecto de la naturaleza de reaccionar las sustancias para la tasa de reacción.

2. Concentración de reactivos.

La experiencia es la interacción de tiosulfato de sodio con ácido sulfúrico.

a) Realizar experiencia de alta calidad al principio. Para hacer esto, vierta 1 ml de solución de sulfato de azufre de sodio en el tubo y agregue sodio y agregue 1-2 gotas de solución de ácido sulfúrico. Marque la apariencia después de un tiempo de opalescencia y más nublado de la solución de la formación de azufre libre:

Na2S2O3 + H2SO4 \u003d NA2SO4 + SO2 + S + H2O

El tiempo que pasa desde el drenaje de la solución a la turbidez notable depende de la velocidad de reacción.

b) Tres tubos de ensayo numerados vierten 0.25 n de la bureta. Solución de tiosulfato de sodio: en la primera - 1 ml, en segundo - 2 ml, hasta tercera: 3 ml. Para verter 2 ml de agua a los contenidos del primer tubo de ensayo, hasta la segunda - 1 ml de agua. Por lo tanto, la concentración condicional será: en los tubos de ensayo No. 1 - C; en tubos de ensayo No. 2 - 2C; En tubos de ensayo No. 3 - 3C.

En una solución de tiosulfato de sodio No. 1, agregue 1 gota de solución de ácido sulfúrico, agítelo para mezclar los contenidos y encienda el cronómetro. Nota de drenaje de soluciones a un aspecto notable de opalescencia.

Experiencia Repetir con los tubos de ensayo No. 2 y No. 3, agregue también 1 gotas de solución de ácido sulfúrico y determinando el tiempo de reacción.

Después de la experiencia, el maestro de la Junta construye un gráfico de la dependencia de la tasa de reacción de la concentración de las sustancias reactivos, donde en el eje de abscisa, la concentración condicional de solución de tiosulfato de sodio se coloca en el eje de la ordenada, la Tasa de reacción condicional. (El horario se puede preparar por adelantado).

Los estudiantes analizan el horario y extraen conclusiones sobre la dependencia de la tasa de reacción a partir de la concentración de sustancias reactivas.

El efecto de la concentración de reactivos sobre la tasa de interacción química se expresa por la Ley Básica de Cinética Química.

La tasa de reacciones químicas que se producen en un medio homogéneo a una temperatura constante es directamente proporcional al producto de las concentraciones de las sustancias que reaccionan, erigidas al grado de sus coeficientes estequiométricos.

= k.[UNA.] n [b] m

Esta ecuación es una ecuación de velocidad cinética. [ UNA.], [B.] (MOL / L) - la concentración de materiales de partida; n, M.- coeficientes en la ecuación de reacción; k -constante de velocidad.

El significado físico de la constante de velocidad ( k.):

si un [ UNA.] = [B.] \u003d 1 mol / l \u003d\u003e \u003d k.1 nORTE. 1 metro. .esos. \u003d. k.. Esta es la velocidad de esta reacción en condiciones estándar.

# 1. 2n 2 (g) + o 2 (g) -\u003e 2n 2 O (g)

= k. 2

¿Cómo cambiará la velocidad de esta reacción si la concentración de cada una de las sustancias iniciales es 2 veces?

1 = k.(2) 2 (2);

2 y 2 - nuevas concentraciones de materiales de partida.

1 = k.4 2 2

1 = 8k. 2 .

Compare con la ecuación (1): la velocidad aumentó 8 veces.

№ 2. 2SU (TV.) + O 2 (D) 2SUO (TV.)

= k. 2 Sin embargo, la concentración del sólido se excluye de la ecuación, no se puede cambiar, un valor constante.

Cu (TV.) \u003d\u003e [Cu] \u003d const

= k.,

3. Temperatura.

Una gran influencia en la velocidad de las reacciones químicas tiene una temperatura.

Want-Hoff formuló la regla: n la costura de la temperatura para cada 10 O C conduce a un aumento en la velocidad de reacción de 2 a 4 veces (se llama este valor coeficiente de la temperatura de la reacción.).

Con un aumento de la temperatura, la velocidad promedio de las moléculas, su energía, la cantidad de colisiones aumentan ligeramente, pero la proporción de moléculas "activas" involucradas en colisiones efectivas que superan la barrera energética de la reacción aumenta considerablemente.

Matemáticas esta dependencia es expresada por la proporción.

¿Dónde? T2,? T1: las tasas de reacción, respectivamente, con temperaturas finitas T 2 t 1, A es el coeficiente de temperatura de la velocidad de reacción con un aumento de la temperatura para cada 10 O C.

Ejemplos: ¿Cuántas veces la velocidad de reacción química aumenta en T aproximadamente: 50 o -\u003e 100 O, si 2?

2 = 1 2 100 –50 10 ; 2 = 1 2 5

es decir, la tasa de reacción química aumentará en 32 veces.

4. Catalizador

Uno de los medios de exposición más efectivos a la velocidad de reacciones químicas está utilizando catalizadores. Como ya sabes de curso de escuela. química, catalizadores - Estas son sustancias que cambian la tasa de reacción, y al final del proceso permanecen sin cambios tanto en la composición como en la masa. En otras palabras, en el momento de la reacción en sí, el catalizador participa activamente en el proceso químico, así como los reactivos, pero al final de la reacción entre ellos existe una diferencia fundamental: los reactivos cambian su composición química, convirtiéndose en Los productos, y el catalizador se destaca en su forma original.

La mayoría de las veces, el papel del catalizador consiste en aumentar la velocidad de reacción, aunque algunos catalizadores no se aceleran, sino que ralentizan el proceso. El fenómeno de la aceleración de reacciones químicas debido a la presencia de catalizadores se llama catálisisy desaceleración - inhibición.

La catálisis es una sección muy importante de la química y la tecnología química. Con algunos catalizadores que conoce, estudiando la química de nitrógeno y azufre. El profesor demuestra la experiencia.

Si un contenido abierto concentrado. solución de agua Frasco de amoniaco para poner un cable de platino precalentado, entonces es raro y está en mucho tiempo en un estado de cagine rojo. ¿Pero de dónde proviene la energía, apoyando la alta temperatura del platino? Todo se explica simplemente. En presencia de platino, el amoníaco interactúa con el oxígeno aéreo, la reacción es altamente exotérmica (N-900 KJ):

4NH 3 (G) + 5O 2 \u003d 4NO (G) + 6H 2 O (G)

Si bien hay una reacción, iniciada por platino, el calor resaltado admite la alta temperatura del catalizador.

Lección de escenario III - Material de fijación

Tareas estimadas

1. En dos buques idénticos durante 10 segundos recibidos: en el primer - 22.4L H 2. ¿Dónde está más la velocidad de la reacción química? ¿Cuantas veces?
2. En 10, la concentración del material de partida ha cambiado de 1 mol / l. Hasta 0.5 mol / l. Calcule la velocidad promedio de esta reacción.
3. ¿Cuál es el coeficiente de temperatura de la reacción, si en T aproximadamente: 30 o -\u003e 60 o tasa de reacción aumentó 64 veces?

Lección de escenario IV - Tarea

Ejercicio 1

¿Cuántas veces la reacción de la reacción de la reacción de la reacción del monóxido de carbono (II) con oxígeno, si la concentración de materiales de partida aumenta tres veces?

Tarea 2.

¿Cuántas veces aumentará la velocidad de la reacción química cuando la temperatura aumenta en 40 ° C, si el coeficiente de temperatura de la tasa de reacción es 3?

Tarea 3.

Teoría (por resumen)

Bibliografía

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La velocidad de la reacción química depende de la naturaleza de las sustancias de reacción y de las condiciones de flujo de reacción: concentración C, temperatura /\u003e t /\u003e, /\u003e la presencia de catalizadores, así como en algunos otros factores (por ejemplo, en Presión: para reacciones de gas, de molienda, para sólidos, desde la irradiación radiactiva) ./\u003e

El efecto de las concentraciones de reaccionar sustancias. /\u003e A ser realizado interacción química Las sustancias A y B, sus moléculas (partículas) deben encontrar. Cuantos más choques, cuanto más rápido fluye la reacción. El número de colisiones es mayor, cuanto mayor sea la concentración de reaccionar sustancias. A partir de aquí, sobre la base de un material experimental extenso, se formula la principal ley de cinética química, que establece la dependencia de la tasa de reacción en la concentración de sustancias reactivos: /\u003e

El acuerdo de la reacción química es proporcional al producto de las concentraciones de reaccionar sustancias.

Para la reacción (/\u003e i /\u003e), esta ley será expresada por la ecuación /\u003e

v /\u003e \u003d /\u003e KC A /\u003e /\u003e C B /\u003e, /\u003e (1) /\u003e

donde con A y C C - Concentración de sustancias A y B, MOL / L; /\u003e k /\u003e - /\u003e coeficiente /\u003e proporcionalidad, llamada constante de velocidad de reacción. La principal ley de cinética química a menudo se llama la ley de masas activas.. />

De la ecuación (1) no es difícil de instalar significado físico Constantes de velocidad /\u003e k /\u003e: es numéricamente igual a la velocidad de reacción, cuando la concentración de cada uno de los reactivos es 1 mol / l o cuando su producto es igual a uno ./\u003e

La tasa de reacción constante /\u003e K /\u003e /\u003e depende de la naturaleza de las sustancias reactivas y de la temperatura, pero no depende de sus concentraciones ./\u003e

La ecuación (1), se llama a la velocidad de reacción con la concentración de sustancias de reacción. ecuación de reacción cinética. Si la ecuación de reacción cinética se determina experimentalmente, entonces con su ayuda, es posible calcular la velocidad en otras concentraciones de las mismas sustancias de reacción ./\u003e

Efecto de temperatura /\u003e ./\u003e

Se determina la dependencia de la velocidad de reacción a la temperatura. Regla de desplazamiento de Vant:/>

Con la temperatura creciente por cada 10 o, la velocidad de la mayoría de las reacciones aumenta 2-4 veces.

Matemáticamente, esta dependencia es expresada por la proporción /\u003e

v t /\u003e /\u003e 2 /\u003e \u003d /\u003e v t /\u003e 1 /\u003e γ /\u003e, /\u003e

donde /\u003e VT /\u003e 1 /\u003e /\u003e, /\u003e VT /\u003e 2 /\u003e - /\u003e tasas de reacción, respectivamente, con la inicial (/\u003e t /\u003e 1 /\u003e) y la final (/\u003e t /\u003e 2 /\u003e) Temperaturas, A /\u003e γ /\u003e - /\u003e El coeficiente de temperatura de la velocidad de reacción, que muestra cuántas veces la velocidad de reacción aumenta con un aumento en la temperatura de las sustancias reactivas en 10 ° ./\u003e

La regla de desplazamiento de la VANT es aproximada y aplicable solo a la estimación indicativa del efecto de temperatura en la velocidad de reacción. La temperatura afecta la velocidad de reacción química, lo que aumenta la constante de velocidad ./\u003e

Estudiar la velocidad de la reacción química y las condiciones que afectan su cambio, se trata de una de las direcciones. química Física - Cinética química. También considera los mecanismos de fluir estas reacciones y su validez termodinámica. Estos estudios son importantes no solo para fines científicos, sino también para controlar la interacción de los componentes en los reactores en la producción de todo tipo de sustancias.

El concepto de velocidad en la química.

La velocidad de reacción se realiza para llamar un cierto cambio en las concentraciones que se han unido a la reacción de los compuestos (ΔC) por unidad de tiempo (ΔT). Fórmula matemática La velocidad de la reacción química se ve así:

ᴠ \u003d ± Δc / Δt.

La velocidad de reacción se mide en MOL / L ∙ C, si ocurre a lo largo del volumen (es decir, la reacción es homogénea) y en MOL / M 2 ∙ C, si la interacción va en la superficie que separa la fase (es decir, La reacción heterogénea). El signo "-" en la fórmula está relacionado con un cambio en los valores de las concentraciones de los reactores iniciales, y el signo "+" a los valores cambiantes de las concentraciones de la misma reacción en sí.

Ejemplos de reacciones a diferentes velocidades.

Interacción sustancias químicas Se puede llevar a cabo a diferentes velocidades. Por lo tanto, la tasa de aumento de la estalactitis, es decir, la formación de carbonato de calcio es de solo 0,5 mm en 100 años. Algunas reacciones bioquímicas son lentas, por ejemplo, la fotosíntesis y la síntesis de proteínas. La corrosión de los metales fluye con bastante baja velocidad.

La velocidad promedio se puede caracterizar por reacciones que requieren de una a varias horas. Un ejemplo puede estar cocinando, acompañado de descomposición y transformación de compuestos contenidos en productos. La síntesis de polímeros individuales requiere calentar la mezcla de reacción durante un cierto tiempo.

Un ejemplo de reacciones químicas cuya velocidad es bastante alta puede servir como reacciones de neutralización, interacción con bicarbonato de sodio con solución de ácido acético acompañado de separación de gas hidrogenado. También puede mencionar la interacción de nitrato de bario con sulfato de sodio, en el que se observa la selección del precipitado del sulfato de bario insoluble.

Un gran número de reacciones pueden fluir relámpagos y acompañado de una explosión. El ejemplo clásico es la interacción de potasio con agua.

Factores que afectan la tasa de reacción química.

Vale la pena señalar que las mismas sustancias pueden reaccionar entre sí a diferentes velocidades. Por ejemplo, una mezcla de oxígeno gaseoso e hidrógeno puede aún no exhibir signos de interacción, sin embargo, cuando agite un contenedor o un impacto, la reacción adquiere una naturaleza explosiva. Por lo tanto, se asignan las cinéticas químicas y ciertos factores que tienen la capacidad de influir en la tasa de reacción química. Éstas incluyen:

• naturaleza de las sustancias interactivas;
• concentración de reactivos;
• cambio de temperatura;
• la presencia de un catalizador;
• cambio de presión (para sustancias gaseosas);
• el área de las sustancias de contacto (si hablan de reacciones heterogéneas).

La influencia de la naturaleza de la sustancia.

Una diferencia significativa en las velocidades de las reacciones químicas se explica por diferentes valores de energía de activación (E a). Bajo, entiende una cierta cantidad excesiva de energía en comparación con el valor promedio de su molécula necesaria en una colisión para que ocurra la reacción. Se mide en kj / mol y los valores suelen ser dentro de 50-250 fronteras.

Se cree que si E A \u003d 150 kJ / mol para cualquier reacción, entonces con n. y Prácticamente no procede. Esta energía se gasta en la superación de la repulsión entre las moléculas de sustancias y debiliten los enlaces en los materiales de partida. En otras palabras, la energía de activación caracteriza la fuerza. vínculos químicos en sustancias. Por el valor de la energía de activación, se puede estimar la velocidad de la reacción química:

• E A.< 40, взаимодействие веществ происходят довольно быстро, поскольку почти все столкнове-ния частиц при-водят к их реакции;
• 40-<Е а <120, предполагается средняя реакция, поскольку эффективными будет лишь половина соударений молекул (например, реакция цинка с соляной кислотой);
• E a\u003e 120, solo una parte muy pequeña de las partículas de las partículas conducirá a la reacción, y su velocidad será baja.

Influencia de la concentración

La dependencia de la tasa de reacción de la concentración es la más cara de la ley de las masas existentes (ZDM), que dice:

La tasa de reacción química es directamente proporcional a la dependencia del producto de concentraciones que han entrado en la reacción de sustancias, cuyos valores se toman en los grados correspondientes a los coeficientes estequiométricos.

Esta ley es adecuada para las reacciones elementales de una etapa, o cualquier etapa de la interacción de sustancias caracterizada por un mecanismo complejo.

Si se requiere determinar la velocidad de la reacción química, cuya ecuación se puede escribir condicionalmente como:

αA + bb \u003d ςc, entonces

de acuerdo con la redacción indicada anteriormente de la ley, la velocidad se puede encontrar en la ecuación:

V \u003d k · [a] a · [b] b, donde

a y B - Coeficientes estequiométricos,

[A] y [B] - concentración de compuestos fuente,

k es la constante de velocidad de la reacción en consideración.

El significado del coeficiente de velocidad de reacción química es que su valor será igual a la velocidad de la velocidad si las concentraciones de los compuestos son iguales a las unidades. Cabe señalar que para el cálculo correcto para esta fórmula, vale la pena considerar el estado de los reactivos agregados. La concentración del sólido se toma igual a una y no se incluye en la ecuación, ya que durante la reacción permanece constante. Por lo tanto, la concentración de solo sustancias líquidas y gaseosas incluye las concentraciones de sustancias líquidas y gaseosas. Entonces, para la reacción de la preparación del dióxido de silicio de las sustancias simples descritas por la ecuación.

Si (TV) + ο 2 (g) \u003d SIο 2 (TV),

la velocidad será determinada por la fórmula:

Tarea típica

¿Cómo la velocidad de la reacción química del monóxido de nitrógeno con el cambio de oxígeno, si la concentración de los compuestos iniciales aumentara dos veces?

Solución: este proceso corresponde a la ecuación de reacción:

2νο + ο 2 \u003d 2νο 2.

Escribimos expresiones para la inicial (ᴠ 1) y las últimas tarifas de reacción (ᴠ 2):

ᴠ 1 \u003d K · [νο] 2 · [ο 2] y

ᴠ 2 \u003d K · (2 \u200b\u200b· [νο]) 2 · 2 · [ο 2] \u003d K · 4 [νο] 2 · 2 [ο 2].

ᴠ 1 / ᴠ 2 \u003d (k · 4 [νο] 2 · 2 [2]) / (k · [νο] 2 · [ο 2]).

ᴠ 2 / ᴠ 1 \u003d 4 · 2/1 \u003d 8.

Respuesta: Aumento de 8 veces.

Efecto de la temperatura

La dependencia de la velocidad de la reacción química a la temperatura fue determinada por el camino experimental del científico holandés. Kh. Kh. Vant-Goff. Encontró que la velocidad de muchas reacciones aumenta 2-4 veces con un aumento de la temperatura por cada 10 grados. Esta regla tiene una expresión matemática que tiene la forma:

ᴠ 2 \u003d ᴠ 1 · γ (τ2-τ1) / 10, donde

ᴠ 1 y ᴠ 2 - velocidades correspondientes a temperaturas τ 1 y τ 2;

γ es el coeficiente de temperatura, igual a 2-4.

Al mismo tiempo, esta regla no explica el mecanismo del efecto de la temperatura sobre el valor de una velocidad de una reacción y no describe toda la totalidad de los patrones. Es lógico concluir que con un aumento de la temperatura, se mejora el movimiento caótico de las partículas y provoca un mayor número de sus colisiones. Sin embargo, esto no afecta particularmente a la efectividad del impacto de las moléculas, ya que depende principalmente de la energía de activación. También un papel considerable en la efectividad de la colisión de partículas tiene su cumplimiento espacial entre sí.

La dependencia de la tasa de reacción química a la temperatura, que tiene en cuenta la naturaleza de los reactivos, está sujeta a la ecuación de Arrhenius:

k \u003d a 0 · e-e -EE / Rτ, donde

Y sobre - multiplicador;

E A - Energía de activación.

Ejemplo de la tarea para la ley del desplazamiento de Vant.

¿Cómo se debe cambiar la temperatura de modo que la velocidad de la reacción química en la que el coeficiente de temperatura sea numéricamente igual a 3, aumentó 27 veces?

Decisión. Usamos la fórmula

ᴠ 2 \u003d ᴠ 1 · γ (τ2-τ1) / 10.

Desde la condición ᴠ 2 / ᴠ 1 \u003d 27, y γ \u003d 3. Busque que necesita Δτ \u003d τ 2 -τ 1.

Conversión de la fórmula de origen que obtenemos:

V 2 / v 1 \u003d γ δτ / 10.

Sustituimos los valores: 27 \u003d 3 Δτ / 10.

Desde aquí está claro que Δτ / 10 \u003d 3 y Δτ \u003d 30.

Respuesta: La temperatura debe aumentarse en 30 grados.

Influencia de los catalizadores.

En la química física, la velocidad de las reacciones químicas también se examina activamente con una sección llamada Catalysis. Está interesado en cómo y por qué las cantidades relativamente pequeñas de ciertas sustancias aumentan significativamente la tasa de interacción de los demás. Tales sustancias que pueden acelerar la reacción, pero ellos mismos no se consumen en él, llamados catalizadores.

Se ha demostrado que los catalizadores cambian el mecanismo de la interacción química, contribuyen al surgimiento de nuevos estados de transición para los cuales se caracterizan las alturas más pequeñas de la barrera energética. Es decir, contribuyen a una disminución en la energía de activación y, por lo tanto, el aumento en el número de trazos de partículas efectivas. El catalizador no puede causar una reacción que sea enérgicamente imposible.

Por lo tanto, el peróxido de hidrógeno puede descomponerse con la formación de oxígeno y agua:

H 2 ο 2 \u003d H 2 ο + ο.

Pero esta reacción es muy lenta y en nuestros kits de primeros auxilios existe en una forma constante durante bastante tiempo. Apertura de solo botellas muy antiguas con peróxido, puede notar un pequeño algodón causado por la presión de oxígeno en las paredes de los vasos. La adición de solo unos pocos grados de óxido de magnesio provocará la selección de gas activa.

La misma descomposición de la reacción del peróxido, pero ya bajo la acción de la catalasa, ocurre al procesar heridas. En organismos vivos hay muchas sustancias diferentes que aumentan la tasa de reacciones bioquímicas. Son habituales para llamar a enzimas.

El efecto opuesto sobre el flujo de reacciones es inhibidores. Sin embargo, esto no siempre es malo. Los inhibidores se utilizan para proteger los productos metálicos de la corrosión, para extender el almacenamiento de alimentos, por ejemplo, para prevenir la oxidación de grasa.

Cuadrado de sustancias de contacto.

En el caso de que la interacción vaya entre compuestos que tengan diferentes estados agregados, o entre sustancias que no son capaces de formar un medio homogéneo (fluidos no mixtos), entonces este factor afecta sustancialmente la tasa de reacción química. Esto se debe al hecho de que las reacciones heterogéneas se llevan a cabo directamente en la frontera de las fases de las sustancias interactivas. Obviamente, cuanto más extensa esta frontera, más partículas tienen la oportunidad de enfrentar, y cuanto más rápido sea la reacción.

Por ejemplo, mucho más rápido va en forma de fichas finas, en lugar de en forma de un registro. Con el mismo propósito, muchos sólidos están triturados en polvo fino antes de agregar a la solución. Por lo tanto, la tiza en polvo (carbonato de calcio) es más rápida con ácido clorhídrico que una pieza de la misma masa. Sin embargo, además de aumentar el área, esta técnica también conduce a una ruptura caótica de la red cristalina de la sustancia, y por lo tanto aumenta la reactividad de las partículas.

Matemáticamente, la tasa de reacción química heterogénea se encuentra como un cambio en la cantidad de sustancia (Δν), que se produce en una unidad de tiempo (Δt) por unidad de superficie

(S): v \u003d Δν / (s · Δt).

Influencia de la presión

El cambio en la presión en el sistema está influenciado solo si los gases participan en la reacción. La mayor presión está acompañada por un aumento en las moléculas de sustancias en una unidad de volumen, es decir, su concentración aumenta en proporción. A la inversa, la caída de presión conduce a una disminución equivalente en la concentración del reactivo. En este caso, es adecuado para calcular la tasa de fórmula de reacción química correspondiente a ZDM.

Una tarea. ¿Cómo se describirá la tasa de reacción por la ecuación?

2νο + ο 2 \u003d 2νο 2,

si el volumen del sistema cerrado se reduce en tres veces (t \u003d const)?

Decisión. Cuando el volumen disminuye, la presión aumenta en proporción. Escribimos expresiones para la inicial (v 1) y las tasas de reacción final (v 2):

V 1 \u003d k · 2 · [ο 2] y

V 2 \u003d K · (3 ·) 2 · 3 · [ο 2] \u003d K · 9 [νο] 2 · 3 [ο 2].

Para encontrar cuántas veces la nueva velocidad es más inicial, las partes izquierda y derecha de las expresiones deben dividirse:

V 1 / v 2 \u003d (k · 9 [νο] 2 · 3 [2]) / (k · [νο] 2 · [ο 2]).

Los valores de concentración y las constantes de velocidad se reducen, y permanece:

V 2 / v 1 \u003d 9 · 3/1 \u003d 27.

Respuesta: La velocidad ha aumentado 27 veces.

Sumando, se debe tener en cuenta que la tasa de interacción de sustancias, o más bien, el número y la calidad de las colisiones de sus partículas, muchos factores afectan. En primer lugar, esta es la energía de la activación y la geometría de las moléculas que son casi imposibles de ajustar. En cuanto a las condiciones restantes, la tasa de reacción debe ser:

• aumentar la temperatura del medio de reacción;
• aumentar la concentración de compuestos de origen;
• aumentar la presión en el sistema o reducir su volumen, si se trata de gases;
• cree sustancias heterogéneas a un estado agregado (por ejemplo, disolver en agua) o aumentar el área de su contacto.

1) Presión 2) Catalizador 3) Concentración 4) Una forma de recipiente en la que procede la reacción
A2. Factor que afecta a un desplazamiento químico de equilibrio:
1) Tipo de enlace químico 2) Catalizador 3) Naturaleza de las sustancias reactivas 4) Temperatura
A3. Con un aumento en la concentración de nitrógeno en 2 veces la tasa de reacción directa, cuya ecuación es N2 (G) + O2 (G) ↔2NO (G)
1) no cambiará 2) aumentará en 2 veces 3) aumentará 4 veces 4) disminuirá en 4 veces
A4. Con un aumento en la presión de 5 veces la tasa de reacción directa, la ecuación de la cual 2NO (G) + O2 (G) ↔2NO2 (G) aumentará en:
1) 5 veces 2) 25 veces 3) 75 veces 4) 125 veces
A5. Con un aumento de la temperatura en 10 ° C (el coeficiente de temperatura es 2), la tasa de reacción química aumenta:
1) 2 veces 2) 4 veces 3) 8 veces 4) a las 16 veces
A6. Con un aumento en la reacción inversa de equilibrio a presión, la ecuación cuyaía C2H4 (G) + H2O (G) ↔C2H5OH (G)
1) 2) no cambiará hacia los productos de reacción 3) cambiará hacia los materiales de partida
A7. Para desplazar el equilibrio químico de la reacción reversible 2SO2 (G) + O2 (G) ↔2SO3 (G) + Q en el lado de los materiales de partida, es necesario:
1) Aumente la presión 2) para aumentar la temperatura 3) Baje la temperatura 4) Ingrese al catalizador
A8. La tasa máxima de reacción química en la interacción de sustancias, las fórmulas.
1) zn (gránulos) + HCl 2) Zn (polvo) + HCl 3) PB + HCL 4) FE + HCL
A9. El aumento de la temperatura cambia el equilibrio químico a la derecha en una reacción reversible, cuya ecuación:
1) 2H2 + O2 ↔ 2H2O + Q 2) SO2 + H2O ↔ H2SO3 + Q
3) 2NO + O2 ↔ 2NO2 + Q 4) C4H10 ↔ C4H8 + H2 - Q
A10. La velocidad de la reacción química, la ecuación cuyaía MG + 2HCl \u003d mgCl2 + H2, con una disminución en la concentración del ácido para cada 10 ° C por 0.04 mol / l es igual a:
1) 0.00004 mol / (l c) 2) 0.0004 mol / (l c) 3) 0.004 mol / (l c) 4) 0.04 mol / (l c)
En las tareas de B1-B2, establece el partido. Respuesta Escriba en forma de secuencia de números.
2 puntos por la tarea correcta.
EN 1. Instale la correspondencia entre la ecuación de reacción y la fórmula para determinar la velocidad de reacción:
Ecuación de reacción
Fórmula para determinar la tasa de reacción.
A) c (t) + o2 (g) \u003d co2 (g)
1)
B) c (t) + co2 (g) \u003d 2co (g)
2)
C) mg (t) + 2 hCl (g) \u003d mgcl2 (g) + h2 (g)
3)
4)
PERO
B.
EN
A LAS 2. Establezca la correspondencia entre el factor y el desplazamiento del equilibrio para la reacción, la ecuación cuyaía C2H4 (G) + H2 (G) ↔C2H6 (G) + Q
Factor
Posición de equilibrio
A) aumentar la presión
1) cambiará a la derecha
B) aumentar la temperatura
2) se cambiará a la izquierda
C) Aumento de la concentración C2H4.
3) no cambiará
D) Disminución de la concentración C2H6.
E) Catalizador de aplicaciones
PERO
B.
EN
GRAMO.
D.
Para tarea C1, dale una respuesta detallada completa.
C1 (5 puntos). ¿Por qué, si mezcla el nitrato de plomo sólido (PB (NO3) 2) y el yoduro de potasio (KI), los signos de la reacción se pueden observar en unas pocas horas, y si las soluciones de estas sales se drenan, los signos de la La reacción aparecerá inmediatamente. Escribe la ecuación de reacción.
C2 (5 puntos). Registre el esquema de reacción química, cuya velocidad puede calcularse por la fórmula.
C3 (6balles). Calcule ¿Cuánto calor se medió si se quemaron 25 kg de carbón? Ecuación de reacción termochémica: C + O2 \u003d CO2 + 402.24 KJ

Número de conferencia 2.

Tasa de reacción química

Plan de conferencias:

1. Introducción

4. Photosíntesis

6. Catálisis enzimática.

Metas de aprendizaje:

Introducción

cinética química.

2. Fundamentos de la cinética química.

B. Dependencia de la tasa de reacción de la temperatura.

Con la temperatura creciente, la velocidad de reacción generalmente está aumentando. Este patrón se puede expresar por la ecuación:

(5)

dónde y - Tasas de reacción a temperaturas. y ;

γ - El coeficiente de temperatura de la velocidad de reacción (el coeficiente de temperatura del transcurso de la Vant-Vant), que muestra cuántas veces aumenta la velocidad de esta reacción con el aumento de la temperatura en 10 0.

Para la mayoría de las reacciones g \u003d 2-4. En tales casos, ejecutados. regla de deseo de deseo:

Con un aumento de la temperatura por cada 10 0, la tasa de reacción química aumenta 2-4 veces.

Para los procesos enzimáticos que ocurren en los sistemas biosistemas, G más de 4 (generalmente alrededor de 7).

El efecto principal de la reacción a la constante de velocidad. Esta dependencia se expresa. ecuación de arriene:

,

(6)

dónde: k.- constante de velocidad de reacción;

PERO - Factor de frecuencia que refleja el número de colisiones entre reaccionar moléculas por unidad de volumen por unidad de tiempo;

R. - Constante de gas universal (8.31 J × mol - 1 × K - 1);

T. - Temperatura en Kelvin (273 + T 0 C);

E A. - Energía de activación, kj / mol.

B. Activación energética

Un concepto importante en la cinética química es energía de activación:

La energía de activación representa ese exceso de energía que debe tener moléculas de sustancias interactivas en relación con la energía promedio de las moléculas.

La interacción química, por regla general, comienza con una ruptura o debilitamiento de la conexión entre los átomos en las moléculas de las sustancias que reaccionan. Este proceso se realiza mediante moléculas de colisión. Sin embargo, no todas las colisiones se completan mediante una reacción química. Por lo tanto, en la reacción de la descomposición del iododorodor que fluye a temperatura ambiente, efectiva (es decir, que conduce a una reacción química) es solo una colisión de 2 × 10 17 colisiones de moléculas.

Esta relación entre el número de colisiones efectivas y el número total de colisiones se explica por el hecho de que durante la interacción de partículas se forma un estado intermedio inestable, que se llama complejo activado. Para crear un complejo activado, las moléculas deben superar la fuerza de repulsión del interlande. Para superar estas fuerzas, las moléculas requieren energía adicional, es decir, energía de activación. Un complejo activado inestable existe un tiempo muy corto y se desintegra con la formación de productos de reacción y liberación de energía.

La energía de activación depende de la naturaleza de reaccionar sustancias y hasta cierto grado de temperatura.

Si la energía de activación es pequeña (menos de 40 kJ / mol), la velocidad de reacción es grande. Por lo tanto, las reacciones iónicas en las soluciones proceden casi al instante.

Si la energía de activación de la reacción es grande (más de 120 kJ / mol), la velocidad de reacción es pequeña. Por ejemplo, la síntesis de iodorodorod de I 2 y H 2 (E A \u003d 163 kJ / mol) en condiciones normales procede por un período de tiempo astronómico.

Reacciones, cuya energía de activación se encuentra en el rango de 40 a 120 kJ / mol, se produce durante el tiempo que se puede fijar en condiciones de laboratorio. Entonces, el momento de la reacción de la descomposición del ácido sulfúrico de tiosulfato de sodio, E A \u003d 86,5 kJ / mol:

NA 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \u003d NA 2 SO 4 + S + SO 2 + H 2 O

esto es unos minutos.

La proporción de constantes de velocidad a diferentes temperaturas está determinada por la ecuación:

Conclusión: la tasa de reacción es muy pequeña, ya que E a\u003e 120 kJ / mol.

D. Reacción que pido

Para las reacciones I, el orden disminuye la concentración del reactivo está determinada por la ecuación:

Desde las fórmulas anteriores, puede hacer una serie de conclusiones importantes:

1) La constante de velocidad de reacción del primer orden tiene dimensión [hora - 1] y se puede expresar en segundos inversos, minutos, horas, etc.;

2) El valor K i no depende del método de expresar la concentración del reactivo;

3) En las reacciones del primer orden, las mismas proporciones de la sustancia reaccionada corresponden a los mismos períodos de tiempo.

La última declaración le permite introducir el concepto. pERÍODO DE SEMIFIMACIÓN.

El período de semiconducción (T 1/2) se llama el tiempo requerido para convertir la mitad de la cantidad inicial de sustancia.

Por lo tanto, en el momento del tiempo t \u003d T 1/2, la cantidad de sustancia sin reaccionar es de 0. En este caso:

lo que le permite determinar el tiempo para el cual se convertirá una cierta cantidad de material de partida.

En el cuerpo humano, los procesos metabólicos. preparaciones medicinales Proceden principalmente de acuerdo con la ecuación de reacción de primer orden. El período para el cual se está convirtiendo la mitad del inicio activo de la fármaco. media vida o semi-eliminación. Conocer los valores de K I y T 1/2, puede calcular los intervalos óptimos entre las recepciones droga.

Las ecuaciones cinéticas de reacciones de diversos pedidos se presentan en la tabla. 2.

Mesa. 2. Ecuaciones cinéticas de reacciones de diversas órdenes.

Reacción del procedimiento	Ecuación cinética	La solución de la ecuación cinética *	PERÍODO DE SEMIFIMACIÓN

* Con iguales concentraciones iniciales de sustancias de reacción.

De las ecuaciones anteriores se deduce que para las reacciones de varios orden, la constante de velocidad tiene dimensiones desiguales. De hecho, la constante de velocidad de reacción del segundo orden tiene dimensiones [L · mol - 1 · 1)], tercer orden - [L 2 · mol - 2 · Tiempo - 1].

Por lo tanto, para comparar los valores de las constantes de la velocidad de reacción de varios orden no pueden ser.

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso fotobiológico más importante, ya que con su planta de ayuda y algunos otros organismos conservan la energía de la luz solar. La fotosíntesis consiste en una variedad de reacciones muy complejas, pero su resultado total se expresa mediante la siguiente reacción simple:

6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 DG 0 \u003d 2861.9 KJ / MOL.

El esquema más largo del proceso fotosintético total se escribe de la siguiente manera:

2h 2 D + CO 2 CH 2 O + H 2 O + 2D,

donde D es un elemento que se oxida durante la fotosíntesis.

Como se puede ver, cambiando la energía estándar Gibbs, la fotosíntesis se refiere a las reacciones en endergónicas. Estas reacciones se pueden llevar a cabo solo debido a los ingresos de la energía de la luz.

La visión incluye la absorción de energía de radiación y convirtiéndola en un impulso nervioso. La luz visible es absorbida por el cromóforo del ojo, que sirve a una vitamina A-Retinal de derivados aldehídos. En la retina, hay alrededor de 100 millones de células especializadas, llamadas palillos y 5 millones de personas llamadas Kolzkov. Entre estas células y fibras nerviosas que las conectan con el cerebro, hay sitios de conexión, llamados sinapsis.

Se estableció que en el auditorio, la absorción de energía ligera no conduce a ninguna reacción química, y se reduce solo a la isomerización de 11-CIS-RETINAL en Trans-Retinal. La retina se asocia con la proteína llamada asilo. OPSIGNS forma complejos con cromóforos, formando rodopsina y yodopcina. Rhodopsina actúa en condiciones de intensidad de luz baja, por ejemplo, por la noche. No distingue entre los colores, ya que contiene solo un pigmento. Colorido de la visión humana se debe a la yodoxina.

Catálisis enzimática

Catalizadorse llama una sustancia que acelera la reacción, pero en sí misma durante la reacción no se gasta. Aunque los mecanismos de reacciones catalíticas pueden variar mucho, pero generalmente es el hecho de que la energía de activación se reduce en presencia del catalizador, es decir, en presencia del catalizador, el proceso está en otro camino, que difiere del camino. de la reacción en ausencia de un catalizador.

Las reacciones catalizadas por las enzimas generalmente se caracterizan por una aceleración muy fuerte (10 4 - 10 5 veces) y alta especificidad. Bajo la especificidad aquí, la capacidad de las enzimas para acelerar la reacción solo entre ciertas sustancias llamadas sustratos.

Las enzimas son dos tipos: sencillas son las moléculas de proteínas que contienen uno / tripsina / o varios / urease-4 / centros activos; y complejo que consiste en componentes de proteínas y no proteínas (vitaminas, átomos metálicos, nucleótidos, etc.). Los centros activos tienen una estructura rígida, en su superficie y la conversión de sustratos.

El proceso enzimático se puede representar de la siguiente manera:

donde E, S es una enzima y sustrato;

P - reacción del producto;

ES - complejo de sustratos enzimas.

La velocidad del proceso enzimático se puede calcular utilizando la ecuación de Michaelis-Menten:

,

(12)

dónde C (s) - concentración de sustrato;

- Máxima velocidad de reacción, es decir, velocidad, cuando toda la enzima forma parte del complejo de sustratos enzimas.

Desde la ecuación Mikhailis-Menten, puede hacer las siguientes conclusiones:

a) Con una gran concentración del sustrato, la velocidad de reacción será casi igual a la velocidad máxima, es decir, ;

b) A baja concentración del sustrato, la tasa de reacción será directamente proporcional a su concentración, es decir:

Mikhailis-Menten Ecuación describe con bastante precisión solo periodo inicial El proceso enzimático, ya que no tiene en cuenta la influencia y la interacción con la enzima de los productos de reacción.

Número de conferencia 2.

Tasa de reacción química

Plan de conferencias:

1. Introducción

2. Fundamentos de la cinética química. Factores que afectan la tasa de reacción química.

3. Mecanismos de flujo de reacciones químicas.

4. Photosíntesis

6. Catálisis enzimática.

Metas de aprendizaje:cognición de patrones cinéticos que determinan el flujo de procesos químicos y bioquímicos, estudiando la influencia de diversos factores en la tasa de reacción.

Introducción

El aparato matemático de la termodinámica química le permite determinar los efectos térmicos de las reacciones químicas y predecir la dirección de los procesos que fluyen, pero el momento más importante para la práctica para la cual los ingresos del proceso no se considera dentro del marco de la termodinámica clásica.

Sección de química, vías de estudio y mecanismos de procesos químicos, se llama cinética química.

El conocimiento de las leyes de la cinética química necesita un médico para:

1) Más profundo para comprender la esencia de los procesos que ocurren en el cuerpo;

2) Determinar los intervalos óptimos entre los medicamentos;

3) Evaluar la cantidad residual de tóxico en el cuerpo.

2. Fundamentos de la cinética química.

Factores que afectan la tasa de reacción química.

El valor principal en la cinética química - reacción de velocidad. En el caso general, la tasa de reacción química / / está determinada por el cambio en el número de sustancia de reacción por unidad de tiempo:

VERDADERA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN HOMOGOE, es decir, la tasa de reacción en este momento El tiempo se calcula por la ecuación:

La dimensión de la velocidad de reacción heterogénea: [Mol ∙ M -2 ∙ S -1].

La tasa de reacción química depende de la naturaleza de las sustancias reactivas, su concentración, temperatura y la presencia de un catalizador. En algunos casos, la tasa de reacción está influenciada por la presión (si la reacción produce en la fase gaseosa), la naturaleza del disolvente (si la reacción procede en la solución) y el tipo de radiación (energía solar, radiación radiactiva). La velocidad de reacciones heterogéneas depende de la superficie del contacto del contacto de las sustancias reactivas.