Reakciók - studopediya
Homogén - a kémiai reakciók zajlanak homogén rendszerek
Példák a homogén reakciók: a) az égés a hidrogén oxigén 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) b) semlegesítő sósav vizes HCI-nátrium-hidroxid (pp) + NaOH (pp) = NaCl (pp) + H2O (pp) Nyilvánvaló, hogy ezek a reakciók zajlanak teljes mennyisége a reakció rendszer.
Heterogén - a kémiai reakciók, amelyek előfordulnak a heterogén rendszerek
Példák a heterogén reakciók: a) Égési kén oxigén S (TV) + O2 (g) = SO 2 (g) előforduló felületén kén b) a kapott cink sósavval Zn (TV) + 2 HCI (p-p) = ZnCI2 ( rr) + H2 áramló a cink felületén.
Az arány a kémiai reakció - a változás a reaktánsok koncentrációja időegység.
Amikor homogén reakciók reakció térben jelöli a mennyiség a reakcióedénybe, és a heterogén - a felületre, amelyen a reakció végbemegy. A reaktánsok koncentrációja általában kifejezve mol / l - hány mól anyag 1 liter oldat.
A kémiai reakció sebessége függ a természet a reagensek, a koncentráció, hőmérséklet, nyomás, érintkező felületi anyagok és annak jellegét, katalizátorok jelenlétében.
Növekvő koncentrációjú anyagok lépő kémiai kölcsönhatás növeli a kémiai reakció sebességét. Ez azért van, mert az összes kémiai reakciók között zajlik számos reaktív részecskék (atomok, molekulák, ionok). A nagyobb részecskék a reakciótér térfogata térben, annál gyakrabban ütköznek, és van egy kémiai kölcsönhatás. A kémiai reakció révén valósul meg egy vagy több elemi események (ütközések). tudjuk írni expresszióját reakciósebesség a reaktánsok koncentrációja alapján a reakció egyenlet. Ha a játék az elemi esemény csak egy molekula (bomlik reakció), a kapcsolat lesz a következő formában:
Ez az egyenlet unimolekulás reakciót. Amikor egy elemi esemény kölcsönhatás két különböző molekula, a függőség a forma:
Ez az úgynevezett bimolekuláris reakciót. Az ütközés esetén három molekula kifejezés érvényes:
A reakciót nevezzük trimolekuláris. Megnevezések tényezők:
n - a reakció sebességét;
[A], [B], [C] - reaktánsok koncentrációja;
k - arányossági tényező; Ez az úgynevezett állandó reakció sebességét.
Ha a reaktánsok koncentrációja egyenlő egy (1 mol / l), vagy hogy a termék egyenlő eggyel, akkor v = k. A sebességi állandó jellegétől függ a reagensek és a hőmérséklet. A függését sebességének egyszerű reakciók (.. Ie fellépő keresztül egy elemi esemény) a koncentráció által leírt tömeghatás törvénye: a kémiai reakció sebessége egyenesen arányos a termék a reagáló anyagok koncentrációit, hatványát azok sztöchiometriai arányok.
Például, elemzik a reakció 2NO + O2 = 2NO2.
Ez v = k * [NO] 2 * [O2]
Abban az esetben, ha a kémiai reakció egyenlet nem felel meg elemi aktus kölcsönhatás, és tükrözi, csak a kapcsolat a tömeg és az el nem reagált anyagok képződött, bizonyos mértékben koncentrációkban nem lehet egyenlő az együtthatók szemben a képletek az anyagok a reakció egyenletben. A reakcióban, több szakaszban, a reakció sebessége határozza meg a legkisebb sebesség (sebességmeghatározó) lépésben.
Ez a függőség a reakció sebessége a reagensek koncentrációja érvényes gázok és reakciók zajlanak oldatban. Igénylő reakciókat szilárd nem tartozik a tömeghatás törvénye, mivel a molekuláris kölcsönhatás lép fel csak a felületen. Következésképpen, a sebessége a heterogén reakcióelegyet is függ a mérete és jellege a reagáló fázisok érintkezési felületen. Minél nagyobb a felülete - a reakció gyorsabban fog menni.
A tömeghatás törvénye:
Mass anyagok reagálatlan egyenlő összesített tömege a reakciótermékek.
A tömeghatás törvénye beállítja közötti arány a tömegek a reagensek kémiai reakciók egyensúlyi, és a függőség a kémiai reakció sebessége a koncentrációja a kiindulási anyagok.
A reakció sebességi állandója (specifikus reakció sebessége) - az arányosság együttható a kinetikus egyenlet.
A fizikai jelentése a reakció sebességi állandók k következik tömeghatás törvényéből egyenlet: k számszerűen egyenlő a reakció sebességét az egyes reaktánsok koncentrációja 1 mól / liter.
A reakció sebességi állandója függ a hőmérséklettől, a természet a reagensek, de nem függ a koncentrációjuktól.
A hőmérséklet hatása az arány a kémiai reakció. A hőmérsékleti együttható a sebességi együttható. Van't Hoff szabály. A katalizátorok hatására a kémiai reakció sebessége. Homogén és heterogén katalitikus reakciók. A többlépcsős katalitikus reakciók. Inhibitorok.
Ez az arány a legtöbb reakció a hőmérséklettel növekszik. mivel növeli az energia az ütköző részecskék és növeli annak valószínűségét, hogy egy ütközés fog bekövetkezni kémiai átalakulás. Kvantitatív hatásainak leírására hőmérséklet kémiai kinetika két alapvető arányok - általában van't Hoff és Arrhenius egyenlet.
Van't Hoff szabály. amikor a hőmérséklet eléri a 10 ° C-on, a reakció sebessége megnő a 2-4 alkalommal. a hőmérséklet a reakció állandó vezették be jellemzői szerint a kémiai reakció sebessége a T
ahol kT + 10 és KT - állandó a kémiai reakció sebessége a hőmérséklet T + 10 és a T Átlagban, ez az arány 3. Ezért, változó T változik a 310 vagy 59.049-szer 100 ° C hőmérsékleten a reakció sebességét.
E- aktiválási energia J / mol, R- gázállandó, T a hőmérséklet K-ben, A preexponent (a dimenziója egybeesik a K méret).
Anyagok, amelyek részt vesznek a reakciókban, és növeli a sebességét, változatlan marad a reakció végén, az úgynevezett katalizátorok.
A jelenséget a változása a reakció sebessége az intézkedés alapján az ilyen anyagok úgynevezett katalízis. A reakciók hatása alatt a katalizátorok nevezzük katalitikus. A legtöbb esetben a katalizátor hatás magyarázható az a tény, hogy csökkenti az aktiválási energia a reakciót. A katalizátor jelenlétében a reakció útján más közbenső szakaszaiban, mint anélkül, ezeket a lépéseket energetikailag hozzáférhető. Más szóval, a katalizátor jelenlétében, amelynek más aktivált komplexek, és azok képződése kevesebb energiát igényel, mint a kialakulását aktivált komplexek előforduló nélkül a katalizátor. Így, az aktiválási energia csökken élesen: néhány molekula, amelynek az energia nem volt elegendő az aktív ütközési most aktív.
Számos reakció intermedierek tanulmányozták; Általános szabály, hogy az általuk képviselt nagyon aktív instabil termékeket.
A mechanizmus a katalizátorok van társítva az aktiválási energia csökkenése miatt kialakulását intermedierek. Catalysis lehet az alábbi képlettel ábrázolható: R = A + A KA + B = K AB + K, ahol K A - egy aktivált intermedier vegyület.
A vegyiparban katalizátorokat alkalmazunk nagyon széles körben. Hatása alatt a reakció gyorsítható katalizátor millió vagy több alkalommal. Egyes esetekben a hatása alatt katalizátorok lehet gerjeszteni ilyen reakciók hogy nélkülük gyakorlatilag előfordulnak ilyen körülmények között.
Megkülönböztetése homogén és heterogén katalízis. Abban az esetben, homogén katalízis, a katalizátor és a reaktánsok alkotnak egy fázis (gáz vagy oldat formájában). Abban az esetben, heterogén katalízis, a katalizátor a rendszerben, mint egy független fázis.
Példák a homogén katalízis. 1) oxidációja SO2 + 1 / 2O2 = SO3 jelenlétében NO; NO hogy könnyen oxidálódik NO2, és NO2 már oxidálja SO2;
2) a hidrogén-peroxid bomlását vizes oldatot vízbe és oxigén: ionok Sg2O2 = 7, WO2-4, MoO2-4 katalizálja hidrogén-peroxid bomlását, formában ezzel intermedierek, amelyek tovább bomlanak fejlődése mellett oxigénnel.
Homogén katalízis keresztül végezzük köztes reakciótermékben a katalizátorral, és az eredmény egy cseréje egy reakcióban egy nagy aktiválási energiájú több, amelyben az aktiválási energia alacsonyabb mértékű fenti:
CO + 1 / 2O2 = CO2 (katalizátor - vízgőz).
Széles körben használják a vegyiparban heterogén katalízis. A legtöbb termék előállított jelenleg ez az iparág kapott heterogén katalízis. A heterogén katalízis reakció történik a katalizátor felületén. Ebből következik, hogy a katalizátor aktivitása függ a mérete és tulajdonságai a felületének. Annak érdekében, hogy egy nagy ( „fejlett”) felületén, a katalizátor kell egy pórusszerkezet vagy lehet a rendkívül széttagolt (erősen diszpergált) állapotban. A gyakorlati alkalmazás, a katalizátort jellemzően a hordozó porózus szerkezettel (habkő, azbeszt, stb).
Akárcsak a homogén katalízis, heterogén katalízis reakció fordul elő az aktív intermedierek. De itt, ezek a vegyületek képviselik vegyületek, az a katalizátor felületén reagensek. Áthaladva lépések sorozata magában foglaló ezen intermedierek, a reakció befejeződik a kialakulását a végtermékek, és a kapott katalizátor nem fogyasztják.
Minden heterogén katalitikus reakciók közé tartoznak a lépést, adszorpciós és deszorpciós.
A katalitikus hatása a felület csökken két tényező: koncentrációjának növekedését a határfelületen, és az aktiválás a adszorbeált molekulák.
Példák a heterogén katalízis:
2H2O = 2H2O + O2 (katalizátor - MnO2,);
H2 + 1/2 O2 = H2O (katalizátor - platina).
Egy nagyon fontos szerepet játszik katalízis biológiai rendszerekben. A legtöbb kémiai reakciók az emésztőrendszerben, a vér, valamint az állati és emberi sejtben, a katalitikus reakció. A katalizátorok említett ebben az esetben enzimek képviselik egyszerű vagy összetett fehérjék. Például, nyál tartalmaz ptyalin enzim, amely katalizálja a keményítő cukor. Egy enzim jelen van a gyomorban - pepszin - katalizálja a felosztása a fehérjék. Az emberi test körülbelül 30 000 különböző enzimek, amelyek mindegyike szolgál hatékony katalizátorként a reakció.
A szelektív hatását a katalizátor az, hogy a reakció termékek eltérő lehet attól függően, hogy a katalizátort használjuk.
Nagyon lassú az áramlás a nemkívánatos kémiai folyamatok sok esetben lehetőség van, hozzáadásával inhibitorok a reakcióközeghez (a jelenség a „negatív katalízis”).
Inhibitor (lat inhibere - késleltetés.) - késleltető anyagként vagy megelőzésére bármely kémiai reakció: fémkorróziós, elöregedése polimerek, oxidációja az üzemanyag és kenőolajok, ehető zsírok, és mások.
Különösen gyakorlati jelentősége fém rozsdásodásgátlók. Szerint a modern koncepciók, a hatásmechanizmusa korróziós inhibitorok olyan elektrokémiai jellegű. Alkalmazva a fém korróziós inhibitor olyan anyag, amely
adszorbeált a fém felületén és ezzel pozitívabb potenciálon, ezáltal lelassítja a korróziós folyamatot. K inhibitorok is gyakran tekintik anyagok csökkentik az aktivitását vagy hozzon létre korrozív környezet fémfelület védőfóliák, amelyek a reakció terméke az inhibitor oldattal fém korróziós vagy a termék annak (fedőtollak inhibitorok). Számos anyag, amely lehet tekinteni korróziógátlókként. A legtöbb egyértelműen kifejezett gátló hatását aminok, nitrogéntartalmú heterociklusos vegyületek, tiolok, karbamid- és tiokarbamid, szulfidok, aldehidek és mások.