Скорость хим рякции. Катализ конспект О. С Габриелян
Краткий конспект: «Скорость химической реакции. Катализ»
1. Скорость химической реакции
Скорость химической реакции — это изменение концентрации одного из веществ за единицу времени.
Для реагента:
\[ v=\frac{c_{\text{нач}}-c_{\text{кон}}}{t} \]
Для продукта реакции:
\[ v=\frac{c_{\text{кон}}-c_{\text{нач}}}{t} \]
где:
- \(v\) — средняя скорость реакции;
- \(c\) — концентрация вещества, \(\text{моль/л}\);
- \(t\) — время;
- единица скорости: \(\text{моль/(л·с)}\).
Почему скорость положительная?
Концентрация реагента уменьшается, поэтому берут \(c_{\text{нач}}-c_{\text{кон}}\).
2. От чего зависит скорость реакции
Скорость реакции зависит от:
Природы реагирующих веществ.
Одни вещества реагируют быстро, другие — медленно.Концентрации веществ.
Чем больше концентрация, тем чаще сталкиваются частицы и тем быстрее реакция.Для реакции
\[ aA+bB\rightarrow \text{продукты} \]
в школьной форме:
\[ v=k[A]^a[B]^b \]
где \(k\) — константа скорости, а \([A]\), \([B]\) — концентрации веществ.
Температуры.
При повышении температуры частицы движутся быстрее, и увеличивается число столкновений, приводящих к реакции.По правилу Вант-Гоффа: при повышении температуры на \(10^\circ\text{C}\) скорость реакции обычно увеличивается в 2–4 раза.
Площади поверхности соприкосновения.
Измельчённое твёрдое вещество реагирует быстрее, чем крупный кусок.Катализатора.
3. Теория столкновений
Чтобы химическая реакция произошла, частицы должны:
- столкнуться;
- иметь достаточную энергию;
- столкнуться в подходящем направлении.
Энергия активации — минимальная энергия, необходимая для начала реакции.
4. Катализ
Катализ — изменение скорости химической реакции под действием катализатора.
Катализатор — вещество, которое изменяет скорость реакции, но само в итоге не расходуется.
Катализатор:
- участвует в промежуточных стадиях реакции;
- образует другой, более лёгкий путь реакции;
- снижает энергию активации;
- не изменяет состав конечных продуктов;
- не изменяет тепловой эффект реакции;
- не смещает химическое равновесие, а только помогает быстрее его достичь.
Виды катализа
Положительный катализ — ускорение реакции катализатором.
Например:
\[ 2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O+O_2 \]
Диоксид марганца \(MnO_2\) ускоряет разложение пероксида водорода.
Ингибирование — замедление реакции специальными веществами — ингибиторами.
Гомогенный и гетерогенный катализ
- Гомогенный катализ — катализатор и реагенты находятся в одной фазе.
- Гетерогенный катализ — катализатор и реагенты находятся в разных фазах.
Например, в производстве аммиака железо является твёрдым катализатором для газообразных веществ:
\[ N_2+3H_2 \xrightleftharpoons{Fe} 2NH_3 \]
Пример расчёта скорости
Концентрация вещества уменьшилась с \(0{,}8\) до \(0{,}2\ \text{моль/л}\) за \(30\) с.
\[ v=\frac{0{,}8-0{,}2}{30} =\frac{0{,}6}{30} =0{,}02\ \text{моль/(л·с)} \]
Ответ:
\[ \boxed{v=0{,}02\ \text{моль/(л·с)}} \]
Как проверить себя
- концентрация реагента должна уменьшаться;
- скорость не может быть отрицательной;
- в ответе должны быть единицы \(\text{моль/(л·с)}\);
- катализатор ускоряет реакцию, но не расходуется окончательно и не изменяет равновесие.
