Презентация по химии "Скорость химических реакций"

• 1 слайд

  Скорость химических
  реакций.
  
  

• 2 слайд

  Раздел химии, в котором изучаются скорости и механизмы химических реакций, называется химической кинетикой.
  Рассмотрим некоторые понятия, которые используются в химической кинетике.
  Система в химии — рассматриваемое вещество или совокупность веществ.
  Фаза — часть системы, которая отделена от других частей поверхностью раздела.
  Системы, которые состоят из одной фазы, называются гомогенными, или однородными. Примерами гомогенных систем являются газовые смеси, растворы.
  
  

• 3 слайд

  Гетерогенные системы
  Системы, которые состоят из двух или нескольких фаз, называются гетерогенными. Гетерогенными системами являются смеси веществ, газ + твердое вещество, жидкость + твердое вещество.
  Химические реакции, которые протекают в гомогенных системах, называются гомогенными реакциями , это газ+газ или жидкость+жидкость. Гомогенные реакции протекают во всем объеме реакционной смеси. Гетерогенные реакции происходят на поверхности раздела фаз.
  
  

• 4 слайд

  Скоростью гомогенной реакции Vгом называется количество вещества n, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени / в единице объема системы V:
   n2-n1Δ n
  Vгом= -------- = -------
  V (t2-t1)VΔt
  где n1 — число молей реагирующего вещества в момент времени t1, n2 — число молей этого же вещества в момент времени t2.
  
  

• 5 слайд

  Отношение числа молей вещества к объему реакционной смеси
  n / V называется мольно-объемной концентрацией., обозначается буквой С и выражается обычно в моль/л. Таким образом:
   
    ΔCC2-C1
  Vгом=± ------- =±---------
    Δt t2-t1
  Следовательно, скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации какого-либо из реагирующих веществ в единицу времени и выражается в моль/л * с.
  Знак «+» в выражении ставится в том случае, если С— концентрация какого-либо продукта реакции, а знак «— », если С — концентрация какого-либо исходного вещества (так как скорость реакции должна быть величиной положительной).
  
  

• 6 слайд

  Скорость гетерогенной реакции
  Скоростью гетерогенной реакции vгет называется количество вещества, которое вступает в реакцию или образуется в результате реакции за единицу времени на единице поверхности раздела фаз S:
  Δn
   Vгет= ------
  SΔt
  
  

• 7 слайд

  Скорость любой химической реакции зависит от следующих факторов:
  
  1) Природа реагирующих веществ.
  2) Концентрация реагирующих веществ.
  3)Температура.
  4) Присутствие катализаторов.
  Скорость гетерогенных реакций зависит также от:
  а)величины поверхности раздела фаз (с увеличением поверхности раздела фаз скорость гетерогенных реакций увеличивается);
  б)скорости подвода реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и скорости отвода от нее продуктов реакции.
  
  

• 8 слайд

  Влияние природы реагирующих веществ на скорость реакции выражается в том, что при одних и тех же условиях различные вещества взаимодействуют друг с другом с раз ной скоростью. Например, при обычных условиях реакция между соляной кислотой НСI и раствором гидрооксида натрия NaOH протекает практически мгновенно, а реакция между водородом Н2 и бромом Вг2 — медленно.
  При увеличении концентрации реагирующих веществ скорость реакций увеличивается. Это объясняется тем, что при увеличении количества вещества в единице объема увеличивается число столкновений между частицами реагирующих веществ.
  
  

• 9 слайд

  Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
  Для простейших одностадийных реакций концентрации веществ берутся в степенях, которые равны коэффициентам перед формулами веществ в уравнении реакции.
  Количественно зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражается законом действующих масс (Гульдберг и Вааге, Норвегия, 1867 г.):
  
  

• 10 слайд

  Константа скорости реакции
  Например, для реакции аА + bВ — сС + dD (где а, Ь, с, d — коэффициенты перед формулами веществ А, В, С, D) скорость реакции в соответствии с законом действующих масс равна:
  V = k*[А]a*[В]b,
  где [А] и [В] — концентрации исходных веществ; k - константа скорости реакции, которая равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ [А] = [В] = 1 моль/л. Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, но не зависит от концентрации веществ.
  
  

• 11 слайд

  Кинетические уравнения реакций
  Эти выражения называются кинетическими уравнениями реакций. В кинетические уравнения входят концентрации газообразных и растворенных веществ, но не входят концентрации твердых веществ:
  2S02(г) + 02(г) - 2S03(г); v = k* [SO2]2 - [O2];
  СиО(тв) + H2(г) = Сu(tb) + H2O(г); v = k* [H2].
  По кинетическим уравнениям можно рассчитывать, как изменяется скорость реакции при изменении концентрации реагирующих веществ.
  

• 12 слайд

  При увеличении температуры скорость большинства химических реакций повышается. Зависимость скорости реакции от температуры описывается правилом Вант-Гоффа:
  При повышении температуры на 10° скорость большинства химических реакций увеличивается в 2—4 раза.
  Это правило математически выражается следующей формулой:
    t2-t1/10
  ν2= ν1* γ
   где γ температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10°; v1 — скорость реакции при температуре t1; v2 — скорость реакции при температуре t2.
  

• 13 слайд

  Теория активации молекул
  По правилу Вант-Гоффа можно рассчитывать, как изменяется скорость реакций при изменении температуры.
  Рассмотренный пример показывает, что даже небольшое повышение температуры вызывает резкое увеличение скорости реакции. Причины этого объясняет теория активных молекул (теория активации). Согласно этой теории, в реакции могут участвовать только те молекулы, энергия которых больше средней энергии молекул на какую-то определенную величину. Эта избыточная энергия называется энергией активации. Она необходима для разрыва или ослабления химических связей в молекулах исходных веществ. Молекулы, избыточная энергия которых больше энергии активации, называются активными молекулами. Чем больше число активных молекул, тем больше скорость реакции. При повышении температуры число активных молекул резко увеличивается.
  
  

• 14 слайд

  Катализ
  Одним из важнейших факторов, которые влияют на скорость реакции, является присутствие катализатора.
  Катализатором называется вещество, которое изменяет скорость реакции, но не расходуется в результате реакции.
  Явление изменения скорости реакции в присутствии катализаторов называется катализом. Реакции, которые протекают с участием катализаторов, называются каталитическими реакциями.
  
  

• 15 слайд

  Гомогенный и гетерогенный катализ
  Катализ бывает гомогенным и гетерогенным. Если реагенты и катализатор находятся в одном агрегатном состоянии (обычно газообразном или являются компонентами одного раствора, то такой катализ называется гомогенным.
  В случае гетерогенного катализа реагенты и катализатор находятся в различных агрегатных состояниях: катализатор обычно является твердым веществом, а реагенты — жидкими или газообразными веществами. Например:
  
  2SO2(г) + О2(г) → 2SO3(r) гомогенный катализ
  
  
  N2(г) + ЗН2(г) → 2NH3(г) гетерогенный катализ
  

• 16 слайд

  Катализаторы и ингибиторы
  Механизм действия катализаторов является очень сложным. Существует гипотеза об образовании промежуточных соединений при взаимодействии катализатора и реагента.
  Если реакция А + В = АВ без катализатора протекает медленно, то при добавлении катализатора К он взаимодействует с одним из исходных веществ (например, А) и образует непрочное промежуточное соединение АК:
  А + К = АК.
  Это соединение с большой скоростью реагирует с другим исходным веществом; при этом образуется конечный продукт реакции АВ, а катализатор выделяется в свободном состоянии:
  АК + В = АВ + К.
  Обычно катализаторами называют вещества, которые увеличивают скорость реакции. Однако существуют также вещества, в присутствии которых реакции замедляются. Такие вещества называются ингибиторами.
  

• 17 слайд

  Энзимамы
  Катализ играет огромную роль не только в химии, но и в биологии. Практически все биохимические процессы протекают с участием биологических катализаторов. Используются в биотехнологиях, пищевой промышленности. Эти катализаторы называются ферментами (энзимами). По своей химической природе ферменты являются белками.