Хімічна кінетика та рівновагаХімічна кінетика - розділ хімії, який вивчає перебіг хімічних процесів за певний час 2Н 2(г) + О 2(г) = 2Н 2 О (г), G = - - презентация

1 Хімічна кінетика та рівновага

2 Хімічна кінетика - розділ хімії, який вивчає перебіг хімічних процесів за певний час 2Н 2(г) + О 2(г) = 2Н 2 О (г), G = - 456,4 кДж При t=800 C G = - 495,3 кДж Предмет хімічної кінетики: - вивчення чинників, які впливають на швидкість процесів; - визначення оптимальних умов, за яких можна здійснити реакцію

3 Гомогенна система (однорідна) – складається з однієї фази Гомогенна система (однорідна) – складається з однієї фази Гетерогенна (неоднорідна) – складається з кількох фаз Гетерогенна (неоднорідна) – складається з кількох фаз Фаза – однорідна частина системи, однакова за складом та властивостями і відокремлена від інших фаз поверхнею поділу. Фаза – однорідна частина системи, однакова за складом та властивостями і відокремлена від інших фаз поверхнею поділу. Гомогенні реакції відбуваються в усьому обємі системи Гомогенні реакції відбуваються в усьому обємі системи Гетерогенні реакції– на поверхні поділу фаз Гетерогенні реакції– на поверхні поділу фаз

4 Швидкість хімічної реакції вихідні речовини продукти Швидкість хімічної реакції вихідні речовини продукти

5 Закон діючих мас Швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у ступенях, які дорівнюють коефіцієнтам, що стоять перед формулами речовин у відповідному рівнянні реакції Швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у ступенях, які дорівнюють коефіцієнтам, що стоять перед формулами речовин у відповідному рівнянні реакції

6 Залежність швидкості реакції від концентрацій реагуючих речовин Н 2 + I 2 = 2HI Н 2 + I 2 = 2HI v = kC(H 2 )C(I 2 ) 2NO + Cl 2 = 2NOCl 2NO + Cl 2 = 2NOCl v = kC 2 (NO)C(Cl 2 ). aA + bB = cC + dD aA + bB = cC + dD v = kC a (A)C b (B) = k[A] a [B] b

7 Стехіометричне рівняння 2HBr (г) = Н 2 (г) + Br 2 (г) 2HBr (г) = Н 2 (г) + Br 2 (г) Механізм реакції HBr +hv = H + Br; HBr +hv = H + Br; H + HBr = H 2 + Br; H + HBr = H 2 + Br; Br + Br = Br 2. Br + Br = Br 2.

8 Принцип лімітуючої стадії – швидкість складної реакції визначається швидкістю найповільнішої (лімітуючої) елементарної стадії Принцип лімітуючої стадії – швидкість складної реакції визначається швидкістю найповільнішої (лімітуючої) елементарної стадії

9 Порядок реакції - характеристика механізму процесу Сумма показників ступенів в рівнянні швидкості хімічної реакції (кінетичного рівняння) Сумма показників ступенів в рівнянні швидкості хімічної реакції (кінетичного рівняння)

10 РЕАКЦІЇ НУЛЬОВОГО ПОРЯДКУ v = k v = k -dC/d = k -dC/d = k [k] = моль/л с [k] = моль/л с СаСO 3 = CaO + CO 2 СаСO 3 = CaO + CO 2

11 Реакції першого порядку

12 Реакції другого порядку

13 Реакції третього порядку 2NO + O 2 = 2NO 2 ; 2NO + O 2 = 2NO 2 ; 2NO + Br 2 = 2NOBr. 2NO + Br 2 = 2NOBr.

14 Молекулярність реакції – число молекул, які беруть участь в елементарному акті реакції Мономолекулярні – реакції, для перебігу яких необхідна одна молекула Мономолекулярні – реакції, для перебігу яких необхідна одна молекула I 2 = 2I; I 2 = 2I; HBr = H + Br; HBr = H + Br; N 2 O 5 = 2NO 2 + 1/2O 2. N 2 O 5 = 2NO 2 + 1/2O 2. Бімолекулярні – потрібна наявність двох молекул Бімолекулярні – потрібна наявність двох молекул Н 2 + І 2 =2НІ Н 2 + І 2 =2НІ Тримолекулярні – реагують одночасно три молекули Тримолекулярні – реагують одночасно три молекули 2NO + O 2 = 2NO 2 2NO + O 2 = 2NO 2

15 Вплив температури на швидкість реакції

16 Енергія активації реакції - різниця між середньою енергією системи і енергією, необхідною для перебігу реакції Н 2 + І 2 = 2НІ Активований комплекс

17 Енергетичний профіль реакції – залежність потенціальної енергії від координати екзотермічної (а) та ендотермічної (б) реакцій Н = Е пр – Е вих

18 Рівняння Арреніуса Якщо концентрації реагуючих речовин дорівнюють нулю Якщо концентрації реагуючих речовин дорівнюють нулю

19 Правило Вант-Гоффа: з підвищенням температури на кожні 10 градусів швидкість реакції зростає в 2-4 рази Правило Вант-Гоффа: з підвищенням температури на кожні 10 градусів швидкість реакції зростає в 2-4 рази Температурний коефіцієнт показує, у скільки разів зросте швидкість реакції у разі підвищення температури на 10 градусів Температурний коефіцієнт показує, у скільки разів зросте швидкість реакції у разі підвищення температури на 10 градусів

20 Каталіз Каталізатор це речовина, яка бере участь у проміжних стадіях, змінює швидкість реакції, але не входить до складу продуктів реакції і залишається після реакції в незмінній кількості. Каталізатор це речовина, яка бере участь у проміжних стадіях, змінює швидкість реакції, але не входить до складу продуктів реакції і залишається після реакції в незмінній кількості. А + В = АВ (E a ) А + В = АВ (E a ) А + К = А...К (Е' а ) А + К = А...К (Е' а ) А...К + В = АВ + К (Е а ) А...К + В = АВ + К (Е а )

21 Порівняння енергії активації реакції без каталізатора та з каталізатором

22 Хімічна рівновага Необоротні реакції Необоротні реакції - Н, + S 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2, 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2

23 Оборотні реакції Оборотні реакції - Н, - S 2H 2 + O 2 2H 2 O 800–1500 С – пряма; 3000 – 4000 С – зворотна H 2 + I 2 2HI 300 – 400 С

24 aA + bB cC + dD aA + bB cC + dD

25 У стані хімічної рівноваги v 1 = v 2 v 1 = v 2

26 Константа хімічної рівноваги

27 Принцип Ле Шательє Зовнішній фактор Зміщення хімічної рівноваги С вих.реч. С вих.реч. В бік утворення вихідних речовин (зворотна реакція) В бік утворення вихідних речовин (зворотна реакція) С вих.реч. С вих.реч. В бік утворення продуктів (пряма реакція) В бік утворення продуктів (пряма реакція) С прод. С прод. В бік утворення продуктів (пряма реакція) В бік утворення продуктів (пряма реакція) С прод. С прод. В бік утворення вихідних речовин (зворотна реакція) В бік утворення вихідних речовин (зворотна реакція)

28 Принцип Ле Шательє Зовнішній фактор Зміщення хімічної рівноваги Т В бік ендотермічної реакції (-Q, + Н) Т В бік екзотермічної реакції (+Q, - Н) Р, V Р, V В бік утворення менших обємів (меншого числа газоподібних часток) P, V P, V В бік утворення більших обємів (більшого числа газоподібних часток)