Detyra 127.
Si do të ndryshojë shpejtësia e një reaksioni që ndodh në fazën e gazit me një rritje të temperaturës me 60°C, nëse koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së këtij reaksioni është 2?
Zgjidhja:
Rrjedhimisht, shpejtësia e reagimit me një rritje të temperaturës me 600 C 0 është 64 herë më e madhe se shpejtësia fillestare e reagimit.
Detyra 121.
Oksidimi i squfurit dhe dioksidit të tij vazhdon sipas ekuacioneve:
a) S (k) + O2 = SO2 (d); b) 2SO 2 (d) + O 2 = 2SO 3 (g).
Si do të ndryshojë shpejtësia e këtyre reaksioneve nëse vëllimet e secilit sistem zvogëlohen katër herë?
Zgjidhja:
a) S (k) + O 2 = SO 2 (d)
Le të shënojmë përqendrimet e reaktantëve të gaztë: = a, = b. Sipas ligji masat aktive
, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta përpara ndryshimit të vëllimit janë përkatësisht të barabarta:
V pr = k. a; V arr = k. b.
Pas zvogëlimit të vëllimit të sistemit heterogjen me katër herë, përqendrimi substanca të gazta do të rritet katërfish: = 4a, = 4b. Në përqendrime të reja, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta do të jenë të barabarta
Rrjedhimisht, pas reduktimit të volumit në sistem, ritmet e reagimeve përpara dhe të kundërta u rritën katërfish. Ekuilibri i sistemit nuk ka ndryshuar.
b) 2SO 2 (g) + O 2 = 2SO 3 (g)
Le të shënojmë përqendrimet e reaktantëve: = a, = b, = Me. Sipas ligjit të veprimit të masës, shpejtësia e reaksioneve të përparme dhe të kundërta para ndryshimit të vëllimit janë përkatësisht të barabarta:
V pr = ka 2 b; Vo b r = kc 2 .
Pas zvogëlimit të vëllimit të një sistemi homogjen me katër herë, përqendrimi i reaktantëve do të rritet katër herë: = 4 a, = 4b, = 4 s Në përqendrime të reja, ritmet e reaksioneve të përparme dhe të kundërta do të jenë të barabarta:
Rrjedhimisht, pas uljes së vëllimit në sistem, shpejtësia e reaksionit përpara u rrit me 64 herë, dhe e kundërt me 16. Ekuilibri i sistemit u zhvendos djathtas, drejt uljes së formimit të substancave të gazta.
Konstantet e ekuilibrit të një sistemi homogjen
Detyra 122.
Shkruani një shprehje për konstantën e ekuilibrit të një sistemi homogjen:
N 2 + ZN 2 = 2NH 3. Si do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit të drejtpërdrejtë të formimit të amoniakut nëse përqendrimi i hidrogjenit rritet trefish?
Zgjidhja:
Ekuacioni i reagimit:
N 2 + ZN 2 = 2NH 3
Shprehja për konstantën e ekuilibrit të këtij reaksioni ka formën:
Le të shënojmë përqendrimet e reaktantëve të gaztë: = a, = b. Sipas ligjit të veprimit të masës, shpejtësia e reaksioneve të drejtpërdrejta para rritjes së përqendrimit të hidrogjenit është e barabartë me: V pr = kab 3. Pas rritjes së përqendrimit të hidrogjenit në trefishin e përqendrimit materialet fillestare do të jetë e barabartë: = a, = 3b. Në përqendrime të reja, shpejtësia e reaksioneve të drejtpërdrejta do të jetë e barabartë me:
Rrjedhimisht, pas rritjes së përqendrimit të hidrogjenit tre herë, shpejtësia e reagimit u rrit 27 herë. Ekuilibri, sipas parimit të Le Chatelier, u zhvendos drejt uljes së përqendrimit të hidrogjenit, pra djathtas.
Z detyra 123.
Reagimi po vjen sipas barazimit N 2 + O 2 = 2NO. Përqendrimet e substancave fillestare para fillimit të reaksionit ishin = 0,049 mol/L, = 0,01 mol/L. Llogaritni përqendrimin e këtyre substancave kur = 0,005 mol/l. Përgjigje: 0,0465 mol/l; = 0,0075 mol/l.
Zgjidhja:
Ekuacioni i reagimit është:
Nga ekuacioni i reaksionit rezulton se formimi i 2 moleve NO kërkon 1 mol N2 dhe O2, d.m.th., formimi i NO kërkon gjysmën e më shumë N2 dhe O2. Bazuar në sa më sipër, mund të supozohet se formimi i 0,005 mol NO kërkon 0,0025 mol N 2 dhe O 2. Atëherë përqendrimet përfundimtare të substancave fillestare do të jenë të barabarta me:
Final = ref. – 0,0025 = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 mol/l;
të fundme = ref. - 0,0025 = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 mol/l.
Përgjigje: të fundme = 0,0465 mol/l; të fundme = 0,0075 mol/l.
Detyra 124.
Reaksioni vazhdon sipas ekuacionit N 2 + ZH 2 = 2NH 3. Përqendrimet e substancave të përfshira (mol/l): = 0,80; = 1,5; = 0.10. Njehsoni përqendrimin e hidrogjenit dhe amoniakut = 0,5 mol/l. Përgjigje: = 0,70 mol/l; [H 2) = 0,60 mol/l.
Zgjidhja:
Ekuacioni i reagimit është:
N2 + ZH2 = 2NH3
Nga ekuacioni rezulton se nga 1 mol N 2 formohen 2 mol NH 3 dhe konsumohen 3 mol H 2. Kështu, me pjesëmarrjen e një sasie të caktuar azoti në reaksion, formohet dyfishi i sasisë së azotit sasi e madhe amoniak dhe do të reagojë me tre herë më shumë hidrogjen. Le të llogarisim sasinë e azotit që ka reaguar: 0,80 - 0,50 = 0,30 mol. Le të llogarisim sasinë e amoniakut që u formua: 0.3 . 2 = 0,6 mol. Le të llogarisim sasinë e hidrogjenit të reaguar: 0.3. 3 = 0,9 mol. Tani le të llogarisim përqendrimet përfundimtare të reaktantëve:
të fundme = 0,10 + 0,60 = 0,70 mol;
[H 2] finale = 1,5 - 0,90 = 0,60 mol;
të fundme = 0,80 - 0,50 = 0,30 mol.
Përgjigje:= 0,70 mol/l; [H 2) = 0,60 mol/l.
Shpejtësia, koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reagimit
Detyra 125.
Reaksioni vazhdon sipas ekuacionit H 2 + I 2 = 2HI. Konstanta e shpejtësisë së këtij reaksioni në një temperaturë të caktuar është 0,16. Përqendrimet fillestare të reaktantëve (mol/l): [H 2 ] = 0,04:
= 0.05. Llogaritni shpejtësia fillestare reaksioni dhe shpejtësia e tij në = 0,03 mol/l. Përgjigje: 3.2 .
10 -4 , 1,92 .
10 -4
Zgjidhja:
Ekuacioni i reagimit është:
H 2 + I 2 = 2HI
Në përqendrimet fillestare të substancave reaguese, sipas ligjit të veprimit të masës, shpejtësia e reagimit do të jetë e barabartë kur shënohen përqendrimet e substancave fillestare: [H 2 ] = a, = b.
V pr = k ab = 0,16 . 0,04 . 0,05 = 3,2 . 10 -4 .
Le të llogarisim sasinë e hidrogjenit që ka reaguar nëse përqendrimi i tij ka ndryshuar dhe bëhet 0,03 mol/l, marrim: 0,04 - 0,03 = 0,01 mol. Nga ekuacioni i reaksionit rezulton se hidrogjeni dhe jodi reagojnë me njëri-tjetrin në një raport 1: 1, që do të thotë se në reaksion kanë hyrë edhe 0,01 mol jod. Prandaj, përqendrimi përfundimtar i jodit është: 0,05 -0,01 = 0,04 mol. Në përqendrime të reja, shpejtësia e reaksionit të drejtpërdrejtë do të jetë e barabartë me:
Përgjigje: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4 .
Detyra 126.
Llogaritni se sa herë do të ulet shpejtësia e reaksionit që ndodh në fazën e gazit nëse temperatura ulet nga 120 në 80 ° C. Koeficienti i temperaturës shpejtësia e reagimit Z.
Zgjidhja:
Varësia nga shpejtësia reaksion kimik temperatura përcaktohet nga rregulli empirik Van't Hoff sipas formulës:
Prandaj, shpejtësia e reagimit; në 800 C 0 shpejtësia e reagimit në 1200 C 0 është 81 herë më e vogël.
Shpejtësia e reaksionit kimik- ndryshimi i sasisë së njërës prej substancave reaguese për njësi të kohës në një njësi të hapësirës së reaksionit.
Shpejtësia e një reaksioni kimik ndikohet nga faktorët e mëposhtëm:
- natyra e substancave reaguese;
- përqendrimi i reaktantëve;
- sipërfaqja e kontaktit të substancave reaguese (në reaksione heterogjene);
- temperatura;
- veprimi i katalizatorëve.
Teoria e përplasjes aktive na lejon të shpjegojmë ndikimin e disa faktorëve në shpejtësinë e një reaksioni kimik. Dispozitat kryesore të kësaj teorie:
- Reaksionet ndodhin kur grimcat e reaktantëve që kanë një energji të caktuar përplasen.
- Sa më shumë grimca të reagentëve, aq më afër janë ato me njëra-tjetrën më shumë shanse duhet të përplasen dhe të reagojnë.
- Vetëm përplasjet efektive çojnë në një reagim, d.m.th. ato në të cilat shkatërrohen ose dobësohen “lidhjet e vjetra” dhe për rrjedhojë mund të krijohen “të reja”. Për ta bërë këtë, grimcat duhet të kenë energji të mjaftueshme.
- Energjia minimale e tepërt e nevojshme për përplasjen efektive të grimcave reaktante quhet energjia e aktivizimit Ea.
- Aktiviteti substancave kimike manifestohet në energjinë e ulët të aktivizimit të reaksioneve që përfshijnë ato. Sa më e ulët të jetë energjia e aktivizimit, aq më e lartë është shpejtësia e reagimit. Për shembull, në reaksionet midis kationeve dhe anioneve, energjia e aktivizimit është shumë e ulët, kështu që reaksione të tilla ndodhin pothuajse menjëherë.
Ndikimi i përqendrimit të reaktantëve në shpejtësinë e reaksionit
Ndërsa përqendrimi i reaktantëve rritet, shpejtësia e reagimit rritet. Në mënyrë që të ndodhë një reaksion, dy grimca kimike duhet të bashkohen, kështu që shpejtësia e reaksionit varet nga numri i përplasjeve midis tyre. Një rritje në numrin e grimcave në një vëllim të caktuar çon në përplasje më të shpeshta dhe një rritje të shpejtësisë së reagimit.
Një rritje në shpejtësinë e reagimit që ndodh në fazën e gazit do të rezultojë nga një rritje e presionit ose një ulje në vëllimin e zënë nga përzierja.
Bazuar në të dhënat eksperimentale në 1867, shkencëtarët norvegjezë K. Guldberg dhe P. Waage, dhe pavarësisht prej tyre në 1865, shkencëtari rus N.I. Beketov formuloi ligjin bazë të kinetikës kimike, duke vendosur varësia e shpejtësisë së reaksionit nga përqendrimet e reaktantëve -
Ligji i veprimit masiv (LMA):
Shpejtësia e një reaksioni kimik është proporcionale me produktin e përqendrimeve të substancave reaguese, të marra në fuqi të barabartë me koeficientët e tyre në ekuacionin e reaksionit. ("Masa efektive" është një sinonim koncept modern"përqendrimi")
aA +bB =cС +dD, Ku k– konstante e shpejtësisë së reagimit
ZDM kryhet vetëm për reaksionet kimike elementare që ndodhin në një fazë. Nëse një reagim vazhdon në mënyrë sekuenciale nëpër disa faza, atëherë shpejtësia totale e të gjithë procesit përcaktohet nga pjesa më e ngadaltë e tij.
Shprehje për shpejtësi lloje të ndryshme reagimet
ZDM i referohet reaksione homogjene. Nëse reaksioni është heterogjen (reagentët janë të ndryshëm gjendjet e grumbullimit), atëherë ekuacioni ZDM përfshin vetëm reagentë të lëngshëm ose vetëm të gaztë, dhe ato të ngurta përjashtohen, duke ndikuar vetëm në konstantën e shpejtësisë k.
Molekulariteti i reaksionitështë numri minimal i molekulave që marrin pjesë në elementare procesi kimik. Në bazë të molekularitetit, reaksionet kimike elementare ndahen në molekulare (A →) dhe bimolekulare (A + B →); reaksionet trimolekulare janë jashtëzakonisht të rralla.
Shpejtësia e reaksioneve heterogjene
- Varet nga sipërfaqja e kontaktit ndërmjet substancave, d.m.th. mbi shkallën e bluarjes së substancave dhe plotësinë e përzierjes së reagentëve.
- Një shembull është djegia e drurit. Një trung i tërë digjet relativisht ngadalë në ajër. Nëse rritni sipërfaqen e kontaktit midis drurit dhe ajrit, duke e ndarë trungun në patate të skuqura, shkalla e djegies do të rritet.
- Hekuri piroforik derdhet në një fletë letre filtri. Gjatë vjeshtës, grimcat e hekurit nxehen dhe i vënë flakën letrës.
Efekti i temperaturës në shpejtësinë e reaksionit
Në shekullin e 19-të, shkencëtari holandez Van't Hoff zbuloi eksperimentalisht se me një rritje të temperaturës me 10 o C, ritmet e shumë reaksioneve rriten me 2-4 herë.
Rregulli i Van't Hoff
Për çdo 10 ◦ C rritje të temperaturës, shpejtësia e reagimit rritet me 2-4 herë.
Këtu γ ( shkronja greke"gama") - i ashtuquajturi koeficienti i temperaturës ose koeficienti Van't Hoff, merr vlera nga 2 në 4.
Për çdo reaksion specifik, koeficienti i temperaturës përcaktohet në mënyrë eksperimentale. Ai tregon saktësisht se sa herë rritet shpejtësia e një reaksioni kimik të caktuar (dhe konstantja e shpejtësisë së tij) me çdo rritje të temperaturës prej 10 gradësh.
Rregulli i Van't Hoff përdoret për të përafërt ndryshimin e konstantës së shpejtësisë së reagimit me rritjen ose uljen e temperaturës. Më shumë raporti i saktë Kimisti suedez Svante Arrhenius vendosi midis konstantës së shpejtësisë dhe temperaturës:
Si më shumë E një reagim specifik, pra më pak(në një temperaturë të caktuar) do të jetë konstantja e shpejtësisë k (dhe shpejtësia) e këtij reaksioni. Një rritje në T çon në një rritje të konstantës së shpejtësisë, kjo shpjegohet me faktin se një rritje e temperaturës çon në një rritje të shpejtë të numrit të molekulave "energjike" të afta për të kapërcyer pengesën e aktivizimit Ea.
Efekti i katalizatorit në shpejtësinë e reaksionit
Ju mund të ndryshoni shpejtësinë e një reaksioni duke përdorur substanca të veçanta që ndryshojnë mekanizmin e reagimit dhe e drejtojnë atë përgjatë një rruge energjikisht më të favorshme me një energji më të ulët aktivizimi.
Katalizatorët- këto janë substanca që marrin pjesë në një reaksion kimik dhe rrisin shpejtësinë e tij, por në fund të reaksionit ato mbeten të pandryshuara në mënyrë cilësore dhe sasiore.
Frenuesit– substanca që ngadalësojnë reaksionet kimike.
Ndryshimi i shpejtësisë së një reaksioni kimik ose drejtimit të tij duke përdorur një katalizator quhet kataliza .
PËRKUFIZIM
Kinetika kimike– studimi i shpejtësive dhe mekanizmave të reaksioneve kimike.
Studimi i shpejtësisë së reaksionit, marrja e të dhënave për faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik, si dhe studimi i mekanizmave të reaksioneve kimike kryhen në mënyrë eksperimentale.
PËRKUFIZIM
Shpejtësia e reaksionit kimik– ndryshimi i përqendrimit të një prej substancave ose produkteve të reaksionit për njësi të kohës me një vëllim konstant të sistemit.
Shpejtësia homogjene dhe reaksione heterogjene përcaktohen ndryshe.
Përkufizimi i masës së shpejtësisë së një reaksioni kimik mund të shkruhet në formë matematikore. Le të jetë shpejtësia e një reaksioni kimik në një sistem homogjen, n B të jetë numri i moleve të ndonjë prej substancave që rezulton nga reaksioni, V të jetë vëllimi i sistemit dhe të jetë koha. Pastaj në kufi:
Ky ekuacion mund të thjeshtohet - raporti i sasisë së një substance me vëllimin është përqendrimi molar i substancës n B / V = c B, nga ku dn B / V = dc B dhe në fund:
Në praktikë, përqendrimet e një ose më shumë substancave maten në intervale të caktuara kohore. Përqendrimet e substancave fillestare zvogëlohen me kalimin e kohës dhe përqendrimet e produkteve rriten (Fig. 1).
Oriz. 1. Ndryshimi në përqendrimin e substancës fillestare (a) dhe produktit të reaksionit (b) me kalimin e kohës
Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik
Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni kimik janë: natyra e reaktantëve, përqendrimet e tyre, temperatura, prania e katalizatorëve në sistem, presioni dhe vëllimi (në fazën e gazit).
Ndikimi i përqendrimit në shpejtësinë e një reaksioni kimik lidhet me ligjin bazë të kinetikës kimike - Ligji i veprimit në masë (LMA): shpejtësia e një reaksioni kimik është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e përqendrimeve të substancave reaguese të ngritura. në fuqinë e koeficientëve të tyre stekiometrikë. ZDM nuk merr parasysh përqendrimin e substancave në fazën e ngurtë në sistemet heterogjene.
Për reaksionin mA +nB = pC +qD shprehje matematikore DMA do të shkruhet:
K × C A m × C B n
K × [A] m × [B] n,
ku k është konstanta e shpejtësisë së një reaksioni kimik, që është shpejtësia e një reaksioni kimik në një përqendrim të reaktantëve prej 1 mol/l. Ndryshe nga shpejtësia e një reaksioni kimik, k nuk varet nga përqendrimi i reaktantëve. Sa më i lartë k, aq më shpejt zhvillohet reaksioni.
Varësia e shpejtësisë së një reaksioni kimik nga temperatura përcaktohet nga rregulli Van't Hoff. Rregulli i Van't Hoff: për çdo dhjetë gradë rritje të temperaturës, shpejtësia e shumicës së reaksioneve kimike rritet me rreth 2 deri në 4 herë. Shprehje matematikore:
(T 2) = (T 1) × (T2-T1)/10,
ku është koeficienti i temperaturës van’t Hoff, që tregon se sa herë rritet shpejtësia e reagimit kur temperatura rritet me 10 o C.
Molekulariteti dhe rendi i reaksionit
Molekulariteti i një reaksioni përcaktohet nga numri minimal i molekulave që bashkëveprojnë njëkohësisht (marrin pjesë në një akt elementar). Atje jane:
- reaksionet monomolekulare (një shembull janë reaksionet e dekompozimit)
N 2 O 5 = 2NO 2 + 1/2O 2
K × C, -dC/dt = kC
Megjithatë, jo të gjitha reaksionet që i binden këtij ekuacioni janë monomolekularë.
- bimolekulare
CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
K × C 1 × C 2, -dC/dt = k × C 1 × C 2
- trimolekulare (shumë e rrallë).
Molekulariteti i një reaksioni përcaktohet nga mekanizmi i tij i vërtetë. Është e pamundur të përcaktohet molekulariteti i tij duke shkruar ekuacionin e një reaksioni.
Rendi i reaksionit përcaktohet nga lloji ekuacioni kinetik reagimet. Ai e barabartë me shumën treguesit e shkallëve të përqendrimit në këtë ekuacion. Për shembull:
CaCO 3 = CaO + CO 2
K × C 1 2 × C 2 – renditja e tretë
Rendi i reaksionit mund të jetë i pjesshëm. Në këtë rast, ajo përcaktohet në mënyrë eksperimentale. Nëse reaksioni vazhdon në një fazë, atëherë rendi i reaksionit dhe molekulariteti i tij përkojnë, nëse në disa faza, atëherë rendi përcaktohet nga faza më e ngadaltë dhe është e barabartë me molekularitetin e këtij reaksioni.
Shembuj të zgjidhjes së problemeve
SHEMBULL 1
| Ushtrimi | Reaksioni vazhdon sipas ekuacionit 2A + B = 4C. Përqendrimi fillestar i substancës A është 0,15 mol/l, dhe pas 20 sekondash është 0,12 mol/l. Llogaritni shpejtësinë mesatare të reagimit. |
| Zgjidhje | Le të shkruajmë formulën e llogaritjes Shpejtësia mesatare reaksion kimik: Shpejtësia e reaksioneve kimike Dega e kimisë që studion shpejtësinë dhe mekanizmin e reaksioneve kimike quhet kinetikë kimike. Shpejtësia e një reaksioni kimik është numri i akteve elementare të bashkëveprimit për njësi të kohës në një njësi të hapësirës së reaksionit. Ky përkufizim është i vlefshëm për proceset homogjene dhe heterogjene. Në rastin e parë, hapësira e reagimit është vëllimi i enës së reaksionit, dhe në të dytën, sipërfaqja në të cilën ndodh reaksioni. Meqenëse ndërveprimi ndryshon përqendrimet e reagentëve ose produkteve të reaksionit për njësi të kohës. Në këtë rast, nuk ka nevojë të monitorohen ndryshimet në përqendrimin e të gjitha substancave që marrin pjesë në reaksion, pasi ekuacioni i tij stoikiometrik vendos marrëdhënien midis përqendrimeve të reaktantëve. Përqendrimi i reaktantëve më së shpeshti shprehet si numri i moleve në 1 litër (mol/L). Shpejtësia e një reaksioni kimik varet nga natyra e substancave reaguese, përqendrimi, temperatura, madhësia e sipërfaqes së kontaktit të substancave, prania e katalizatorëve dhe të tjera. , dhe flasim për një reaksion monomolekular; kur në një akt elementar ndodh përplasja e dy molekula të ndryshme, varësia ka këtë formë: u - k[A][B], dhe flasin për një reaksion bimolekular; kur në një akt elementar ndodh një përplasje e tre molekulave, varësia e shpejtësisë nga përqendrimi është e vërtetë: v - k [A] [B] [C], dhe ato flasin për një reaksion trimolekular. Në të gjitha varësitë e analizuara: v - shpejtësia e reagimit; [A], [B], [C] - përqendrimet e substancave reaguese; k - koeficienti i proporcionalitetit; quhet konstante shpejtësia e reaksionit. v = k, kur përqendrimet e reaktantëve ose produktit të tyre janë të barabarta me njësinë. Konstanta e shpejtësisë varet nga natyra e reaktantëve dhe nga temperatura. Varësia nga shpejtësia reagime të thjeshta(d.m.th., reaksionet që ndodhin përmes një akti elementar) në përqendrim përshkruhet nga ligji i veprimit në masë i vendosur nga K. Guldberg dhe P. Waage në 1867: shpejtësia e një reaksioni kimik është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e përqendrimit të reaksionit. substanca të ngritura në fuqinë e koeficientëve të tyre stekiometrikë. Për shembull, për reaksionin 2NO + 02 = 2N02; v - k2 dhe do të rritet tri herë Gjeni: Zgjidhje: 1) Shkruani barazimin e reaksionit: 2СО + 02 = 2С02. Sipas ligjit të veprimit masiv v - k[C0]2. 2) Le të shënojmë [CO] = a; = b, atëherë: v = k a2 b. 3) Kur përqendrimi i substancave fillestare rritet me 3 herë, fitojmë: [CO] = 3a, a = 3b. 4) Njehsoni shpejtësinë e reaksionit u1: - k9a23b - k27a% a nëse k27 D2b 27 v k a2b Përgjigje: 27 herë. Shembulli 3 Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni kimik kur temperatura rritet me 40 °C nëse koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 3? Jepet: Në = 40 °C Y - 3 Gjeni: 2 Zgjidhje: 1) Sipas rregullit të Van't Hofit: h-U vt2 = vh y 10, 40 dhe, - vt > 3 10 - vt -81. 2 1 1 Përgjigje: 81 herë. a Shembull 4 Reaksioni ndërmjet substancave A dhe B vazhdon sipas skemës 2A + B * "C. Përqendrimi i substancës A është 10 mol/l dhe substanca B është 6 mol/l. Konstanta e shpejtësisë së reagimit është 0,8 l2 4 mol"2 sek"1. Llogaritni shpejtësinë e një reaksioni kimik në momenti i fillimit, si dhe në momentin kur 60% e substancës B mbetet në përzierjen e reaksionit Jepen: k - 0,8 l2 mol"2 sek"1 [A] = 10 mol/l [B] = 6 mol/l Gjeni: ". fillimi ^ Zgjidhje: 1) Gjeni shpejtësinë e reaksionit në momentin fillestar: v - k[A]2 [B], r> = 0,8 102 b - 480 mol - l sek"1. fillimi 2) Pas njëfarë kohe, 60% e substancës B do të mbetet në përzierjen e reaksionit. 3) Nga ekuacioni i reaksionit del se substancat A dhe B bashkëveprojnë me njëra-tjetrën në një raport 2:1, prandaj [A] u zvogëlua me 4,8 mol/l dhe u bë e barabartë me: [A] = 10 - 4,8 = 5,2 mol. /l. 4) Njehsoni nëse: d) = 0,8 * 5,22 3,6 = 77,9 mol l "1 * sek"1. Përgjigje: g>fillojnë ~ 480 mol l sek"1, g/ = 77.9 mol l-1 sek"1. Shembulli 5 Reagimi në një temperaturë prej 30 °C zgjat 2 minuta. Sa kohë do të duhet që ky reaksion të përfundojë në një temperaturë prej 60 °C, nëse në këtë interval të temperaturës koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 2? Jepet: t1 = 30 °C t2 = 60 °C 7 = 2 t = 2 min = 120 sek Gjeni: h Zgjidhje: 1) Në përputhje me rregullin van't Hoff: vt - = y 1 vt - = 23 = 8 Vt 2) Shpejtësia e reaksionit është në përpjesëtim të zhdrejtë me kohën e reagimit, prandaj: Përgjigje: t = 15 sek. Pyetje dhe detyra për zgjidhje të pavarur 1. Përcaktoni shpejtësinë e reagimit. Jepni shembuj të reaksioneve që ndodhin me shpejtësi të ndryshme. 2. Shprehja për shpejtësinë e vërtetë të një reaksioni kimik që ndodh në një vëllim konstant të sistemit shkruhet si më poshtë: dC v = ±--. d t Tregoni në cilat raste është e nevojshme një pozitive dhe në cilat - shenja negative në anën e djathtë të shprehjes. 3. Nga cilët faktorë varet shpejtësia e një reaksioni kimik? 4. Çfarë quhet energji aktivizimi? Cili faktor ndikon në shpejtësinë e një reaksioni kimik karakterizon ai? 5. Çfarë e shpjegon rritjen e fortë të shpejtësisë së reaksionit me rritjen e temperaturës? 6. Përcaktoni ligjin bazë të kinetikës kimike - ligjin e veprimit të masës. Kush dhe kur u formulua? 7. Si quhet konstanta e shpejtësisë së një reaksioni kimik dhe nga cilët faktorë varet ajo? 8. Çfarë është një katalizator dhe si ndikon në shpejtësinë e një reaksioni kimik? 9. Jepni shembuj të proceseve në të cilat përdoren inhibitorët. 10. Çka janë promotorët dhe ku përdoren? 11. Cilat substanca quhen “ helmet katalitike"? Jepni shembuj të substancave të tilla. 12. Çka është kataliza homogjene dhe heterogjene? Jepni shembuj të proceseve duke përdorur proceset e tyre katalitike. 13. Si do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit 2С0 + 02 = 2С02 nëse vëllimi zvogëlohet përzierje gazi 2 herë? 14. Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni kimik kur temperatura rritet nga 10 °C në 40 °C, nëse dihet se me një rritje të temperaturës për 10 °C shpejtësia e reaksionit do të rritet për 2 herë? 15. Shpejtësia e reaksionit A + B = C rritet tre herë me çdo 10 °C rritje të temperaturës. Sa herë do të rritet shpejtësia e reaksionit kur temperatura rritet me 50 °C? 16. Sa herë do të rritet shpejtësia e reaksionit ndërmjet hidrogjenit dhe bromit nëse përqendrimet e substancave fillestare rriten për 4 herë? 17. Sa herë do të rritet shpejtësia e reaksionit kur temperatura rritet me 40 °C (y = 2)? 18. Si do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit 2NO + 02 ^ 2N02 nëse presioni në sistem dyfishohet? 19. Sa herë duhet të rritet përqendrimi i hidrogjenit në sistemin N2 + 3H2^2NH3 në mënyrë që shpejtësia e reaksionit të rritet për 125 herë? 20. Reaksioni ndërmjet oksidit të azotit (II) dhe klorit vazhdon sipas ekuacionit 2NO + C12 2NOC1; Si do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit kur: a) dyfishohet përqendrimi i oksidit nitrik; b) dyfishimi i përqendrimit të klorit; c) dyfishohen përqendrimet e të dy substancave? . 21. Në 150 °C, disa reagime mbarojnë për 16 minuta. Duke marrë koeficientin e temperaturës të barabartë me 2.5, llogaritni periudhën kohore pas së cilës i njëjti reaksion do të përfundojë në 80 °C. 22. Sa gradë duhet të rritet temperatura që shpejtësia e reaksionit të rritet 32 herë? Koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 2. 23. Në 30 °C, reaksioni ndodh për 3 minuta. Sa kohë do të duhet që i njëjti reaksion të ndodhë në 50 °C nëse koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 3. 24. Në temperaturën 40 °C reaksioni vazhdon për 36 minuta dhe në 60 °C për 4 minuta . Llogaritni koeficientin e temperaturës së shpejtësisë së reaksionit. 25. Shpejtësia e reaksionit në 10 °C është 2 mol/l. Llogaritni shpejtësinë e këtij reaksioni në 50 °C nëse koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 2. reaksioni është proporcional me produktin e përqendrimeve të substancave fillestare në fuqi të barabarta me koeficientët e tyre stoikeometrik. O = K-c[A]t. c [B]p, ku c [A] dhe c [B] janë përqendrimet molare të substancave A dhe B, K është koeficienti i proporcionalitetit, i quajtur konstante e shpejtësisë së reagimit. Efekti i temperaturës Varësia e shpejtësisë së reaksionit nga temperatura përcaktohet nga rregulli i Van't Hofit, sipas të cilit, me çdo 10 C rritje të temperaturës, shpejtësia e shumicës së reaksioneve rritet me 2-4 herë. Matematikisht, kjo varësi shprehet me relacionin: ku dhe i)t, i>t janë shpejtësitë e reaksionit, përkatësisht, në temperaturat fillestare (t:) dhe përfundimtare (t2), dhe y është koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit, i cili tregon se sa herë rritet shpejtësia e reaksionit. me një rritje të temperaturës së reaktantëve me 10 °C. Shembull 1. Shkruani një shprehje për varësinë e shpejtësisë së një reaksioni kimik nga përqendrimi i reaktantëve për proceset: a) H2 4- J2 -» 2HJ (në fazën e gazit); b) Ba2+ 4- S02-= BaS04 (në tretësirë); c) CaO 4- C02 -» CaC03 (me pjesëmarrjen e ngurtë substancave). Zgjidhje. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02). Shembulli 2. Si do të ndryshojë shpejtësia e reaksionit 2A + B2^± 2AB, që ndodh drejtpërdrejt ndërmjet molekulave në një enë të mbyllur, nëse presioni rritet me 4 herë? Sipas ligjit të veprimit të molekulave, shpejtësia e një reaksioni kimik është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e përqendrimeve molare të substancave që reagojnë: v = K-c[A]m.c[B]n. Duke rritur presionin në enë, ne rrisim përqendrimin e reaktantëve. Le të jenë përqendrimet fillestare të A dhe B të barabarta me c[A] = a, c[B] = b. Atëherë = Ka2b. Për shkak të rritjes së presionit me 4 herë, përqendrimi i secilit prej reagentëve u rrit gjithashtu 4 herë dhe çeliku c[A] = 4a, c[B] = 4b. Në këto përqendrime: vt = K(4a)2-4b = K64a2b. Vlera e K është e njëjtë në të dy rastet. Konstanta e shpejtësisë për një reaksion të caktuar është një vlerë konstante, numerikisht e barabartë me shpejtësinë reagimet në përqendrimet molare reaktantë të barabartë me 1. Duke krahasuar v dhe vl9 shohim se shpejtësia e reaksionit është rritur me 64 herë. Shembulli 3. Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni kimik kur temperatura rritet nga 0°C në 50°C, duke marrë koeficientin e temperaturës së shpejtësisë të barabartë me tre? Shpejtësia e një reaksioni kimik varet nga temperatura në të cilën ndodh. Kur temperatura rritet me 10 °C, shpejtësia e reagimit do të rritet me 2-4 herë. Nëse temperatura ulet, ajo zvogëlohet me të njëjtën sasi. Numri që tregon se sa herë rritet shpejtësia e reaksionit kur temperatura rritet me 10 °C quhet koeficienti i temperaturës së reaksionit. Në formën matematikore, varësia e ndryshimit të shpejtësisë së reaksionit nga temperatura shprehet me ekuacionin: Temperatura rritet me 50 °C, dhe y = 3. Zëvendësoni këto vlera ^5о°с = ^о°с "3у = "00оС? 3 = v0oC ? 243. Shpejtësia rritet me 243 herë. Shembulli 4. Reaksioni në një temperaturë prej 50 °C vazhdon në 3 minuta 20 s. Koeficienti i temperaturës së shpejtësisë së reaksionit është 3. Sa kohë do të duhet që ky reaksion të përfundojë në 30 dhe 100 °C? Kur temperatura rritet nga 50 në 100 °C, shpejtësia e reagimit rritet në përputhje me rregullin e Van't Hoffe me numrin e mëposhtëm të herë: H _ 10 „O 10 - Q3 U yu = z yu = z* = 243 herë. Nëse në 50°C reaksioni përfundon në 200 s (3 min 20 s), atëherë në 100°C do të përfundojë në 200/ 243 = 0,82 s. Në 30 °C shpejtësia e reagimit zvogëlohet qep 3 10 = 32 = 9 herë dhe reaksioni përfundon në 200 * 9 = 1800 s, d.m.th. në 30 minuta Shembulli 5. Përqendrimet fillestare të azotit dhe hidrogjenit janë përkatësisht 2 dhe 3 *mol/l. Sa do të jenë përqendrimet e këtyre substancave në momentin kur ka reaguar 0,5 mol/L azot? Le të shkruajmë ekuacionin e reaksionit: N2 + ZH2 2NH3, koeficientët tregojnë se azoti reagon me hidrogjenin në një raport molar 1:3. Bazuar në këtë, ne krijojmë raportin: 1 mol azot reagon me 3 mol hidrogjen. 0,5 mol azot reagon me x mol hidrogjen. Nga - = - ; x =-- = 1,5 mol. 1,5 mol/l (2 - 0,5) nitrogjen dhe 1,5 mol/l (3 - 1,5) hidrogjen nuk reaguan. Shembulli 6. Sa herë do të rritet shpejtësia e një reaksioni kimik kur përplasen një molekulë e substancës A dhe dy molekula të substancës B: A(2) + 2B -» C(2) + D(2), me një rritje të përqendrimit të substancës B me 3 herë? Le të shkruajmë një shprehje për varësinë e shpejtësisë së këtij reaksioni nga përqendrimi i substancave: v = K-c(A)-c2(B), ku K është konstanta e shpejtësisë. Le të pranojmë përqendrimet fillestare substancat c(A) = a mol/l, c(B) = b mol/l. Në këto përqendrime, shpejtësia e reagimit është u1 = Kab2. Kur përqendrimi i substancës B rritet me 3 herë, c(B) = 3b mol/l. Shpejtësia e reaksionit do të jetë e barabartë me v2 = Ka(3b)2 = 9Kab2. Rritja e shpejtësisë v2: ig = 9Kab2: Kab2 = 9. Shembulli 7. Oksidi nitrik dhe klori reagojnë sipas ekuacionit të reaksionit: 2NO + C12 2NOC1. Sa herë duhet të rritet presioni i secilit burim? |
