Görev 127.
Gaz fazında gerçekleşen bir reaksiyonun hızının sıcaklık katsayısı 2 ise sıcaklığın 60°C artmasıyla hızı nasıl değişir?
Çözüm:
Sonuç olarak, sıcaklığın 600 C 0 artmasıyla reaksiyon hızı, başlangıçtaki reaksiyon hızından 64 kat daha fazladır.
Görev 121.
Sülfürün ve dioksitin oksidasyonu aşağıdaki denklemlere göre ilerler:
a) S(k) + O2 = S02(d); b) 2S02(d) + O2 = 2S03(d).
Her sistemin hacmi dört kat azaltılırsa bu reaksiyonların hızı nasıl değişecektir?
Çözüm:
a) S (k) + Ö 2 = SO 2 (d)
Gaz halindeki reaktanların konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B. Buna göre kanun aktif kitleler
hacim değişikliğinden önceki ileri ve geri reaksiyonların oranları sırasıyla eşittir:
V pr = k. A; Varr = k. B.
Heterojen sistemin hacmi dört kat azaltıldıktan sonra konsantrasyon gaz halindeki maddeler dört kat artacak: = 4a, = 4b. Yeni konsantrasyonlarda ileri ve geri reaksiyonların hızları eşit olacaktır.
Sonuç olarak sistemdeki hacim azaltıldıktan sonra ileri ve geri reaksiyonların hızı dört kat arttı. Sistemin dengesi değişmedi.
b) 2SO 2 (g) + O 2 = 2SO 3 (g)
Reaktiflerin konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B, = İle. Kütle etki kanununa göre hacim değişmeden önce ileri ve geri reaksiyonların hızları sırasıyla eşittir:
V pr = ka 2 b; Vo b r = kc 2 .
Homojen bir sistemin hacmi dört kat azaltıldığında reaktanların konsantrasyonu dört kat artacaktır: = 4 A, = 4B, = 4 sn Yeni konsantrasyonlarda ileri ve geri reaksiyonların oranları eşit olacaktır:
Sonuç olarak, sistemdeki hacim azaltıldıktan sonra ileri reaksiyonun hızı 64 kat, ters reaksiyonun hızı ise 16 kat arttı. Sistemin dengesi, gazlı maddelerin oluşumundaki azalmaya doğru sağa doğru kaydı.
Homojen bir sistemin denge sabitleri
Görev 122.
Homojen bir sistemin denge sabiti için bir ifade yazın:
N2 + ZN2 = 2NH3. Hidrojen konsantrasyonu üç kat arttırılırsa amonyak oluşumunun doğrudan reaksiyonunun hızı nasıl değişecektir?
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:
N2 + ZN2 = 2NH3
Bu reaksiyonun denge sabitinin ifadesi şu şekildedir:
Gaz halindeki reaktanların konsantrasyonlarını gösterelim: = A, = B. Kütle etki yasasına göre, hidrojen konsantrasyonunun arttırılmasından önceki doğrudan reaksiyonların hızı şuna eşittir: V pr = kab 3. Hidrojen konsantrasyonunu konsantrasyonun üç katına çıkardıktan sonra başlangıç malzemeleri eşit olacak: = A, = 3B. Yeni konsantrasyonlarda doğrudan reaksiyonların hızı şuna eşit olacaktır:
Sonuç olarak, hidrojen konsantrasyonunun üç kat arttırılmasından sonra reaksiyon hızı 27 kat arttı. Le Chatelier ilkesine göre denge, hidrojen konsantrasyonundaki azalmaya doğru, yani sağa doğru kaymıştır.
Z ödev 123.
Tepki geliyor N 2 + O 2 = 2NO denklemine göre. Reaksiyonun başlamasından önce başlangıç maddelerinin konsantrasyonları = 0,049 mol/L, = 0,01 mol/L idi. Bu maddelerin konsantrasyonunu = 0,005 mol/l olduğunda hesaplayın. Cevap: 0,0465 mol/l; = 0,0075 mol/l.
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:
Reaksiyon denkleminden, 2 mol NO oluşumunun 1 mol N2 ve O2 gerektirdiği, yani NO oluşumunun yarısı kadar N2 ve O2 gerektirdiği sonucu çıkar. Yukarıdakilere dayanarak, 0,005 mol NO oluşumunun 0,0025 mol N2 ve O2 gerektirdiği varsayılabilir. Daha sonra başlangıç maddelerinin son konsantrasyonları şuna eşit olacaktır:
Final = ref. – 0,0025 = 0,049 – 0,0025 = 0,0465 mol/l;
sonlu = ref. - 0,0025 = 0,01 – 0,0025 = 0,0075 mol/l.
Cevap: sonlu = 0,0465 mol/l; sonlu = 0,0075 mol/l.
Görev 124.
Reaksiyon N2 + ZH2 = 2NH3 denklemine göre ilerler. İlgili maddelerin konsantrasyonları (mol/l): = 0,80; = 1,5; = 0,10. Hidrojen ve amonyak konsantrasyonunu = 0,5 mol/l olarak hesaplayın. Cevap: = 0,70 mol/l; [H2) = 0,60 mol/l.
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:
N2 + ZH2 = 2NH3
Denklemden, 1 mol N2'den 2 mol NH3'ün oluştuğu ve 3 mol H2'nin tüketildiği anlaşılmaktadır. Böylece reaksiyona belli miktarda nitrojenin katılmasıyla iki kat nitrojen oluşur. büyük miktar amonyak ve üç kat daha fazla hidrojenle reaksiyona girecek. Reaksiyona giren nitrojen miktarını hesaplayalım: 0,80 - 0,50 = 0,30 mol. Oluşan amonyak miktarını hesaplayalım: 0,3 . 2 = 0,6 mol. Reaksiyona giren hidrojen miktarını hesaplayalım: 0,3. 3 = 0,9 mol. Şimdi reaktanların son konsantrasyonlarını hesaplayalım:
sonlu = 0,10 + 0,60 = 0,70 mol;
[H2]son = 1,5 - 0,90 = 0,60 mol;
sonlu = 0,80 - 0,50 = 0,30 mol.
Cevap:= 0,70 mol/l; [H2) = 0,60 mol/l.
Hız, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı
Görev 125.
Reaksiyon H2 + I2 = 2HI denklemine göre ilerler. Bu reaksiyonun belirli bir sıcaklıkta hız sabiti 0,16'dır. Reaktanların başlangıç konsantrasyonları (mol/l): [H 2 ] = 0,04:
= 0,05. Hesaplamak Başlangıç hızı reaksiyon ve hızı = 0,03 mol/l. Cevap: 3.2 .
10 -4 , 1,92 .
10 -4
Çözüm:
Reaksiyon denklemi:
H 2 + I 2 = 2HI
Reaksiyona giren maddelerin başlangıç konsantrasyonlarında, kütle etki yasasına göre, başlangıç maddelerinin konsantrasyonları belirtilirken reaksiyon hızı eşit olacaktır: [H 2 ] = A, = B.
v pr = k ab = 0,16 . 0,04 . 0,05 = 3,2 . 10 -4 .
Konsantrasyonu değişip 0,03 mol/l olursa reaksiyona giren hidrojen miktarını hesaplayalım, şunu elde ederiz: 0,04 - 0,03 = 0,01 mol. Reaksiyon denkleminden hidrojen ve iyotun birbirleriyle 1: 1 oranında reaksiyona girdiği anlaşılmaktadır, bu da reaksiyona 0,01 mol iyotun da girdiği anlamına gelir. Dolayısıyla iyotun nihai konsantrasyonu: 0,05 -0,01 = 0,04 mol. Yeni konsantrasyonlarda doğrudan reaksiyonun hızı şuna eşit olacaktır:
Cevap: 3.2 . 10 -4 , 1,92 . 10 -4 .
Görev 126.
Sıcaklık 120°C'den 80°C'ye düşürülürse gaz fazında meydana gelen reaksiyon hızının kaç kat azalacağını hesaplayın. Sıcaklık katsayısı reaksiyon hızı Z.
Çözüm:
Hız bağımlılığı Kimyasal reaksiyon sıcaklık aşağıdaki formüle göre ampirik Van't Hoff kuralıyla belirlenir:
Bu nedenle reaksiyon hızı; 800 C0'da 1200 C0'daki reaksiyon hızı 81 kat daha azdır.
Kimyasal reaksiyon hızı- Bir birim reaksiyon alanında birim zaman başına reaksiyona giren maddelerden birinin miktarındaki değişiklik.
Kimyasal reaksiyonun hızı aşağıdaki faktörlerden etkilenir:
- reaksiyona giren maddelerin doğası;
- reaktanların konsantrasyonu;
- reaksiyona giren maddelerin temas yüzeyi (heterojen reaksiyonlarda);
- sıcaklık;
- Katalizörlerin eylemi.
Aktif çarpışma teorisi Belirli faktörlerin kimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisini açıklamamıza olanak tanır. Bu teorinin ana hükümleri:
- Reaksiyonlar, belirli bir enerjiye sahip olan reaktanların parçacıkları çarpıştığında meydana gelir.
- Reaktif parçacıkları ne kadar fazla olursa birbirlerine o kadar yakın olurlar. daha fazla şansçarpışmaları ve tepki vermeleri gerekiyor.
- Yalnızca etkili çarpışmalar bir reaksiyona yol açar; “eski bağlantıların” yıkıldığı veya zayıfladığı ve dolayısıyla “yenilerinin” oluşabildiği bağlantılar. Bunu yapabilmek için parçacıkların yeterli enerjiye sahip olması gerekir.
- Tepkimeye giren parçacıkların etkili bir şekilde çarpışması için gereken minimum fazla enerjiye denir. aktivasyon enerjisi Ea.
- Aktivite kimyasal maddeler kendilerini içeren reaksiyonların düşük aktivasyon enerjisinde kendini gösterir. Aktivasyon enerjisi ne kadar düşük olursa reaksiyon hızı o kadar yüksek olur.Örneğin katyonlar ve anyonlar arasındaki reaksiyonlarda aktivasyon enerjisi çok düşüktür, dolayısıyla bu tür reaksiyonlar neredeyse anında gerçekleşir.
Reaktanların konsantrasyonunun reaksiyon hızı üzerindeki etkisi
Reaktiflerin konsantrasyonu arttıkça reaksiyon hızı artar. Bir reaksiyonun meydana gelmesi için iki kimyasal parçacığın bir araya gelmesi gerekir, dolayısıyla reaksiyonun hızı aralarındaki çarpışma sayısına bağlıdır. Belirli bir hacimdeki parçacık sayısındaki artış, çarpışmaların daha sık olmasına ve reaksiyon hızının artmasına neden olur.
Gaz fazında meydana gelen reaksiyon hızındaki bir artış, basınçtaki bir artıştan veya karışımın kapladığı hacimdeki bir azalmadan kaynaklanacaktır.
1867'deki deneysel verilere dayanarak Norveçli bilim adamları K. Guldberg ve P. Waage ve onlardan bağımsız olarak 1865'te Rus bilim adamı N.I. Beketov, kimyasal kinetiğin temel yasasını formüle ederek reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonlarına bağımlılığı -
Kitlesel eylem yasası (LMA):
Bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyon denklemindeki katsayılarına eşit güçlerde alınan, reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonlarının çarpımı ile orantılıdır. (“etkili kütle” eşanlamlıdır) modern konsept"konsantrasyon")
aA +bB =cС +gdd, Nerede k– reaksiyon hızı sabiti
ZDM yalnızca tek aşamada meydana gelen temel kimyasal reaksiyonlar için gerçekleştirilir. Bir reaksiyon ardışık olarak birkaç aşamadan geçiyorsa, tüm sürecin toplam hızı, en yavaş kısmı tarafından belirlenir.
Hızlar için ifadeler çeşitli türler reaksiyonlar
ZDM'nin anlamı homojen reaksiyonlar. Reaksiyon heterojen ise (reaktifler farklı toplanma durumları), bu durumda ZDM denklemi yalnızca sıvı veya yalnızca gaz halindeki reaktifleri içerir ve katı olanlar hariç tutulur ve yalnızca k hız sabitini etkiler.
Reaksiyonun molekülerliği temel yapıya katılan minimum molekül sayısıdır kimyasal işlem. Moleküleriteye bağlı olarak, temel kimyasal reaksiyonlar moleküler (A →) ve bimoleküler (A + B →) olarak ikiye ayrılır; trimoleküler reaksiyonlar oldukça nadirdir.
Heterojen reaksiyonların hızı
- bağlıdır maddeler arasındaki temas yüzey alanı, yani maddelerin öğütülme derecesine ve reaktiflerin karıştırılmasının bütünlüğüne bağlıdır.
- Bir örnek odun yakmadır. Bütün bir kütük havada nispeten yavaş yanar. Kütüğü parçalara bölerek ahşabın hava ile temas yüzeyini arttırırsanız yanma hızı artacaktır.
- Piroforik demir bir filtre kağıdı tabakasının üzerine dökülür. Düşme sırasında demir parçacıkları ısınır ve kağıdı ateşe verir.
Sıcaklığın reaksiyon hızına etkisi
19. yüzyılda Hollandalı bilim adamı Van't Hoff, sıcaklığın 10 o C artmasıyla birçok reaksiyonun hızının 2-4 kat arttığını deneysel olarak keşfetti.
Van't Hoff kuralı
Sıcaklıktaki her 10 ◦ C artışta reaksiyon hızı 2-4 kat artar.
Burada γ ( Yunan harfi"gama") - sözde sıcaklık katsayısı veya Van't Hoff katsayısı, 2'den 4'e kadar değerler alır.
Her spesifik reaksiyon için sıcaklık katsayısı deneysel olarak belirlenir. Sıcaklıktaki her 10 derecelik artışla belirli bir kimyasal reaksiyonun hızının (ve hız sabitinin) tam olarak kaç kat arttığını gösterir.
Van't Hoff kuralı, artan veya azalan sıcaklıkla reaksiyon hız sabitindeki değişimi yaklaşık olarak hesaplamak için kullanılır. Daha kesin oranİsveçli kimyager Svante Arrhenius hız sabiti ile sıcaklık arasında şunu kurdu:
Nasıl Daha E spesifik bir reaksiyon, yani az(belirli bir sıcaklıkta) bu reaksiyonun hız sabiti k (ve hızı) olacaktır. T'deki bir artış hız sabitinde bir artışa yol açar; bu, sıcaklıktaki bir artışın, Ea aktivasyon bariyerini aşabilen "enerjik" moleküllerin sayısında hızlı bir artışa yol açmasıyla açıklanır.
Katalizörün reaksiyon hızına etkisi
Reaksiyon mekanizmasını değiştiren ve onu enerji açısından daha uygun bir yola, daha düşük aktivasyon enerjisine yönlendiren özel maddeler kullanarak reaksiyonun hızını değiştirebilirsiniz.
Katalizörler- bunlar kimyasal reaksiyona katılan ve hızını artıran, ancak reaksiyonun sonunda niteliksel ve niceliksel olarak değişmeden kalan maddelerdir.
İnhibitörler– kimyasal reaksiyonları yavaşlatan maddeler.
Bir kimyasal reaksiyonun hızının veya yönünün katalizör kullanılarak değiştirilmesine denir. kataliz .
TANIM
Kimyasal kinetik– kimyasal reaksiyonların hızları ve mekanizmalarının incelenmesi.
Reaksiyon hızlarının incelenmesi, kimyasal reaksiyon hızını etkileyen faktörler hakkında veri elde edilmesi ve kimyasal reaksiyon mekanizmalarının incelenmesi deneysel olarak gerçekleştirilmektedir.
TANIM
Kimyasal reaksiyon hızı Sistemin sabit hacminde, reaksiyona giren maddelerden veya reaksiyon ürünlerinden birinin konsantrasyonunun birim zamanda değişmesi.
Hız homojen ve heterojen reaksiyonlar farklı şekilde tanımlanır.
Kimyasal reaksiyon hızının ölçüsünün tanımı şu şekilde yazılabilir: matematiksel form. Homojen bir sistemdeki kimyasal reaksiyonun hızı olsun, n B reaksiyon sonucu ortaya çıkan herhangi bir maddenin mol sayısı, V sistemin hacmi ve zaman olsun. Daha sonra sınırda:
Bu denklem basitleştirilebilir - bir madde miktarının hacme oranı, n B / V = c B maddesinin molar konsantrasyonudur, buradan dn B / V = dc B ve son olarak:
Uygulamada bir veya daha fazla maddenin derişimleri belirli zaman aralıklarında ölçülür. Başlangıç maddelerinin konsantrasyonları zamanla azalırken, ürünlerin konsantrasyonları artar (Şekil 1).
Pirinç. 1. Başlangıç maddesinin (a) ve reaksiyon ürününün (b) konsantrasyonunun zamanla değişmesi
Kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörler
Kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörler şunlardır: reaktanların doğası, konsantrasyonları, sıcaklık, sistemdeki katalizörlerin varlığı, basınç ve hacim (gaz fazında).
Konsantrasyonun kimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisi, kimyasal kinetiğin temel yasası olan kütle etki yasası (LMA) ile ilişkilidir: kimyasal reaksiyonun hızı, yükselen reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır. stokiyometrik katsayılarının kuvvetine eşittir. ZDM, heterojen sistemlerde katı fazdaki maddelerin konsantrasyonunu dikkate almaz.
Reaksiyon için mA +nB = pC +qD matematiksel ifade DMA şöyle yazılacaktır:
K × C Bir m × C B n
K × [A] m × [B] n,
burada k, bir kimyasal reaksiyonun hız sabitidir; bu, 1 mol/l reaktan konsantrasyonundaki bir kimyasal reaksiyonun hızıdır. Kimyasal reaksiyonun hızından farklı olarak k, reaktanların konsantrasyonuna bağlı değildir. K ne kadar yüksek olursa reaksiyon o kadar hızlı ilerler.
Kimyasal reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı Van't Hoff kuralı ile belirlenir. Van't Hoff kuralı: Sıcaklıktaki her on derecelik artış, çoğu kimyasal reaksiyonun hızının yaklaşık 2 ila 4 kat artması anlamına gelir. Matematiksel ifade:
(T 2) = (T 1) × (T2-T1)/10,
sıcaklık 10 o C arttığında reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösteren van't Hoff sıcaklık katsayısı nerede?
Molekülerlik ve reaksiyon sırası
Bir reaksiyonun molekülerliği, aynı anda etkileşime giren (temel bir eyleme katılan) minimum molekül sayısıyla belirlenir. Var:
- monomoleküler reaksiyonlar (bir örnek ayrışma reaksiyonlarıdır)
N205 = 2NO2 + 1/2O2
K × C, -dC/dt = kC
Ancak bu denkleme uyan reaksiyonların tümü monomoleküler değildir.
- bimoleküler
CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 + H2O
K × C 1 × C 2 , -dC/dt = k × C 1 × C 2
- trimoleküler (çok nadir).
Bir reaksiyonun molekülerliği onun gerçek mekanizması tarafından belirlenir. Bir reaksiyonun denklemini yazarak molekülerliğini belirlemek imkansızdır.
Reaksiyonun sırası türe göre belirlenir kinetik denklem reaksiyonlar. O toplamına eşit Bu denklemdeki konsantrasyon derecelerinin göstergeleri. Örneğin:
CaCO3 = CaO + CO2
K × C 1 2 × C 2 – üçüncü dereceden
Reaksiyonun sırası kesirli olabilir. Bu durumda deneysel olarak belirlenir. Reaksiyon bir aşamada ilerlerse, reaksiyonun sırası ve molekülerliği çakışır, birkaç aşamada ise sıra en yavaş aşama tarafından belirlenir ve bu reaksiyonun molekülerliğine eşittir.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Reaksiyon 2A + B = 4C denklemine göre ilerler. A maddesinin başlangıç konsantrasyonu 0,15 mol/l'dir ve 20 saniye sonra 0,12 mol/l'ye ulaşır. Ortalama reaksiyon hızını hesaplayın. |
| Çözüm | Hesaplama formülünü yazalım ortalama sürat Kimyasal reaksiyon: Kimyasal reaksiyonların hızı Kimyasal reaksiyonların hızını ve mekanizmasını inceleyen kimya dalına kimyasal kinetik denir. Bir kimyasal reaksiyonun hızı, bir birim reaksiyon alanı içinde birim zaman başına temel etkileşim eylemlerinin sayısıdır. Bu tanım hem homojen hem de heterojen süreçler için geçerlidir. İlk durumda reaksiyon alanı, reaksiyon kabının hacmidir ve ikinci durumda reaksiyonun meydana geldiği yüzeydir. Etkileşim, birim zaman başına reaktiflerin veya reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonlarını değiştirdiğinden. Bu durumda, reaksiyona katılan tüm maddelerin konsantrasyonlarındaki değişiklikleri izlemeye gerek yoktur, çünkü stokiyometrik denklemi, reaktanların konsantrasyonları arasındaki ilişkiyi kurar. Reaktiflerin konsantrasyonu çoğunlukla 1 litredeki mol sayısı (mol/L) olarak ifade edilir. Kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren maddelerin doğasına, konsantrasyonuna, sıcaklığına, maddelerin temas yüzeyinin boyutuna, katalizörlerin varlığına ve diğerlerine bağlıdır. ve monomoleküler bir reaksiyon hakkında konuşun; temel bir eylemde iki şeyin çarpışması olduğunda farklı moleküller bağımlılık şu forma sahiptir: u - k[A][B] ve iki moleküllü bir reaksiyondan bahsediyorlar; Temel bir eylemde üç molekülün çarpışması meydana geldiğinde, hızın konsantrasyona bağımlılığı doğrudur: v - k [A] [B] [C] ve bunlar bir trimoleküler reaksiyondan bahseder. Analiz edilen tüm bağımlılıklarda: v - reaksiyon hızı; [A], [B], [C] - reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonları; k - orantılılık katsayısı; reaksiyon hız sabiti denir. v = k, reaktanların konsantrasyonları veya ürünleri birliğe eşit olduğunda. Hız sabiti reaktanların doğasına ve sıcaklığa bağlıdır. Hız bağımlılığı basit reaksiyonlar(yani, tek bir temel hareket yoluyla meydana gelen reaksiyonlar) konsantrasyon üzerindeki etkisi, K. Guldberg ve P. Waage tarafından 1867'de oluşturulan kütle etkisi yasasıyla tanımlanır: bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren maddenin konsantrasyonunun çarpımı ile doğru orantılıdır. stokiyometrik katsayılarının kuvvetine yükseltilmiş maddeler. Örneğin 2NO + 02 = 2N02 reaksiyonu için; v - k2 ve üç kat artacak Bul: Çözüm: 1) Reaksiyon denklemini yazın: 2СО + 02 = 2С02. Kütle hareketi kanununa göre v - k[C0]2. 2) [CO] = a'yı gösterelim; = b ise: v = k a2 b. 3) Başlangıç maddelerinin konsantrasyonu 3 kat arttığında şunu elde ederiz: [CO] = 3a, a = 3b. 4) u1 reaksiyonunun hızını hesaplayın: - k9a23b - k27a%a if k27 D2b 27 v k a2b Cevap: 27 kez. Örnek 3 Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3 ise sıcaklık 40 °C arttığında kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artar? Verilen: = 40 °C'de Y - 3 Bul: 2 Çözüm: 1) Van't Hoff kuralına göre: h-U vt2 = vh y 10, 40 ve, - vt > 3 10 - vt -81. 2 1 1 Cevap: 81 kez. a Örnek 4 A ve B maddeleri arasındaki reaksiyon 2A + B * "C şemasına göre ilerler. A maddesinin konsantrasyonu 10 mol/l ve B maddesi 6 mol/l'dir. Reaksiyon hızı sabiti 0,8124 mol"2 sn"1'dir. Bir kimyasal reaksiyonun hızını hesaplayın başlangıç anı ve reaksiyon karışımında B maddesinin %60'ının kaldığı anda. Verilen: k - 0,8 l2 mol"2 sn"1 [A] = 10 mol/l [B] = 6 mol/l Bul: " başlangıç ! ^ Çözüm: 1) Başlangıç anında reaksiyon hızını bulun: v - k[A]2 [B], r> = 0,8 102 b - 480 mol - l sec"1. başlangıç 2) Bir süre sonra reaksiyon karışımında B maddesinin %60'ı kalacaktır. Bu durumda: Bu nedenle, [B] azalmıştır: 6 - 3,6 = 2,4 mol/l. 3) Reaksiyon denkleminden, A ve B maddelerinin birbirleriyle 2:1 oranında etkileşime girdiği, dolayısıyla [A]'nın 4,8 mol/l azaldığı ve şuna eşit olduğu sonucu çıkar: [A] = 10 - 4,8 = 5,2 mol /l. 4) Aşağıdaki durumu hesaplayın: d) = 0,8 * 5,22 3,6 = 77,9 mol l "1 * sn"1. Cevap: g>başlangıç ~ 480 mol l sn"1, g/ = 77,9 mol l-1 sn"1. Örnek 5 30°C sıcaklıktaki reaksiyon 2 dakika içinde ilerler. Bu sıcaklık aralığında reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 2 ise, bu reaksiyonun 60 °C sıcaklıkta tamamlanması ne kadar sürer? Verilen: t1 = 30 °C t2 = 60 °C 7 = 2 t = 2 dk = 120 sn Bul: h Çözüm: 1) van't Hoff kuralına göre: vt - = y 1 vt - = 23 = 8 . Vt 2) Reaksiyon hızı reaksiyon süresiyle ters orantılıdır, dolayısıyla: Cevap: t = 15 sn. Bağımsız çözüme yönelik sorular ve görevler 1. Reaksiyon hızını tanımlayın. Farklı hızlarda gerçekleşen reaksiyonlara örnekler verin. 2. Sistemin sabit hacminde meydana gelen bir kimyasal reaksiyonun gerçek hızının ifadesi şu şekilde yazılır: dC v = ±--. d t Hangi durumlarda olumlu bir durumun gerekli olduğunu ve hangi durumlarda - olumsuz işaretler ifadenin sağ tarafında. 3. Kimyasal reaksiyonun hızı hangi faktörlere bağlıdır? 4. Aktivasyon enerjisi ne denir? Bir kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktör hangisidir? 5. Artan sıcaklıkla reaksiyon hızındaki güçlü artışı ne açıklıyor? 6. Kimyasal kinetiğin temel yasasını - kütle etki yasasını - tanımlayın. Kim tarafından ve ne zaman formüle edildi? 7. Kimyasal reaksiyonun hız sabiti nedir ve hangi faktörlere bağlıdır? 8. Katalizör nedir ve kimyasal reaksiyonun hızını nasıl etkiler? 9. İnhibitörlerin kullanıldığı işlemlere örnekler verin. 10. Promoterlar nedir ve nerelerde kullanılır? 11. Hangi maddelere “ denir katalitik zehirler"? Bu tür maddelere örnekler veriniz. 12. Homojen ve heterojen kataliz nedir? Katalitik süreçlerini kullanan süreçlere örnekler verin. 13. Hacim azalırsa 2С0 + 02 = 2С02 reaksiyon hızı nasıl değişecektir? gaz karışımı 2 kez? 14. Sıcaklık 10 °C arttığında reaksiyon hızının 2 kat artacağı biliniyorsa, sıcaklık 10 °C'den 40 °C'ye çıktığında kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artar? 15. Sıcaklıktaki her 10 °C artışta A + B = C reaksiyon hızı üç kat artar. Sıcaklık 50 °C arttığında reaksiyon hızı kaç kat artar? 16. Başlangıç maddelerinin derişimleri 4 kat arttırılırsa, hidrojen ile brom arasındaki tepkimenin hızı kaç kat artar? 17. Sıcaklık 40 °C (y = 2) arttığında reaksiyon hızı kaç kat artar? 18. Sistemdeki basınç iki katına çıkarılırsa 2NO + 02 ^ 2N02 reaksiyonunun hızı nasıl değişir? 19. Reaksiyon hızının 125 kat artması için N2 + 3H2^2NH3 sistemindeki hidrojen konsantrasyonu kaç kat artırılmalıdır? 20. Azot oksit (II) ile klor arasındaki reaksiyon 2NO + C12 2NOC1 denklemine göre ilerler; Aşağıdaki durumlarda reaksiyon hızı nasıl değişecektir: a) nitrik oksit konsantrasyonu iki katına çıktığında; b) klor konsantrasyonu iki katına çıktı; c) Her iki maddenin konsantrasyonu iki katına çıkar mı? . 21. 150 °C'de bazı reaksiyonlar 16 dakikada tamamlanır. Sıcaklık katsayısını 2,5'a eşit alarak aynı reaksiyonun 80 °C'de biteceği süreyi hesaplayın. 22. Reaksiyon hızının 32 kat artması için sıcaklığın kaç derece arttırılması gerekir? Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 2,23'tür. 30 °C'de reaksiyon 3 dakikada ilerler. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3 ise, aynı reaksiyonun 50 °C'de gerçekleşmesi ne kadar sürer? 24. 40 °C sıcaklıkta reaksiyon 36 dakikada, 60 °C'de 4 dakikada gerçekleşir. . Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını hesaplayın. 25. 10 °C'deki reaksiyon hızı 2 mol/1'dir. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 2 ise bu reaksiyonun 50 °C'deki hızını hesaplayın. reaksiyon, başlangıç maddelerinin stokiyometrik katsayılarına eşit güçlerdeki konsantrasyonlarının çarpımı ile orantılıdır. O = K-c[A]t. c[B]p, burada c [A] ve c [B], A ve B maddelerinin molar konsantrasyonlarıdır, K, reaksiyon hızı sabiti olarak adlandırılan orantı katsayısıdır. Sıcaklığın etkisi Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı Van't Hoff kuralı ile belirlenir; buna göre sıcaklıktaki her 10 C'lik artışla çoğu reaksiyonun hızı 2-4 kat artar. Matematiksel olarak bu bağımlılık şu ilişkiyle ifade edilir: burada ve i)t, i>t sırasıyla başlangıç (t:) ve son (t2) sıcaklıklarındaki reaksiyon hızlarıdır ve y, reaksiyon hızının sıcaklık katsayısıdır, bu da reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösterir reaktanların sıcaklığının 10 °C artmasıyla. Örnek 1. Bir kimyasal reaksiyon hızının, işlemler için reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığına ilişkin bir ifade yazın: a) H2 4-J2 -» 2HJ (gaz fazında); b) Ba2+ 4-S02-= BaS04 (çözelti halinde); c) CaO 4- C02 -» CaC03 (katı katılımıyla) maddeler). Çözüm. v = K-c(H2)c(J2); v = K-c(Ba2+)-c(S02); v = Kc(C02). Örnek 2. Kapalı bir kapta moleküller arasında doğrudan gerçekleşen 2A + B2^± 2AB reaksiyonunun hızı, basınç 4 kat artırılırsa nasıl değişir? Moleküllerin etki yasasına göre, bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren maddelerin molar konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır: v = K-c[A]m.c[B]n. Kaptaki basıncı artırarak reaktanların konsantrasyonunu arttırıyoruz. A ve B'nin başlangıç derişimleri c[A] = a, c[B] = b'ye eşit olsun. O halde = Ka2b. Basıncın 4 kat artması nedeniyle reaktiflerin her birinin konsantrasyonu da 4 kat arttı ve çelik c[A] = 4a, c[B] = 4b oldu. Bu konsantrasyonlarda: vt = K(4a)2-4b = K64a2b. K'nın değeri her iki durumda da aynıdır. Belirli bir reaksiyon için hız sabiti sayısal olarak sabit bir değerdir hıza eşit tepkiler molar konsantrasyonlar reaktanlar 1'e eşit. v ve vl9'u karşılaştırdığımızda reaksiyon hızının 64 kat arttığını görüyoruz. Örnek 3. Sıcaklık katsayısı 3'e eşit alındığında, sıcaklık 0°C'den 50°C'ye çıktığında bir kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artar? Kimyasal reaksiyonun hızı, meydana geldiği sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık 10°C arttığında reaksiyon hızı 2-4 kat artacaktır. Sıcaklık düşerse aynı oranda azalır. Sıcaklık 10 °C arttığında reaksiyon hızının kaç kat arttığını gösteren sayıya reaksiyonun sıcaklık katsayısı denir. Matematiksel formda reaksiyon hızındaki değişimin sıcaklığa bağımlılığı aşağıdaki denklemle ifade edilir: Sıcaklık 50 °C artar ve y = 3 olur. Bu değerleri değiştirin ^5о°с = ^о°с "3у = "00оС? 3 = v0oC ? 243. Hız 243 kat artar. Örnek 4. 50°C sıcaklıktaki reaksiyon 3 dakika 20 saniye içinde ilerler. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3'tür. Bu reaksiyonun 30 ve 100 °C'de tamamlanması ne kadar sürer? Sıcaklık 50 °C'den 100 °C'ye yükseldiğinde reaksiyon hızı Van't Hoffe kuralına göre aşağıdaki sayıda artar: H _ 10 „O 10 - Q3 U yu = z yu = z* = 243 kez. Eğer reaksiyon 50°C'de 200 saniyede (3 dakika 20 saniye) biterse, 100°C'de 200/200 saniyede biter. 243 = 0,82 sn. 30 °C'de reaksiyon hızı azalır 3 10 = 32 = 9 kez dikilir ve reaksiyon 200 * 9 = 1800 s'de biter, yani. 30 dakika içinde Örnek 5. Nitrojen ve hidrojenin başlangıç konsantrasyonları sırasıyla 2 ve 3 *mol/l'dir. 0,5 mol/L nitrojenin reaksiyona girdiği anda bu maddelerin konsantrasyonları ne olacaktır? Reaksiyon denklemini yazalım: N2 + ZH2 2NH3, katsayılar nitrojenin hidrojenle 1:3 molar oranında reaksiyona girdiğini gösterir. Buna dayanarak oranı oluşturuyoruz: 1 mol nitrojen 3 mol hidrojen ile reaksiyona girer. 0,5 mol nitrojen x mol hidrojen ile reaksiyona girer. - = -'den; x =-- = 1,5 mol. 1,5 mol/l (2 - 0,5) nitrojen ve 1,5 mol/l (3 - 1,5) hidrojen reaksiyona girmedi. Örnek 6. Bir A maddesi molekülü ile iki B maddesi molekülü çarpıştığında kimyasal reaksiyonun hızı kaç kat artacaktır: A(2) + 2B -» C(2) + D(2), B maddesinin konsantrasyonunda 3 kat artışla mı? Bu reaksiyonun hızının maddelerin konsantrasyonuna bağımlılığı için bir ifade yazalım: v = K-c(A)-c2(B), burada K hız sabitidir. Kabul edelim başlangıç konsantrasyonları maddeler c(A) = a mol/l, c(B) = b mol/l. Bu konsantrasyonlarda reaksiyon hızı u1 = Kab2'dir. B maddesinin konsantrasyonu 3 kat arttığında c(B) = 3b mol/l olur. Reaksiyon hızı v2 = Ka(3b)2 = 9Kab2'ye eşit olacaktır. Hız artışı v2: ig = 9Kab2: Kab2 = 9. Örnek 7. Nitrik oksit ve klor, reaksiyon denklemine göre reaksiyona girer: 2NO + C12 2NOC1. Her kaynağın basıncı kaç kat artırılmalıdır? |
