Влияние температуры на скорость химической реакции.
С ростом температуры увеличивается частота столкновений молекул реагирующих веществ, а следовательно, скорость реакций. При понижении – скорость уменьшается.
Константа скорости реакции.
Константа скорости реакции — коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении.
Константа скорости реакции имеет физический смысл скорости реакции, когда произведение концентраций реагирующих веществ равно единице.
Константа скорости реакции зависит от температуры, от природы реагирующих веществ, но не зависит от их концентрации.
Связь энергии активации с константой скорости реакции. Уравнение Аррениуса.
Энергия активации в химии и биологии — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.
Уравнение Аррениуса:
k = A e–Ea/RT
k — константа скорости реакции, R – универсальная газовая постоянная, T – температура в кельвинах, Еа -энергия активации, A – Предэкспоненциальный коэффициент, связанный с вероятностью и числом столкновений, е – основание натуральных логарифмов.
Из этого уравнения видно, что чем больше энергия активации, тем меньше константа скорости реакции, т.е. тем меньше скорость реакции.
Для большинства реакций справедливо правило Вант-Гоффа: Повышение температуры на 10К увеличивает скорость большинства реакций в 2-4 раза:
(3.9).jpg)
где - скорости реакции при Т1 и Т2; γ – термический коэффициент скорости химической реакции
Молекулы газов и жидкостей испытывают ежесекундно огромное число столкновений. Только очень малая доля столкновений заканчивается химическими превращениями. Такие столкновения называются эффективными соударениями. Молекулы - активными молекулами с большей энергией. Избыточная энергия необходима молекулам для преодоления сил отталкивания внешних электронных оболочек и для образования активированного комплекса, т.е. промежуточного соединения между исходными веществами и конечными продуктами. В активированном комплексе старые связи еще не полностью разрушены, а новые еще не полностью образовалис
Изменение энергии в ходе химической реакции показано схемой процесса активации (рис.3.2). По оси ординат отложена потенциальная энергия системы. Абсцисса - координата реакции или реакционного пути. В процессе химического превращения переход системы из начального состояния с энергией ΣНi в конечное состояние с ΣНf происходит через энергетический барьер .
Энергия активации (Е*) - это энергия, необходимая для перевода в состояние активированного комплекса 1 моль реагирующих веществ. Разность ΣНf - ΣНi составляет тепловой эффект реакции (ΔrH). Для обратной реакции тепловой эффект будет иметь ту же величину, но противоположный знак. Для обратной реакции энергия активации составит величину.
Зависимость константы скорости химической реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса: (3.10)
где k – константа скорости реакции; ko – константа, зависящая от природы реагирующих веществ; Е* - энергия активации; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура , К. Константа скорости, а следовательно и скорость химической реакции экспоненциально растет с увеличением температуры.
