Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПЕРІОД ПОЛУПРЕВРАЩЕНИЯ І ШВИДКІСТЬ ХІМІЧНОЇ РЕАКЦІЇ

Різниця в швидкості хімічних реакцій виявляється і в природних процесах, і в побутових умовах, і в хімічних експериментах в пробірках ( «in vitro»). Помістивши в дві пробірки розчини хлориду барію і хлориду кальцію і додавши в обидві пробірки сульфат натрію, можна побачити, що в першій пробірці відразу ж утворюється біле нерозчинна речовина, а в другій лише через кілька хвилин з'являються білі кристали і маса осаду збільшується протягом -30 хвилин.

Яким чином кількісно охарактеризувати темп хімічних перетворень? Є дві найбільш поширені характеристики: період (час) перетворення і швидкість. Кількість вихідної речовини зменшується в часі, як правило, з уповільненням. Весь період повного перетворення невизначено розтягується. Тому прийнято в якості тимчасової характеристики використовувати період полупревращения f t / 2 - час, за яке кількість або концентрація вихідної речовини зменшується в два рази (на 50%). Таким способом характеризують, зокрема, розпад радіонуклідів, так як їх період полупревращения не залежить від початкової кількості. Постійністю періоду полупревращения (при даній температурі) характеризуються і багато реакції розкладання, і взагалі так звані реакції першого порядку.

Більш точна характеристика темпу хімічної реакції - швидкість. У будь-якому механічному, фізичному, хімічному і т.д. процесі швидкістю називається похідна змінної величини за часом. Часто для .упрощенія обчислень похідну заміняють ставленням зміни деякої змінної величини до відповідного проміжку часу.

Швидкістю хімічної реакції називається похідна концентрації будь-якого з беруть участь в реакції речовин за часом:

Швидкість, певну таким чином, називають миттєвою. Одиниця виміру швидкості реакції - моль-л _1_1 . Для повільних реакцій за одиницю часу можна брати хвилину, годину, добу і Г.Д. Знак «-» перед похідною ставиться для вихідних речовин, так як їх зміни концентрацій негативні, а швидкість - величина позитивна; знак «+» береться для зміни концентрацій продуктів.

Приклад 11.1. Виразіть швидкість реакції Н 2 + I2 = 2HI через похідні від концентрацій вихідних речовин і продуктів.

Рішення. Відповідно до рівняння (11.1) напишемо

Якщо стехиометрический коефіцієнт в рівнянні відмінний від одиниці, то похідна ділиться на цей коефіцієнт.

У багатьох випадках розрахунки і міркування спрощуються, якщо використовувати поняття середньої швидкості реакції за даний проміжок часу:

Графічно миттєва і середня швидкості реакції виражаються тангенс кута нахилу дотичної і хорди до осі часу (рис. 11.1).

Залежність концентрації від часу

Мал. 11.1. Залежність концентрації від часу:

швидкість реакції в момент f, дорівнює -tga, (a, - кут нахилу дотичній 1); середня швидкість за час від Г ( до t-> дорівнює -tga 2 (a 2 - кут нахилу хорди 2)

Приклад 11.2. У посудину об'ємом 2,5 л помістили суміш газоподібних водню та йоду. В результаті реакції кількість речовини водню зменшилася на 0,0016 моль за 40 с. Розрахуйте середню швидкість реакції щодо змін концентрацій кожного з речовин.

Рішення. У посудині йде реакція, як у прикладі 11.1. Розрахуємо швидкість реакції зі зміни концентрації водню:

Концентрація йоду зменшується так само, як концентрація водню, а концентрація иодоводорода зростає в 2 рази швидше, але при обчисленні швидкості в знаменнику був би внесений стехиометрический коефіцієнт 2. У підсумку були б отримані ті ж значення середньої швидкості реакції.

 
<<   ЗМІСТ   >>