Методи визначення порядку хімічної реакції

Студентів з фізичної та колоїдної хімії

Спеціальність: 5.05130107

Хімічна кінетика

Питання

1. Ланцюгові реакції, особливості, механізм, стадії.

2. Фотохімічні та радіаційно-хімічні реакції

3. Методи визначення порядку хімічної реакції.

Література

Гамеева О.С. Физическая и коллоидная химия. – М.:Высшая школа, 1977, с. 172, 173, 209-211.

Ахметов Б.В. Физическая и коллоидная химия. – Л.:Химия, 1986, с. 157-160, 186-189.

Уважно прочитайте увесь матеріал параграфів. Виділіть головне.

Розберіться з тим, що означають нові терміни, назви. Зверніть увагу на графічний та експериментальний методи визначення порядку реакції, особливості ланцюгових реакцій.

Внесіть у конспект записи важливих визначень, термінів, назв.

Студенти повинні

знати:

- що таке порядок хімічної реакції;

- методи визначення порядку хімічної реакції;

- особливості, механізм, стадії ланцюгових реакцій;

- характеристику фотохімічних та радіаційно-хімічних реакцій;

вміти:

- застосовувати теоретичні знання теми для експериментального визначення порядку складної реакції.

Питання для самоконтролю

1. Які існують методи визначення порядку хімічної реакції?

2. Які відмінні особливості ланцюгових реакцій?

3. Як можна гальмувати ланцюгові хімічні процеси?

4. Які особливості фотохімічних реакцій?

5. Які процеси називають радіаційно-хімічними?

Форма контролю: усний.

Ланцюгові реакції

Горіння газів, галогенування, крекінг та піроліз вуглеводнів, полімеризація відбувається зі швидкістю, яка залежить від маси реагентів в реакторі, від форми, об’єму та якісної обробки стінок реактора. Такі реакції називаються ланцюговими реакціями.

Механізм ланцюгових реакцій

Розрізняють два основних типа ланцюгових реакцій: реакції з нерозгалуженими та розгалуженими ланцюгами.

Ланцюговий процес складається з трьох послідовних стадій.

I. Стадія ініціювання ланцюга – зародження вільних радикалів, які утворюються з молекул або іншим нейтральних частинок під впливом енергії (теплова, електрична, світлова).

II. Стадія розвитку ланцюга – витрачаються вихідні речовини і утворюються продукти реакції і вільні радикали.

III. Стадія обриву ланцюга – відбувається «загибель» вільних радикалів і припиняється подальший розвиток ланцюга.

Речовини, які додаються до хімічної системи для зв’язування вільних радикалів або перетворення їх в малоактивні частинки, називаються інгібіторами ланцюгових реакцій.

Фотохімічні реакції

Фотохімічні реакції – це реакції, які перебігають під дією світла та ультрафіолетового випромінювання світла.

Фотохімічні реакції можуть бути викликані тільки тією частиною світла, яка поглинається системою, тобто уявляє доповнення до її кольору (1 закон фотохімії).

Початкова стадія включає первинні процеси, котрі викликаються дією світла (.утворення активованих частинок, дисоціація молекул на радикали, йонізація молекул)

Стадія вторинних процесів – хімічні перетворення.

Для кількісної характеристики фотохімічних реакцій введено поняття квантового вихід – число молекул, котрі вступили в реакцію до число поглинених фотонів.

Якщо γ =1 реакції прийнято вважати фотохімічними.

Реакції з γ < 1 звичайно відбуваються у розчинах.

Реакції з γ ≈ 1відносяться до ланцюгових реакцій.

Особливість фотохімічних реакцій – практична незалежність їх швидкості від температури.

Радіаційно-хімічні реакції

Радіаційно-хімічні реакції (радіоліз) відбуваються під дією випромінювання високої енергії. Звичайно це потік електронів, протонів, нейтронів, а також рентгенівські та γ-випромінювання, які призводять до більш сильного збудження молекул, ніж це було при фотохімічних реакціях.

Фотохімічні та радіаційно-хімічні реакції мають велике значення у природі. У теперішній час радіаційно-хімічні реакції знайшли безпосереднє застосування у медицині.

Методи визначення порядку хімічної реакції

На практиці бувають випадки коли концентрації одного або декількох компонентів в системі залишаються постійними або приблизно постійними за часом. Тоді порядок реакції визначають по сумі показників ступенів при концентраціях, що змінюються. Так, реакція гідролізу цукрози в присутності Н⁺(каталізатор) є реакцією третього порядку:

U = k·С_сах··СН₂О·С_Н+

на практиці С_Н+ і СН₂О = const і кінетичне рівняння реакції U = k'· С_сах

Таким чином, порядок цієї реакції є псевдопершим.

Графічний метод.

Лінійність на графіку в відповідних координатах служить ознакою порядку реакції (реакція першого порядку).

Експериментальний метод – метод Вант-Гоффа (метод виключення або метод виміру початкових швидкостей реакцій).

В системі утворюють значний надлишок усіх реагуючих компонентів крім одного – який під наглядом. В такому випадку швидкість реакції, в основному, залежить від концентрації цього компонента, так як концентрація взятих в надлишку компонентів практично не змінюється в ході реакцій.

Поиск по сайту: